ESDI

В составе некоторых моделей IBM PS/2 (50, 70) впервые появился накопитель, контроллер которого смонтирован в накопителе. Этот интерфейс, разработанный компанией Maxtor Corporation в начале 1980-х, как наследник интерфейса жёстких дисков ST-506 получил название «Улучшенный интерфейс малых дисков» (англ. Enhanced Small Disk Interface, ESDI). Усовершенствование ESDI, относительно ST-506, заключалось в перемещении определённых частей (англ. host bus adapter, HBA — контроллера шины, специализированной для использования дисковым накопителем, НГМД либо НЖМД), которые традиционно размещались на контроллере-плате, устанавливаемой в материнскую плату, непосредственно в корпус привода жёсткого диска, а также унификацией шины управления так, чтобы стало возможным подключение большего числа видов устройств (таких, как съёмные диски и ленточные накопители).

ESDI использовал те же кабели, что и ST-506 (один 34-контактный кабель общего управления и 20-контактный кабель канала передачи данных на каждое устройство), и поэтому в использованию мог легко применяться с ST-506, но нужно принимать во внимание, что по кабелям ESDI, длина которых могла достигать 9 футов (3 метра), внешне не отличающимся от кабелей ST506, передаются другие сигналы, главным образом — синфазные (то есть с общей землей), за исключением данных и синхронизации, для передачи которых использовался дифференциальный метод. Данные передавались порциями по 16 бит, сопровождаемых битом четности по последовательной линии. Имелась возможность подтверждения передачи данных.

Сепаратор теперь устанавливался непосредственно на плате накопителя и данные, передаваемые по кабелю данных уже имели цифровую форму (а не аналоговых сигналов), что позволяло подобрать параметры сепаратора к конкретному типу устройства. Поскольку в связи с заменой формы передаваемых сигналов их искажения в кабеле уже не имели такого значения, скорость обмена с контроллером удалось увеличить до 10 Мбит/сек и повысить надежность передачи данных^[1].

Контроллеp дисков содержит собственный BIOS, занимающий адрес D000. По смещению 5 в сегменте такого BIOS’а обычно находится вход в пpограмму обслуживания или фоpматирования накопителя, которую в MS-DOS можно запустить командой «G D800:5» отладчика DEBUG^[2].

Интерфейс ESDI позволял подключать до 7 винчестеров большой ёмкости (более 100 мегабайт^[3], до 1 ГБ в IBM PS/2 модели 95^[4]) и оптических приводов (использовались три сигнала выбора устройства), сигналы выбора головки позволяли напрямую адресовать до 16 головок (однако специальная команда Select Head Group позволяла использовать 16 групп по 16 головок в каждой, увеличивая предел до 256 головок).

Среднее время доступа у жестких дисков с интерфейсом ESDI составляло от 11 до 18 мс^[5].

Косвенный признак, по которому можно отличить контроллер ESDI от контроллера ST506/412 — наличие на плате контроллера микросхемы ПЗУ BIOS^[6].

Основные производители жёстких дисков и устройств с интерфейсом ESDI: Seagate, Western Digital, Conner, Fujitsu, Maxtor, Miniscribe, Quantum, Tandon, Fuji, Toshiba, IBM, Kalok, Micropolis, Priam, Microscience, JTS, Kyocera, LaPine, Tulin^[7] (англ.). Руководство пользователя (в формате PDF) на широко^[8] использовавшийся контроллер WD1007 можно найти здесь.

Для работы требуется низкоуровневое форматирование диска^[8].

В 1986 году интерфейс был стандартизован ANSI^[9]. Последним документом комитета ANSI X3T10 по интерфейсу ESDI стал Enhanced Small Device Interface (ESDI) [X3.170-1990/X3.170a-1991] [X3T10/792D Rev. 11].

Microsoft Windows имеет сообщения об ошибках диска с интерфейсом ESDI только для версий 3.0/3.0a/3.1/3.11^[10]

ESDI был популярен во второй половине 1980-х в серверах^[11], пока только появившиеся SCSI и ATA ещё не были достаточно развиты, а ST-506 уже не был достаточно быстрым или гибким в использовании. ESDI управлял потоком данных в 10, 15, или 20 мегабит в секунду (в отличие от ST-506, верхний предел у которого составлял 7,5 мегабит в секунду), и множество высокопроизводительных SCSI-дисков, выпускаемых в то время, были фактически высокопроизводительными ESDI-дисками с интегрированными в диск SCSI-мостом.

В начале 1990-х SCSI развился достаточно, чтобы управлять высокими скоростями передачи данных и множеством видов приводов, а на настольном рынке ATA быстро достиг возможностей ST-506. Эти два события сделали ESDI менее значимым, и через некоторое время (с середины 1990-х) интерфейс ESDI массово больше не использовался.

К этому времени основным методом записи на жёсткий диск стало RLL 2,7 или ARLL 3,9 (использующие более плотную упаковку данных при записи, повышая объём информации на дорожке)^[12], в отличие от традиционного для первых IBM PC/XT MFM в ST-506 объёмом до 152 МБ^[13] и MFM/RLL в ST-412 объёмом до 233 МБ^[14] (англ.).

Теоретическая граница скорости обмена с диском, использующим метод записи MFM, составляет (17 секторов • 512 байт в секторе • 8 бит • 3600 об/мин) / 60 с = 4 177 920 бит/с, но за счёт того, что контроллер не успевал обработать прочитанные данные до того, как головка перемещалась к следующему сектору, приходилось вводить фактор чередования (англ. Interleave factor). При факторе чередования 3:1 (первое число в обозначении коэффициента чередования указывает количество оборотов диска, требуемых для полного прочтения или записи одной дорожки) секторы на диске имеют следующий порядок: 1, 7, 13, 2…, 11, 17. Для подбора оптимального фактора чередования, учитывая производительность диска, контроллера и системы в целом, применялась программа Calibrate, входящая в пакет Norton Utilities.

Методы, основанные на RLL, преобразуют данные в шестнадцатибитовые слова, позволяющие записывать за один переход состояния намагниченности диска от 2 до 7 бит (за счёт более высоких требований к качеству поверхности пластины диска и равномерности её вращения), что дало название методу — RLL 2,7 или ARLL 3,9.

Случай, когда на одну дорожку диска можно записать 26 секторов по 512 байт, даёт теоретическую скорость обмена (26 секторов • 512 байт в секторе • 8 бит • 3600 об/мин) / 60 = 6 489 760 бит/с; 31 сектор на одну дорожку диска (при качестве диска, обеспечивающем возможности записи от 3 до 9 бит за один переход намагниченности — RLL 3,9, ARLL, ERLL) — соответственно (31 сектор • 512 байт в секторе • 8 бит • 3600 об/мин) / 60 = 7 618 560 бит/с.

Диски, записываемые по методу RLL, можно подключать (с потерей ёмкости диска) к контроллерам, использующим метод записи MFM, обратная же операция приведёт к плачевным последствиям. Из этого же следует метод «увеличения» размера диска — путём подмены типа записи контроллером с MFM на RLL, однако при этом он не позволяет обеспечить достаточную надежность хранения^[15].

• Список компаний, производивших жёсткие диски

• IBM PS/2 Model 50Z (англ.)
• Подключение второго НЖМД в IBM PS/2 модели 70 (англ.)
• IBM WD-325N, IBM WD-380S в Музее компьютеров