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Die IDE-Festplatte am KC

von Mario Leubner

Wie bereits in den letzten KC-News auf dem Titelblatt zu erfahren war, ist der KC an der Festplatte angeschlossen. Man beachte die Reihenfolge bei der Wortwahl! Diejenigen, die beim Klubtreffen in Erfurt dabei waren, konnten sich auch schon ein erstes Bild davon machen.

Herzstück des Ganzen ist das Generic IDE-Interface, welches von Tilmann Reh für Z80-Rechner entwickelt wurde. Dieses Interface wurde bereits in den KC-News 2/95 kurz vorgestellt. Ich erhielt das GIDE-Interface (Fertiggerät mit RTC) Ende 1995 über Jörg Linder zum Test am KC85/4. Zum Lieferumfang gehörte noch eine Diskette mit einem Testprogramm, einer kurzen technischen Beschreibung, ein paar Assemblerquelltexten und verschiedenen Textbeiträgen aus der amerikanischen Computerzeitschrift 'The Computer Journal' - alles perfekt in englisch.

Das GIDE-Interface wird direkt mit dem Z80-Prozessor verbunden und enthält eine Schnittstelle für max. zwei IDE-Geräte wie Festplatten oder CD-ROM-Laufwerke. Außerdem befindet sich eine Echtzeituhr (Seiko-Epson, RTC 72421) auf der Platine, für eine Batteriepufferung ist ein Steckanschluß vorgesehen. Angesprochen wird das GIDE-Interface ausschließlich über I/O-Befehle, welche mittels Jumper auf eine Basisadresse einzustellen sind. Für die Nutzung im D004 habe ich mich für die Basisadresse 0 entschieden, alle Jumper bleiben dabei gesteckt. Prinzipiell sind auch andere Adressen möglich, belegt sind nur FxH (für CTC und FDC) und 7xH (entsprechend FxH durch unvollständige Decodierung).

Zum Einbau des Interfaces gibt es die Möglichkeit, das Interface direkt 'huckepack' auf den Prozessor aufzulöten. Als bessere Alternative erscheint mir jedoch, den alten Prozessor zu entfernen, stattdessen eine 40-polige IC-Fassung einzulöten und das Interface einzustecken. Für den neuen Prozessor ist auf dem GIDE-Interface bereits eine Fassung vorgesehen. Diese Methode habe ich gewählt und kann sie nur weiterempfehlen.

Platzmäßig gibt es im D004 kaum Probleme. Eventuell stören die beiden Scheibenkondensatoren, die unter der GIDE-Platine sitzen. Ich habe diese durch neuere Typen mit geringeren Abmessungen ersetzt, denkbar ist auch, sie auf die Unterseite der Platine wieder einzulöten. Einen Kompromiß muß man jedoch eingehen: Das GIDE-Interface benötigt soviel Platz, daß im Modulschacht F4 kein Modul mehr gesteckt werden kann. Andererseits kann dieser Platz jetzt für die Pufferbatterie und die Herausführung des 40-poligen Verbindungskabels zur Festplatte verwendet werden.

Bei allen Lötarbeiten ist größte Vorsicht geboten, damit die D004-Hauptplatine nicht beschädigt wird. Der alte U880 kann herausgeschnitten werden, einen neuen Z80 gibt es für ca. 6,- DM. Zu beachten ist noch, daß das Rastermaß der DDR-Bauelemente 2,5mm und das international übliche 2,54mm beträgt. So ist das GIDE mit Fassungen im Abstand von 2,54mm ausgestattet, die Lötpunkte auf unserem D004 liegen jedoch im 2,5er Raster. Auf 20 Anschlüsse in einer Reihe ergibt sich ein Längenunterschied von insgesamt 0,76mm.

Mit ein wenig Fingerspitzengefühl läßt sich beides jedoch zusammenfügen. Ich habe eine noch vorhandene neue DDR-Fassung mit 2,5er Raster in die D004-Platine eingelötet. Diese Fassung hat flache Einsteck-Kontakte, welche ohne Probleme auch für Bauelemente im 2,54er Rastermaß geeignet sind.

Noch ein Hinweis: Der Einbau sollte Schritt für Schritt erfolgen wobei zwischendurch immer einen Funktionstest erfolgen kann:

  1. JUMP FC FF (zunächst am Original-D004)
  2. alten U880 auslöten und Fassung einlöten
  3. neuen Z80 direkt stecken
  4. JUMP FC FF (wenn OK, dann ist die Fassung in Ordnung)
  5. Z80-Prozessor entnehmen
  6. GIDE-Basisadresse 0 einstellen und Interface stecken
  7. Z80 in Sockel des GIDE-Interfaces stecken
  8. JUMP FC FF; Wenn auch hier nur OK-Meldungen kommen, dann ist das GIDE-Interface richtig angeschlossen. Mit einer MicroDOS-Diskette kann jetzt wieder wie bisher das normale System gestartet werden.

Als nächstes sollte man sich nach einer geeigneten Festplatte umsehen und Überlegungen zwecks Gehäuse und Netzteil anstellen. Geeignet sind prinzipiell alle IDE- oder AT-BUS-Platten. Die Kapazität sollte sich jedoch in der Größenordnung von 20 bis 80 MByte bewegen. Es werden also vorwiegend Festplatten aus alten PC's Verwendung finden.

Je größer die Platte ist, umso mehr Speicherplatz ist für die Verwaltung erforderlich und man hat dann nicht mehr genug Arbeitsspeicher zur Verfügung, oder man nutzt nur einen Teil der Gesamtkapazität der Platte. Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Plattengröße und TPA-Kapazität ausgehend vom gleichen Betriebssystem, wie ich es zur Zeit benutze:

Festplatte

BIOS

Adressen im System

TPA-Ende

bis ca.

Länge

CCP

BDOS

BIOS

im Z-System


-ohne- 0E00H D800H E000H EE00H D100H (52K)
11 MByte 0F00H D700H DF00H ED00H D000H
19 MByte 1000H D600H DE00H EC00H CF00H
27 MByte 1100H D500H DD00H EB00H CE00H
35 MByte 1200H D400H DC00H EA00H CD00H (51K)
43 MByte 1300H D300H DB00H E900H CC00H
51 MByte 1400H D200H DA00H E800H CB00H
59 MByte 1500H D100H D900H E700H CA00H
67 MByte 1600H D000H D800H E600H C900H (50K)
75 MByte 1700H CF00H D700H E500H C800H

Die TPA-Obergrenze sollte nach Möglichkeit die Adresse C900H nicht unterschreiten, damit zu unserem MicroDOS 2.6 keine weiteren Einschränkungen getroffen werden müssen und vorhandene Programme auch weiterhin laufen. Bei der von mir verwendeten Konfiguration des Z-Systems sind also Festplatten bis knapp 70 MByte möglich.

Eine nicht zu unterschätzende Aufmerksamkeit sollte auch dem Netzteil gewidmet werden. Ich wollte meine Festplatte zunächst an einem Netzteil betreiben an dem bisher nur ein 5,25"-Diskettenlaufwerk angeschlossen war. Ich hatte nicht beachtet, daß die Stomaufnahme der Festplatte mit 12V/2A und 5V/1,4A angegeben ist. Das Netzteil sollte die angegebenen Werte schon schaffen. Jetzt verwende ich ein umgebautes KC-Netzteil, das einen neuen Trafo und einen stärkeren 12V-Regler enthält. Den Anschluß der Versorgungsspannungen an die Festplatte kann man sich vom D004- Drive abschauen, die Steckverbinder sind identisch. Eine elegante Lösung wäre auch der Einbau der Festplatte in ein vorhandenes D004-Drive. Die 3,5" breite Festplatte paßt dort noch mit hinein!

Für die Verbindung der Festplatte mit dem GIDE-Interface ist noch ein 40-poliges 'Hosenträgerkabel' erforderlich. Dieses ist einfach 1:1 mit einem angepreßten Stecker an jeder Seite verdrahtet. Sollte der PC, der bereits die Festplatte gespendet hat, dieses Kabel noch benötigen, ist ein solches auch bei jedem PC-Händler oder Elektronikversand erhältlich. Zu beachten ist an dieser Stelle nur, daß die Stecker nicht verdreht angesteckt werden: An der Festplatte ist ein Anschlußstift weggelassen, dies ist das Pin 20, am GIDE-Interface liegt dieser Kontakt an der Innenseite!

Nach erfolgreichem Einbau von GIDE-Interface und Festplatte kann nun der erste Test mit dem Testprogramm GIDETEST.COM gestartet werden. Dabei muß als erstes die Portadresse definiert werden. Danach kann die Platte initialisiert oder das ID-Feld gelesen werden. Vorsicht ist bei den Menüpunkten 8 und 9 geboten, diese Zerstören den Platteninhalt! Wenn die Platte aber noch nicht für die Arbeit unter CP/M vorbereitet wurde, ist dies jedoch kein Problem, da die noch vom PC stammenden Daten ohnehin nicht weiterverwendet werden können.

Das Lesen des ID-Feldes sieht bei mir wie folgt aus:

Reading ID information...
ID constant              : 16972 (424C)
cylinders fixed          : 560
cylinders removable      : 0
number of heads          : 6
bytes per track phys.    : 15625
bytes per sector phys.   : 597
sectors per track        : 26
serial number            : >85397769<
controller revision      : >4.1/064<
buffer size (sectors)    : 4
number of ECB bytes      : 4
controller model         : >Seagate Technology ST157A <
total sector count       : 87360
capacity (MByte)         : 42.0

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Diese 42MB-Festplatte ST157A scheint weit verbreitet zu sein. Abgesehen vom relativ hohen Strombedarf ist diese Platte bestens für den Einsatz am KC geeignet. Wer dieselbe Platte anschließt, kann darüberhinaus die von mir getestete Software verwenden und erspart sich die Konfiguration des eigenen Systems.

Zum Schluß noch ein Wort zur Echtzeituhr, die sich ebenfalls auf der GIDE-Platine befindet. Dieser RTC-Chip beinhaltet eine vollständige Uhr mit Datum und Uhrzeit und läuft mit einer Pufferspannung bis 2V auch bei ausgeschaltetem Rechner weiter. Damit steht uns ab sofort eine aktuelle Zeitbasis wie beim PC zur Verfügung. Zur Pufferung habe ich eine Lithium-Knopfzelle CR2430 eingesetzt, welche mit maximal 5 Mikorampere belastet wird. Die Kapazität dieser Lithiumzelle (270mAh) reicht dabei theoretisch 6 Jahre.

Ein Problem gibt es allerdings noch: Beim Einschalten des KC bleibt die Uhr manchmal stehen. Ursache sind unsaubere Pegel vor allem auf der RESET-Leitung, die beim Einschalten der Betriebsspannungen auftreten. Abhilfe soll hier ein mit einem Spezial-IS direkt aus den 5V gewonnenes RESET-Signal schaffen. Leider kann ich dazu noch keine Aussage treffen, da die Beschaffung des Schaltkreises verzögert wurde. Ich bin mir aber sicher, daß das Problem noch gelöst werden kann.