Kontroler dyskietek - Floppy-disk controller

Zilog Z765A
Adapter napędu dyskietek 5-1/4 znaleziony na komputerze IBM PC (IBM 5150)

Kontroler dyskietek dysk ( FDC ) jest chip specjalnego przeznaczenia i związany kontroler dysku obwody, który kieruje i kontroluje odczytu i zapisu na komputerze stacji dyskietek (FDD). Ten artykuł zawiera koncepcje wspólne dla FDC opartych na NEC µPD765 i Intel 8272A lub 82072A i ich potomkach, używane w IBM PC i kompatybilnych z lat 80. i 90. XX wieku. Koncepcje te mogą, ale nie muszą mieć zastosowania do innych kontrolerów lub architektur, lub ilustrować je.

Przegląd

Pojedyncza płyta kontrolera dyskietek (FDC) może obsługiwać do czterech napędów dyskietek . Kontroler jest połączony z magistralą systemową komputera i pojawia się jako zestaw portów I/O dla procesora . Często jest również podłączony do kanału kontrolera DMA . Na PC x86 kontroler stacji dyskietek używa IRQ 6, w innych systemach mogą być użyte inne schematy przerwań . Kontroler dyskietek zwykle wykonuje transmisję danych w trybie bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA).

Poniższy schemat przedstawia kontroler dyskietek, który komunikuje się z procesorem za pośrednictwem magistrali Industry Standard Architecture (ISA) lub podobnej i komunikuje się ze stacją dyskietek za pomocą 34-pinowego kabla taśmowego. Alternatywny układ, który jest bardziej powszechny w najnowszych projektach, zawiera FDC zawarty w układzie super I/O, który komunikuje się za pośrednictwem magistrali Low Pin Count (LPC).

Schemat blokowy pokazujący komunikację FDC z CPU i FDD.

Większość funkcji kontrolera dyskietek (FDC) jest wykonywana przez układ scalony, ale niektóre są wykonywane przez zewnętrzne obwody sprzętowe. Lista funkcji wykonywanych przez każdą z nich znajduje się poniżej.

Funkcje kontrolera dyskietek (FDC)

  • Przetłumacz bity danych na format FM , MFM , M²FM lub GCR , aby móc je nagrywać
  • Interpretuj i wykonuj polecenia, takie jak wyszukiwanie, czytanie, pisanie, formatowanie itp.
  • Wykrywanie błędów z generowaniem i weryfikacją sum kontrolnych , takich jak CRC
  • Synchronizuj dane z pętlą synchronizacji fazy (PLL)

Zewnętrzne funkcje sprzętowe

  • Wybór stacji dyskietek (FDD)
  • Włączenie silnika napędu dyskietek
  • Sygnał resetu dla kontrolera dyskietek IC
  • Włącz/wyłącz sygnały przerwań i DMA w kontrolerze dyskietek (FDC)
  • Logika separacji danych
  • Napisz logikę kompensacji wstępnej
  • Sterowniki linii dla sygnałów do sterownika
  • Odbiorniki liniowe dla sygnałów ze sterownika

Porty wejścia/wyjścia dla wspólnego kontrolera x86-PC

FDC ma trzy porty we/wy . To są:

  • Port danych
  • Główny rejestr stanu (MSR)
  • Cyfrowy port sterowania

Pierwsze dwa znajdują się w układzie scalonym FDC, podczas gdy port sterowania znajduje się w sprzęcie zewnętrznym. Adresy tych trzech portów są następujące.

Adres portu
[szesnastkowy]		 Nazwa portu Lokalizacja Typ portu
3F5 Port danych Dwukierunkowe we/wy
3F4 Główny rejestr statusu FDC IC Wejście
3F2 Cyfrowy port sterowania Sprzęt zewnętrzny Wyjście

Port danych

Ten port jest używany przez oprogramowanie do trzech różnych celów:

  • Podczas wydawania polecenia do układu scalonego FDC przez ten port do układu scalonego FDC wysyłane są bajty parametrów polecenia i polecenia. FDC IC przechowuje różne parametry i polecenia w swoich wewnętrznych rejestrach.
  • Po wykonaniu polecenia układ scalony FDC przechowuje zestaw parametrów stanu w rejestrach wewnętrznych. Są one odczytywane przez procesor przez ten port. Różne bajty statusu są prezentowane przez układ scalony FDC w określonej kolejności.
  • W trybie programowania i przerwania transmisji danych, port danych jest używany do przesyłania danych między układem scalonym FDC a instrukcją CPU IN lub OUT.

Główny rejestr stanu (MSR)

Ten port jest używany przez oprogramowanie do odczytywania ogólnych informacji o stanie dotyczących układu scalonego FDC i FDD. Przed zainicjowaniem operacji dyskietki oprogramowanie odczytuje ten port, aby potwierdzić stan gotowości FDC i napędów dysków, aby zweryfikować stan poprzednio zainicjowanego polecenia. Różne bity tego rejestru reprezentują:

Fragment Reprezentacja
0 FDD 0: zajęty w trybie wyszukiwania
1 FDD 1: Zajęty w trybie wyszukiwania
2 FDD 2: Zajęty w trybie wyszukiwania
3 FDD 3: Zajęty w trybie wyszukiwania
4 FDC zajęty; Polecenie odczytu/zapisu w toku
5 Tryb inny niż DMA
6 DIO; Wskazuje kierunek przesyłania danych między układem scalonym FDC a procesorem
7 MQR; Wskazuje, że rejestr danych jest gotowy do przesyłania danych
Wyjaśnienia
MQR 1 = rejestr danych gotowy, 0 = rejestr danych nie gotowy
DIO 1 = kontroler ma dane dla CPU, 0 = kontroler oczekuje danych z CPU
Inne niż DMA 1 = Kontroler nie w trybie DMA, 0 = Kontroler w trybie DMA
FDC zajęty 1 = zajęty, 0 = nie zajęty
FDD 0,1,2,3 1 = Działa, 0 = Nie działa

 

Cyfrowy port sterowania

Ten port jest używany przez oprogramowanie do sterowania niektórymi funkcjami FDD i FDC IC. Przypisania bitów tego portu to:

Fragment Reprezentacja
0 i 1 Numer urządzenia do wyboru
2 ZRESETUJ IC FDC (niski)
3 Włącz sygnały przerwań FDC i żądania DMA
4 do 7 Włączyć silnik w napędzie dyskowym odpowiednio 0, 1, 2 lub 3

Interfejs do stacji dyskietek

Kontroler łączy się z napędem za pomocą płaskiego kabla taśmowego z 34 złączami rozdzielonymi między hosta, napęd 3,5" i napęd 5,25". Ten typ kabla nazywa się uniwersalnym złączem. W rodzinie IBM PC i kompatybilnych skrętka w kablu służy do odróżnienia dysków twardych po gnieździe, do którego są podłączone. Wszystkie napędy są instalowane z tym samym zestawem adresów drive select, a skręt w kablu powoduje zamianę linii drive select na gnieździe. Napęd znajdujący się na najdalszym końcu kabla miałby dodatkowo zainstalowany rezystor terminujący w celu utrzymania jakości sygnału.

Napęd dyskietek A Pin Out

Nr pinu

Nazwa sygnału

Opis

2

/REDWC

Wybór gęstości 1=Niska/0=Wysoka

4

N/C

Skryty

6

N/C

Skryty

8

/INDEKS

0=Indeks

10

/MOTEA

0=Włącz silnik, przemiennik 0

12

/DRVSB

Napęd Wybierz 1

14

/DRVSA

Napęd Wybierz 0

16

/MOTEB

0=Włącz silnik, przemiennik 1

18

/DIR

0=Wybór kierunku

20

/KROK

0=Krok głowy

22

/WDATA

Zapisz dane

24

/WGATE

Zapis na dyskietce włączony, 0 = bramka zapisu

26

/TRK00

0=Ścieżka 00

28

/WPT

0=Ochrona przed zapisem

30

/RDATA

Czytaj dane

32

/SIDE1

1=Strona 0/0=Strona 1

34

/DSKCHG

1=Zmiana dysku/0=Gotowy

Nieparzyste piny od 1 do 33 są uziemione

Napęd dyskietek A/B Twist Pin Out

Kontroler

Napęd A

Napęd B

Opis

Drut 1-9

1-9

1-9

1-9

Bez zmiany

Drut 10

10

16

10

Silnik Włącz Napęd 0/1

Drut 11

11

15

11

Ziemia, bez zmian

Drut 12

12

14

12

Napęd Wybierz 0/1

Drut 13

13

13

13

Ziemia, bez zmian

Drut 14

14

12

14

Napęd Wybierz 0/1

Drut 15

15

11

15

Ziemia, bez zmian

Drut 16

16

10

16

Silnik Włącz Napęd 0/1

Drut 17-34

17-34

17-34

17-34

Bez zmiany

Dalsze opisy sygnałów interfejsu zawarte są w specyfikacjach sterowników lub napędów.

Sformatuj dane

Główny artykuł: Lista formatów dyskietek

Możliwych jest wiele wzajemnie niekompatybilnych formatów dyskietek; oprócz fizycznego formatu na dysku możliwe są również niezgodne systemy plików.

Prowadzić samochód Format Pojemność
Szybkość transferu
[ kbit/s ]		 RPM Utwory TPI Komentarz
8-calowy SD 8-calowy SD 80 KB 33.333 360 32 48 Tylko na starych kontrolerach.
5,25 cala SD 5,25 cala SD 160 KB 125 40 Tylko na starych kontrolerach.
5,25-calowy dysk SSD 5,25-calowy dysk SSD 171 KB 250–308 300 35 48 Tylko w kompatybilnych z C1541 .
5,25 cala SD 5,25 cala SD 180 KB 150 40 Tylko na starych kontrolerach.
5,25 cala DD 5,25 cala DD 320/360/400 KB 250 300 40 48 8/9/10 512 bajtowych sektorów odpowiednio.
5,25 cala DD (96 tpi) 5,25 cala QD (2DD) 800 KB 250 300 80 96
HD o przekątnej 5,25 cala 5,25 cala DD 360 KB 300 360 40 48
5,25" HD 5,25" HD 1200 KB 500 360 80 96 Do 83 utworów. Inny prąd polaryzujący.
5,25" HD 5,25" HD 720 KB 300 360 80 Do 83 utworów.
3,5" DD 3,5" DD 720 KB 250 300 80 135 Do 83 utworów.
3,5" DD 3,5" DD 800 KB 394–590 80 Używany przez Apple Macintosh .
3,5" DD 3,5" DD 800 KB 250 300 80 Używany przez Commodore 1581 .
3,5" DD 3,5" DD 880 KB 250 300 80 Do 83 utworów. Używany przez komputery Amiga .
3,5" DD 3,5" DD 360 KB 250 300 40
3,5" HD 3,5" DD 720 KB 250 300 80 Do 83 utworów.
3,5" HD 3,5" HD 1440 KB 500 300 80 135 Do 83 utworów.
3,5" HD 3,5" HD 1760 KB 250 150 80 Używany przez komputery Amiga .
3,5" ED 3,5" ED 2880 KB 1000 300 80 135 Do 83 utworów.

Boki:

Gęstość:

Stacja dyskietek „3-trybowa”

Dysk instalacyjny pakietu Microsoft Office 4.3 w wersji japońskiej, dostarczany z formatami 3,5" 1,2 MB i 1440 KB.

Przede wszystkim w Japonii są 3,5-calowe dyskietki o dużej gęstości, które obsługują trzy tryby formatów dysków zamiast normalnych dwóch – 1440 KB (2 MB niesformatowanego), 1,2 MB (1,6 MB niesformatowanego) i 720 KB (1 MB niesformatowanego). , tryb wysokiej gęstości dla 3,5-calowych stacji dyskietek w Japonii obsługiwał tylko pojemność 1,2 MB zamiast 1440 KB, która była używana w innych krajach. Podczas gdy bardziej popularny format 1440 KB obracał się z prędkością 300 obr./min, format 1,2 MB obracał się z prędkością 360 obr./min, tym samym bardzo przypominając format 1,2 MB z 15 sektorami na ścieżkę, który poprzednio znajdował się na 5,25-calowych stacjach dyskietek o dużej gęstości. obsługa obu formatów o wysokiej gęstości (jak również formatu podwójnej gęstości), stąd nazwa trybu 3. Niektóre BIOS-y mają ustawienie konfiguracyjne umożliwiające włączenie tego trybu dla obsługujących go napędów dyskietek.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki