Контроллер гибких дисков - Floppy-disk controller
Контроллер флоппи-диск ( FDC ) представляет собой чип специального назначения и связанный контроллер диска схема , которая направляет и контролирует чтение и запись компьютер дисковода гибких дисков (FDD). Эта статья содержит общие концепции для FDC на базе NEC µPD765 и Intel 8272A или 82072A и их потомков, которые использовались в IBM PC и совместимых устройствах 1980-х и 1990-х годов. Эти концепции могут быть, а могут и не быть применимыми или иллюстративными для других контроллеров или архитектур.
Обзор
Одна плата контроллера гибких дисков (FDC) может поддерживать до четырех дисководов гибких дисков . Контроллер связан с системной шиной компьютера и отображается как набор портов ввода- вывода для ЦП . Часто он также подключается к каналу контроллера прямого доступа к памяти. На ПК x86 контроллер гибких дисков использует IRQ 6, на других системах могут использоваться другие схемы прерывания . Контроллер гибких дисков обычно выполняет передачу данных в режиме прямого доступа к памяти (DMA).
На схеме ниже показан контроллер гибких дисков, который взаимодействует с ЦП через шину стандартной архитектуры (ISA) или аналогичную шину и взаимодействует с дисководом гибких дисков с помощью 34-контактного ленточного кабеля. Альтернативное расположение , которое является более обычным в последние конструкции имеет FDC включены в Super I / O чип , который обменивается данными через Count Low Pin (КЛП) шины.
Большинство функций контроллера гибких дисков (FDC) выполняются интегральной схемой, но некоторые выполняются внешними аппаратными схемами. Список функций, выполняемых каждым из них, приведен ниже.
Функции контроллера гибких дисков (FDC)
- Переводите биты данных в форматы FM , MFM , M²FM или GCR , чтобы иметь возможность их записывать.
- Интерпретировать и выполнять такие команды, как поиск, чтение, запись, форматирование и т. Д.
- Обнаружение ошибок с генерацией и проверкой контрольных сумм , например CRC
- Синхронизация данных с помощью фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)
Внешние аппаратные функции
- Выбор дисковода гибких дисков (FDD)
- Включение двигателя дисковода гибких дисков.
- Сигнал сброса для ИС контроллера гибких дисков
- Включение / отключение сигналов прерывания и DMA в контроллере гибких дисков (FDC)
- Логика разделения данных
- Запишите логику предварительной компенсации
- Линейные драйверы для сигналов к контроллеру
- Линейные приемники сигналов от контроллера
Порты ввода / вывода для обычного контроллера x86-PC
FDC имеет три порта ввода / вывода . Эти:
- Порт данных
- Регистр основного статуса (MSR)
- Порт цифрового управления
Первые два находятся внутри FDC IC, а порт управления находится во внешнем оборудовании. Адреса этих трех портов следующие.
Адрес порта [шестнадцатеричный] |
Имя порта | Место нахождения | Тип порта |
---|---|---|---|
3F5 | Порт данных | Двунаправленный ввод / вывод | |
3F4 | Регистр основного статуса | FDC IC | Вход |
3F2 | Порт цифрового управления | Внешнее оборудование | Выход |
Порт данных
Этот порт используется программным обеспечением для трех разных целей:
- При подаче команды на FDC IC байты команд и командных параметров выдаются на FDC IC через этот порт. FDC IC хранит различные параметры и команды во внутренних регистрах.
- После выполнения команды FDC IC сохраняет набор параметров состояния во внутренних регистрах. Они считываются ЦП через этот порт. Различные байты состояния представляются FDC IC в определенной последовательности.
- В режиме программирования и прерывания передачи данных порт данных используется для передачи данных между FDC IC и инструкцией CPU IN или OUT.
Регистр основного статуса (MSR)
Этот порт используется программным обеспечением для чтения общей информации о состоянии, касающейся FDC IC и FDD. Перед запуском операции с дискетой программное обеспечение считывает этот порт, чтобы подтвердить состояние готовности FDC и дисководов для проверки состояния ранее инициированной команды. Различные биты этого регистра представляют:
Немного | Представление |
---|---|
0 | FDD 0: занято в режиме поиска |
1 | FDD 1: занято в режиме поиска |
2 | FDD 2: занято в режиме поиска |
3 | FDD 3: занято в режиме поиска |
4 | FDC Занят; Выполняется команда чтения / записи |
5 | Режим без DMA |
6 | ДИО; Указывает направление передачи данных между FDC IC и CPU |
7 | MQR; Указывает, что регистр данных готов к передаче данных |
Пояснения | |
---|---|
MQR | 1 = регистр данных готов, 0 = регистр данных не готов |
ДИО | 1 = контроллер имеет данные для ЦП, 0 = контроллер ожидает данные от ЦП |
Без прямого доступа к памяти | 1 = Контроллер не в режиме DMA, 0 = Контроллер в режиме DMA |
FDC Занят | 1 = занято, 0 = не занято |
ФДД 0,1,2,3 | 1 = работает, 0 = не работает |
Порт цифрового управления
Этот порт используется программным обеспечением для управления некоторыми функциями FDD и FDC IC. Назначения битов этого порта:
Немного | Представление |
---|---|
0 и 1 | Номер устройства, который нужно выбрать |
2 | СБРОС FDC IC (низкий) |
3 | Включение сигналов прерывания FDC и запроса DMA |
От 4 до 7 | Включите двигатель в дисководе 0, 1, 2 или 3 соответственно. |
Интерфейс к дисководу гибких дисков
Контроллер подключается к диску с помощью плоского ленточного кабеля с 34 разъемами, разделенными между хостом, 3,5-дюймовым и 5,25-дюймовым дисками. Этот тип кабеля называется универсальным разъемом. В семействе IBM PC и совместимых устройствах скрученный кабель используется для распознавания дисководов по разъему, к которому они подключены. Все приводы устанавливаются с одним и тем же набором адресов выбора привода, и изгиб кабеля меняет местами линию выбора привода на розетке. В приводе, который находится на самом дальнем конце кабеля, дополнительно должен быть установлен согласующий резистор для поддержания качества сигнала.
№ контакта |
Название сигнала |
Описание |
2 |
/ REDWC |
Выбор плотности 1 = низкая / 0 = высокая |
4 |
N / C |
Зарезервированный |
6 |
N / C |
Зарезервированный |
8 |
/ПОКАЗАТЕЛЬ |
0 = индекс |
10 |
/ MOTEA |
0 = включение двигателя, привод 0 |
12 |
/ DRVSB |
Выбор диска 1 |
14 |
/ DRVSA |
Выбор диска 0 |
16 |
/ MOTEB |
0 = включение двигателя, привод 1 |
18 |
/ DIR |
0 = выбор направления |
20 |
/ШАГ |
0 = Шаг головы |
22 |
/ WDATA |
Запись данных |
24 |
/ WGATE |
Разрешение записи на дискету, 0 = шлюз записи |
26 год |
/ TRK00 |
0 = дорожка 00 |
28 год |
/ WPT |
0 = защита от записи |
30 |
/ RDATA |
Прочитать данные |
32 |
/ SIDE1 |
1 = Сторона 0/0 = Сторона 1 |
34 |
/ ДСКЧГ |
1 = Смена диска / 0 = Готово |
Нечетные контакты с 1 по 33 заземлены |
|
Контроллер |
Привод А |
Привод Б |
Описание |
Провод 1-9 |
1-9 |
1-9 |
1-9 |
Без изменений |
Провод 10 |
10 |
16 |
10 |
Разрешение двигателя, привод 0/1 |
Провод 11 |
11 |
15 |
11 |
Земля, без изменений |
Провод 12 |
12 |
14 |
12 |
Выбор привода 0/1 |
Провод 13 |
13 |
13 |
13 |
Земля, без изменений |
Провод 14 |
14 |
12 |
14 |
Выбор привода 0/1 |
Провод 15 |
15 |
11 |
15 |
Земля, без изменений |
Провод 16 |
16 |
10 |
16 |
Разрешение двигателя, привод 0/1 |
Провод 17-34 |
17-34 |
17-34 |
17-34 |
Без изменений |
- Дальнейшее описание интерфейсных сигналов содержится в спецификациях контроллеров или приводов.
Форматировать данные
Возможны многие взаимно несовместимые форматы гибких дисков; Помимо физического формата на диске, также возможны несовместимые файловые системы.
Водить машину | Формат | Емкость | Скорость передачи [ кбит / с ] |
Об / мин | Треки | TPI | Комментарий |
---|---|---|---|---|---|---|---|
8-дюймовый SD | 8-дюймовый SD | 80 КБ | 33,333 | 360 | 32 | 48 | Только на старых контроллерах. |
5,25-дюймовый SD | 5,25-дюймовый SD | 160 КБ | 125 | 40 | Только на старых контроллерах. | ||
5,25-дюймовый SSDD | 5,25-дюймовый SSDD | 171 КБ | 250–308 | 300 | 35 год | 48 | Только на совместимых с C1541 . |
5,25-дюймовый SD | 5,25-дюймовый SD | 180 КБ | 150 | 40 | Только на старых контроллерах. | ||
5,25-дюймовый DD | 5,25-дюймовый DD | 320/360/400 КБ | 250 | 300 | 40 | 48 | 8/9/10 512 байт секторов соответственно. |
5,25-дюймовый DD (96 т / д) | 5,25-дюймовый QD (2DD) | 800 КБ | 250 | 300 | 80 | 96 | |
5,25-дюймовый HD | 5,25-дюймовый DD | 360 КБ | 300 | 360 | 40 | 48 | |
5,25 дюйма HD | 5,25 дюйма HD | 1200 КБ | 500 | 360 | 80 | 96 | До 83 треков. Различный ток смещения. |
5,25 дюйма HD | 5,25 дюйма HD | 720 КБ | 300 | 360 | 80 | До 83 треков. | |
3,5 дюйма DD | 3,5 дюйма DD | 720 КБ | 250 | 300 | 80 | 135 | До 83 треков. |
3,5 дюйма DD | 3,5 дюйма DD | 800 КБ | 394–590 | 80 | Используется Apple Macintosh . | ||
3,5 дюйма DD | 3,5 дюйма DD | 800 КБ | 250 | 300 | 80 | Используется Commodore 1581 . | |
3,5 дюйма DD | 3,5 дюйма DD | 880 КБ | 250 | 300 | 80 | До 83 треков. Используется компьютерами Amiga . | |
3,5 дюйма DD | 3,5 дюйма DD | 360 КБ | 250 | 300 | 40 | ||
3,5 дюйма HD | 3,5 дюйма DD | 720 КБ | 250 | 300 | 80 | До 83 треков. | |
3,5 дюйма HD | 3,5 дюйма HD | 1440 КБ | 500 | 300 | 80 | 135 | До 83 треков. |
3,5 дюйма HD | 3,5 дюйма HD | 1760 КБ | 250 | 150 | 80 | Используется компьютерами Amiga . | |
3,5 дюйма ED | 3,5 дюйма ED | 2880 КБ | 1000 | 300 | 80 | 135 | До 83 треков. |
Стороны:
- SS (или 1S) - односторонний
- DS (или 2S) - двусторонний
Плотность:
- SD (или 1D) - одинарная плотность ( FM )
- DD (или 2D) - двойная плотность (чаще всего MFM )
- QD (или 4D) - четырехкратная плотность
- HD - высокая плотность
- ED - сверхвысокая плотность
- TD - тройная плотность
«3-режимный» дисковод
В основном в Японии существуют 3,5-дюймовые дисководы для гибких дисков высокой плотности, которые поддерживают три режима форматов дисков вместо двух обычных - 1440 КБ (2 МБ неформатированных), 1,2 МБ (1,6 МБ неформатированных) и 720 КБ (1 МБ неформатированных). Первоначально , режим высокой плотности для 3,5-дюймовых дисководов гибких дисков в Японии поддерживал только емкость 1,2 МБ вместо 1440 КБ, которая использовалась где-либо еще. В то время как более распространенный формат 1440 КБ вращался со скоростью 300 об / мин, формат 1,2 МБ вместо этого вращался со скоростью 360 об / мин, что очень похоже на формат 1,2 МБ с 15 секторами на дорожку, ранее использовавшийся на 5,25-дюймовых дисководах для гибких дисков высокой плотности. Позже были включены японские дисководы для гибких дисков. поддержка обоих форматов с высокой плотностью (а также формата с двойной плотностью), отсюда и название режима 3. Некоторые BIOS имеют настройку конфигурации, позволяющую включить этот режим для поддерживающих его дисководов гибких дисков.
Смотрите также
- Список форматов дискет
- Western Digital FD1771
- Интегрированная машина Воза (IWM)
- Паула (контроллер Amiga)
использованная литература
- де Бойн Поллар, Джонатан (2003). «Не бывает 3,5-дюймовых гибких дисков» . Часто задаваемые ответы .
- ISO / IEC 8860-1: 1987 Двойная плотность (DD)
- ISO / IEC 9529-1: 1989 Высокая плотность (HD)
- ISO 10994-1: 1992 Сверхвысокая плотность (ED)
- ECMA-147
дальнейшее чтение
- NEC µPD72070 - Спецификация контроллера гибких дисков, версия 2.0 (PDF) . 2.0 предварительная. Корпорация NEC . Октябрь 1991. Архивировано из оригинального (PDF) 20 марта 2017 года . Проверено 20 марта 2017 года .
- Шах, Катен А. (1996) [сентябрь 1992 г., апрель 1992 г.]. Intel 82077SL для сверхплотных дискет (PDF) (Примечание по применению) (2-е изд.). Корпорация Intel , IMD Marketing. АП-358, 292093-002. Архивировано из оригинального (PDF) 19 июня 2017 года . Проверено 19 июня +2017 .