Dyskologia w stylu retro!
Kiedy to było, gdy człowiek zastanawiał się, czy 40MB (tak, 40 megabajtowy) dysk twardy pomieści to co najważniejsze? Była to nie mała zagwozdka, gdyż sam Windows 3.0 zajmował 6MB, Winword ponad 3MB, Excel for Windows 3,5MB, a Ami Pro aż ok. 10MB! Pomijam programy graficzne takie jak np. CorelDraw z biblioteką rysunków. A gdzie pomieścić gry?! Przypomnijmy „wiedzę tajemną” dotyczącą typów dysków twardych z początku lat 90-tych ubiegłego wieku i związane z nimi rozterki.
Istniało kilka rodzajów kontrolerów dyskowych, do których należało dopasować dysk twardy, czyli dobranie odpowiedniej pary: typ dysku – kontroler.
Na początku lat osiemdziesiątych a nawet i później informacje o typie dysku nie były na nim umieszczane. Poza nazwą producenta i symbolem – np. ST-4144R – nie miał on żadnych innych oznaczeń. Jeżeli byliśmy szczęściarzami to mieliśmy instrukcję dysku i oznaczenia kodów producenta(!), bez których ani rusz. Na przykład w przypadku Seagate decydujące znaczenie ma ostatnia litera. R odpowiada typowi dysku RLL, E – ESDI, A – AT-Bus, natomiast N oznaczała dysk SCSI. I jak już wiemy, odpowiedni kontroler należało sparować z odpowiednim typem dysku.
Do 1990 roku w komputerach montowano przeważnie kontrolery ST506 i ST412. Charakteryzowały się one możliwością obsługi 2 dysków, podłączonych do kontrolera za pomocą 34-żyłowego kabla sterującego i drugiego 20-żyłowego do transmisji danych. Występowały też kontrolery Combo, które dodatkowo miały złącza i przewody obsługujące napędy dyskietek. Z oznaczeniami jest jednak jeszcze jeden kłopot. Nie każdy napis ST506 oznaczał to samo(!). Istniały bowiem jeszcze różne rodzaje transmisji danych.
Transmisje danych.
MFM – najmniej wymagający i najstarszy masowy rodzaj dysków 5.25”. Swą premierę miał w 1980 roku a producentem był Shugart Technology (obecnie Seagate Technology). Kosztował on wtedy 1500 USD, czyli równowartość 4460 USD w roku 2017 (ok. 20 tyś zł). Ścieżka podzielona była w nim na 17 sektorów, a dane transmitowano z prędkością do 5 MB/sek.
RLL – odmiana MFM, charakteryzowała się namagnesowaniem powierzchni dysku w stopniu znacznie bardziej intensywnym niż to miało miejsce w przypadku dysków MFM. Pozwalało to na umieszczenie 26-27 sektorów na ścieżce i uzyskanie szybkości transmisji rzędu 7.5 MB/sek.. Uwaga, stosowanie dysku MFM z kontrolerem RLL jest możliwe, ale dysk zacznie gubić dane! Jeszcze szybsza, ale też i jeszcze bardziej wymagająca była transmisja ARLL, która nie była zbyt popularna.
ESDI był bardzo podobny fizycznie do MFM i używał takiego samego sposobu okablowania. Nie należy zbytnio się tym sugerować! Podłączenie dysku MFM do kontrolera ESDI spowoduje awarię. Związane jest to z tym, że tam gdzie w jednym standardzie znajduje się przewód masy, w drugim umieszczono kabel danych.
W ESDI dane były ściślej spakowane niż w MFM – ścieżka miała 34 sektory, a transfer wynosiła od 10 do 15 MB/sek.. W odróżnieniu od MFM i RLL, to kontroler ESDI nie kodował danych. Zadanie to pozostawiono samemu dyskowi. Kontroler ESDI mógł zarządzać także innymi pamięciami masowymi, takimi jak CD-ROM, czy streamer, chociaż liczba tych urządzeń była ograniczona do dwóch.
SCSI – nie dorównywało szybkością ESDI (transmisja danych w SCSI to 5 MB/sekundę), ale za to było bardziej elastyczne. Standard ten obsługiwał nie tyko pamięci masowe, ale także inne urządzenia, jak np. skanery czy drukarki. Do jednego kontrolera można było podłączyć aż 8 urządzeń. Późniejszy rozwój SCSI poszedł w kierunku profesjonalnych zastosowań, w tym szybkich kontrolerów macierzy dyskowych i serwerów. Kolejną zaletą SCSI była możliwość dołączenia do systemu komputerowego kolejnego dysku mimo posiadanych już napędów IDE lub ESDI. Odpowiedni sterownik do obsługi SCSI był umieszczany w pliku config.sys DOSa. Organizacja przechowywania danych na dysku była w nim całkiem inna, gdyż powstała ona w świecie mikrokomputerów, a nie w PC. SCSI nie pracowała ze znanymi użytkownikowi DOS sektorami a tylko z tzw. blokami. To wymuszało konieczność translacji jednej organizacji przechowywania danych na drugą. Powstały dwa głownie standardy oprogramowania SCSI: ASPI (Advanced SCSI Programming Interface) i CAM (Common Access Method) oraz wiele mniej istotnych. Kłopot polegał na tym, że urządzenia z interfejsem SCSI dopasowanym do jednego typu sterowników, wcale nie musiały współpracować z SCSI o sterownikach innych typów.
W IDE, czyli inaczej w AT-Bus, kontroler był zintegrowany z dyskiem, a karta (o ile występowała odrębnie i nie była zintegrowana z płytą główną, co nie zdażało się na początku lat 90-tych) służyła głównie jako wzmacniacz sygnałów, które wędrowały 40-żyłowym kablem. Maksymalnie można było podłączyć dwa dyski twarde, ale należało określić, który z nich był głównym (master), a który dodatkowym (slave). Ilość sektorów przypadających na ścieżkę była różna a ścieżki zewnętrzne miały więcej sektorów, co sprzyjało większej pojemności.
Szybkość dysków twardych.
W pierwszych dyskach twardych krytycznym elementem szybkości działania był czas dostępu, oraz zastosowany typ interfejsu (MFM, ESDI, SCSI czy IDE). Wraz z pojawieniem się pamięci pomocniczej typu cache, przy odczycie i zapisie danych, zasadniczo zmieniło się podejście do szybkości pracy „twardzieli”. Przestano zwracać uwagę na średni czas dostępu, czy na różnicę w transmisji danych. Dla przypomnienia MFM – 5 MB/s, IDE – 4 MB/s, ESDI – 10 MB/s, SCSI – 5 MB/s). Różnice transmisji wyrównywać zaczął bufor utworzony z pamięci. Istniały dwa rodzaje pamięci cache – cache sprzętowy, który był częścią kontrolera dysków (przyspieszał działanie aplikacji DOS) i cache programowy – czyli tworzony w część pamięci operacyjnej RAM komputera. I tutaj, niektórzy zapewnie pamiętają jeden z nich, czyli program SMARTDRV.EXE znany z Windows 3.1. Stosowanie cache powodowało nawet 20-krotny wzrost szybkości działania dysku przy połączeniu stacji IDE z szyną ISA, w porównaniu z jego pracą bez pamięci cache. Ta cecha spowodowała powstanie programów zajmujące się tworzeniem i obsługą pracy cache, np: Super PC-Kwik czy HypeDisk.
Zapewne czasami zastanawiacie się dlaczego dyski IDE, mimo że mają już blisko 20 lat to nadal pracują?
Na początku lat 90-tych dokonał się znaczny postęp techniczny w dziedzinie mechaniki dysków. Oferowane wtedy nowe konstrukcje dysków twardych posiadały współczynnik MTBF (czas pracy bezawaryjnej) 50-250 tys. godz., co oznaczało od ok. 6 do 28(!) lat bezawaryjnej pracy. Dyski wyposażano w mechanizmy dokonujące samodzielnego parkowania głowic w momencie wyłączenia zasilania, a niektóre płyty danych pokryto warstwą szkliwa, co uodporniło je na wstrząsy.
Jak uruchomić dysk w komputerze „retro”?
Po pierwsze musimy mieć podstawowe dane o dysku, które odczytujemy z instrukcji (np. 1024 cylindry, 12 głowic, 34 sektory). Jeżeli jej nie mamy to pomocna może być strona WWW https://stason.org. Następnie ustawiamy znajdujące się na dysku DIPy i Jumpery, czyli przełączniki i zworki, stosując się ściśle do informacji z instrukcji.
Uruchamiamy komputer i wciskamy odpowiednią sekwencję klawiszy w zależności od wersji BIOSu. Najczęściej należy wcisnąć CTRL+ALT+ESC albo CTRL+ALT+S. W miejscu opisującym typ dysku wpisujemy odpowiednie dane. Jeśli instalujemy SCSI, to wpisujemy NONE, bo kontroler ten ma własny BIOS, niezależny od setupu. ESDI określa się często jako TYP1, a dla AT-Bus wybieramy wartości zwracając uwagę na to, aby liczba megabajtów zgadzała się z podaną przez producenta. BIOS zapisujemy.
Każdy dysk wymaga tzw. formatowania niskiego poziomu. W przypadku AT-Bus nie jest to konieczne, bo dyski są wstępnie formatowane przez producenta. Do formatowania niskiego poziomu w systemach XT można wykorzystać DOS-owy program DEBUG. Po uruchomieniu programu podaje się adres rozpoczynający formatowanie, np. g=C800:5 (G=C800:5 lub G=C800:800 dla kontrolerów Western Digital, G=C800:CCC w przypadku Adapteca, G=C800:5 dla DTC (Data Technonolgy) oraz G=C800:6 dla kontrolerów OMTI). Wartość ta zależy od typu kontrolera i należy ją znaleźć w dokumentacji.
W przypadku systemów AT można tego dokonać jedynie przy użyciu specjalnego programu, np. Disk Manager, Speed Store, HDform, HDinit, itp., Programy te umożliwiają założenie więcej niż 17 sektorów, co przekracza możliwości DOS-a. W czasie formatowania należy oznaczyć bad tracks oraz podać wartość przeplotu dyskowego (interleave), czyli zasad numerowania sektorów.
Po sformatowaniu dysku należy założyć partycje. Z poziomu DOS-a można to zrobić za pomocą FDISK-a. Jedna partycja powinna być primary a kolejna extended. W partycji extended możemy zakładać dyski logiczne. Po wszystkim należy sformatować logiczne napędy na przykład programem FORMAT. Pamiętać należy, że dopiero DOS 4.xx i wyższe umożliwiają obsługę partycji większych niż 32MB(!).