NEWDOS/80 V2.5 und die FreHD Festplatten-Emulation

Seit ein einigen Jahren gibt es eine Hardware-Festplattenemulation für den TRS-80 (Model I, III, 4, 4P). Entwickelt wurde sie von dem Belgier Frederic Vecoven und produziert wird sie von Ian Mavric, welcher die Emulation von Australien aus vertreibt.

Die FreHD ("Frederic Hard Disk") basiert technisch auf einem PIC Microcontroller mit der Typenbezeichnung PIC 18F4620 und emuliert einen Western Digital WD1010 Festplattencontroller. Diese Emulation hat Zugriff auf eine SD-Karte als Festplattenersatz. Der Emulator verhält sich für einen TRS-80 genau so wie eine Festplatte aus dem damaligen Tandy-Katalog, mit allen Vorteilen, wie z.B. große Speicherkapazität und kleine Zugriffszeit, aber zudem alles lautlos!

Die FreHD wird in verschiedenen Baustufen vertrieben. Je nach Bedarf kann die FreHD fertig aufgebaut oder als Selbstbau-Bastellösung erworben werden. Die FreHD wird am Erweiterungsbus des Model III oder 4 und an eine Spannungsversorgung (+12V, +5V) angeschlossen. Für den Betrieb am Model I ist noch etwas zusätzliche Hardware notwendig. Verschiedene TRS-80 Betriebssysteme, wie z.B. LDOS oder NEWDOS unterstützen den Festplattenbetrieb durch spezielle Versionen. Zwei LEDs zeigen die Betriebszustände und Zugriffe (Emulator und SD-Karte) auf der FreHD an. Während des Aufleuchtens der LEDs darf die SD-Karte nicht entfernt werden, ansonsten kommt es zu Schreib-/Lesefehlern.

Der Betrieb der FreHD setzt ein vorgefertigtes Festplattenimage (z.B. "hard4-0", ca. 40MB) auf der FAT32-formatierten SD-Karte voraus. Damit kann die FreHD mit den geeigneten TRS-80-Betriebssystemen eingerichtet und genutzt werden.

https://www.eeweb.com/spotligh…iew-with-frederic-vecoven

http://www.vecoven.com/trs80/trs80.html

http://members.iinet.net.au/~ianmav/trs80/emulator.htm

Die Einrichtung der FreHD unter NEWDOS/80 V2.5 gestaltet sich beispielsweise für eine 40MB große virtuelle Festplatte als Image auf SD-Karte wie folgt:

Da NEWDOS/80 insgesamt 8 aktive Laufwerke verwalten kann, können neben den (beim Model III, 4 und 4P) üblichen zwei Diskettenlaufwerken noch 6 Festplatten Partitionen "hard disk data volume" betrieben werden:

HDS=(0,840,0,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,1,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,2,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,3,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,4,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,5,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

Falls statt der zwei Floppys vier Floppylaufwerke betrieben werden sollen, können statt der sechs "hard disk data volume" nur vier HDs eingerichtet werden, wobei dann ein Volume größer sein kann und die maximalen restlichen Sektoren des Images belegt (hier ist es das vierte Volume):

HDS=(0,840,0,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,1,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,2,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

HDS=(0,840,3,3,32,0,0,65535,48,8,80,33)

Dieses vierte Volume hat (die maximale Anzahl) 65535 Sektoren * 256 Byte = 16,38MB mit 48 Sektoren pro Granule = 12288 Byte / Granule kleinster addressierbarer Dateiplatz. Also belegt dort jede auch noch so kleine Datei mindestens 12kB.

HDS=(0,840,3,3,32,0,0,65535,43,8,80,33)

HDS=(hddn1,tps1,sfs1,ssc1,spt1,tsr1,vfs1,vsc1,spg1,gpl1,ddsl1,ddsa1)

hddn1=0

tps1=840

sfs1=0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5

ssc1=1

spt1=32

tsr1=0

vfs1=0

vsc1=26880 (oder '*' für alle restlichen noch belegbaren Sektoren)

spg1=18 (oder '0' für automatisches Setzen der Sektoren pro Granule)

gpl1=8

ddsl1=80 (oder '0' für automatisches Setzen des ddsl)

ddsa1=33

Die oben verwendete virtuelle Festplatte (oder anders gesagt das Festplattenimage) hat eine Kapazität von 40MB. Diese virtuelle Festplatte ist im PDRIVE mit 6 Köpfen konfiguriert. Andere Kopf-Konfigurationen wären mit dem Image auch machbar, würden aber keinen Vorteil bringen.

Die Aufteilung einer virtuellen Festplatte von 40MB auf einer FreHD-SD-Karte ist mit den o.g. PDRIVE-Parametern sinnvoll und übersichtlich gelöst. Jedes der sechs "hard disk data volume" hat eine ganze Plattenoberfläche mit jeweils einem Kopf zur Verfügung.

Bei einer echten Festplatte ist der Zugriff schneller, wenn für ein Volume komplette Zylinder verwendet werden, anstelle von Volumes mit ganzen Plattenoberflächen und nur einem Kopf. Die Umschaltung der Köpfe innerhalb eines Zylinders funktioniert bei echten Festplatten schneller, als ein Wechsel des Kopfs zu einer anderen Spur. In einem Image sind die Umschaltzeiten gleich, da es dort keine bewegten Bauteile gibt.

Eine Einrichtung von Volumes innerhalb eines oder mehrerer Zylinder dagegen ist mit PDRIVE nur wesentlich komplexer umzusetzen und bringt bei einem Image auf SD-Karte keine Vorteile.

Ein Volume hat im obigen Beispiel 26880 Sektoren mit jeweils 256 Byte und damit 6,7MB Gesamtkapazität.

Mit dem Parameter ddsa1=33 (33 ist der Maximumwert) kann das Inhaltsverzeichnis 246 Benutzerdateien verwalten. Üblicherweise sind TRS-80 Dateien meist nicht größer als 16kB (z.B. größere Spiele). Wenn von dieser maximalen Größe ausgegangen wird, kommen bei 246 Dateien maximal 3,9MB zusammen. Ein Volume mit 4MB wäre also normalerweise ausreichend. Bei einem Volume mit 6,7MB ist sogar noch Spielraum für größere Dateien vorhanden.

Hier die PDRIVE-Parameter für die 6 HD-Volumes (bei 2 Diskettenlaufwerken):

PDRIVE,0,2,HDS=(0,840,0,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,3,HDS=(0,840,1,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,4,HDS=(0,840,2,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,5,HDS=(0,840,3,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,6,HDS=(0,840,4,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,7,HDS=(0,840,5,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

Und die PDRIVE-Parameter für die 4 HD-Volumes (bei 4 Diskettenlaufwerken):

PDRIVE,0,4,HDS=(0,840,0,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,5,HDS=(0,840,1,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,6,HDS=(0,840,2,1,32,0,0,26880,18,8,80,33)

PDRIVE,0,7,HDS=(0,840,3,3,32,0,0,65535,43,8,80,33)

Nach dem Einrichten der PDRIVE-Parameter ist noch jedes der HD-Volumes (n = 2..7) zu formatieren:

FORMAT,n

Danach sind die HD-Volumes betriebsbereit und können mit NEWDOS/80 V2.5 genutzt werden.

Hier die Regeln und Limits des HDS-PDRIVE zusammengefasst (derzeit nur in der Originalsprache Englisch):

NEWDOS80 v2.5 supports hard disks with a maximum of 8 heads and 1024 cylinders.

Example: PDRIVE,0,1,HDS=(0,615,0,4,32,0,5760,2880,5,8,0,32) whereas the parameters stands for:

HDS=(hddn1,tps1,sfs1,ssc1,spt1,tsr1,vfs1,vsc1,spg1,gpl1,ddsl1,ddsa)

0,    hddn1,   (0..3),                   (hard disk drive number), the physical hard disk number
615,  tps1,    (0..65536),               (tracks per surface), number of cylinders
0,    sfs1,    (0..RSC-1),    (*1),      (section first surface), starting head number of the volume
4,    ssc1,    (1..RSC),      (*2),      (section surface count), number of heads for this volume
32,   spt1,    (1..255),                 (sectors per track), sectors per track
0,    tsr1,    (0..255),                 (track stepping rate), stepping rate
5760, vfs1,    (0..16777215),            (volume first sector), first sector of the volume
2880, vsc1,    (0..65535),    (*3),(*5), (volume sector count), number of sectors of the volume
5,    spg1,    (1..255),      (*6)       (sectors per granule), sectors per gran
8,    gpl1,    (2..8),                   (granules per lump), grans per lump
0,    ddsl1,   (1..191),      (*4),      (default directory starting lump), specifies where the directory is placed
32,   ddsa,    (10..33),                 (default directory sector allocation), length of the directory in sectors

(*1) RSC=Recording Surface Count

(*2) sum of ssc1 + sfs1 not greater than RSC

(*3) sum of vsc1 + vfs1 not greater than tps1 * ssc1 * spt1

(*4) a 0 (zero) hands over the calculation of the directory's starting lump to NEWDOS and is placed near the middle of the data volume but not greater than 80, as it is assumed more files will exist near the beginning of the volume than at the end

(*5) an * (asterisk character) instead of an integer, PDRIVE will assign all of the drive section's remaining sectors to the data volume

(*6) a 0 (zero) let PDRIVE calculate the lowest spg1 above 4 that will suffice for the gpl1 value specified and the number of sectors assigned to the data volume (vsc1)

In der TRS8BIT Ausgabe 12/01 ist ein interessantes alternatives Setting abgebildet:

der Foreneditor hats vermasselt - werde es nochmal versuchen ... später ... irgendwann

Auszug aus der "FreHD Utilities" Doku:

VHDUTL

VHDUTL is a multi-function utility providing the following features:

• Set FreHD RTC to the TRS-80 Date/Time
• Set TRS-80 Date/Time to the FreHD RTC
• Display the FreHD firmware and boot loader version numbers
• Display the root directory of the SD Card
• Display the mounted Virtual Hard Disk files
• Mount an existing Virtual Hard Disk file
• Create a new Virtual Hard Disk file
  

Display the root directory of the SD Card

VHDUTL (DIR)

Display the mounted virtual hard disk files

VHDUTL (MNT)

Mount an existing virtual hard disk file

VHDUTL (MNT,ADDR=x,VHD= "filename")

Create a new virtual hard disk file

VHDUTL (MNT,ADDR=x,VHD= "filename",CREATE)

Habe das auch noch nicht ausprobiert, liest sich aber interessant.

Die Festplattenversion von NEWDOS80 (Version 2.5) bietet vielfältige Möglichkeiten eine Festplatte zu partitionieren. Das ist zwar ganz interessant, aber damit einher geht allerdings auch eine gewisse Komplexität. Diese Komplexität gehört zum generellen Erscheinungsbild von NEWDOS und vor allem seiner Funktion PDRIVE (Parameterübergabe für Festplatten & Floppy-Disks). Dies hat schon immer viele Nutzer irritiert und überfordert, bietet aber andererseits für den erfahrenen Nutzer einiges an Möglichkeiten zur individuellen Optimierung.

Zum besseren allgemeinen Verständnis hier der eingedeutschte Text des obigen Beitrags #3 (Auszug aus dem NEWDOS 2.5 Manual) mit zusätzlichen Anmerkungen von mir.

Regeln und Limits des HDS-PDRIVE im Betrieb mit originalen Tandy-Festplatten und modernen Festplatten-Emulatoren (z.B. FreHD):

NEWDOS80 v2.5 unterstützt Festplatten mit einem Maximum von 8 Köpfen und 1024 Zylindern.

Bezeichnung der Parameter:

HDS=(hddn1,tps1,sfs1,ssc1,spt1,tsr1,vfs1,vsc1,spg1,gpl1,ddsl1,ddsa)

Beispiel:

PDRIVE,0,1,HDS=(0,615,0,4,32,0,5760,2880,5,8,0,32), wobei die numerischen Parameter folgende Bedeutung haben:

0, hddn1, (0..3), (Festplatte Laufwerksnummer), die physikalische (nicht die logische) Laufwerksnummer

615, tps1, (0..65536), (Spuren pro Platten-Oberfläche), Anzahl der Zylinder

0, sfs1, (0..RSC-1), (*1), (Bereich der ersten Platten-Oberfläche), erster Schreib-Lese-Kopf dieser Partition

4, ssc1, (1..RSC), (*2), (Bereich Platten-Oberflächen-Anzahl), Anzahl der Schreib-Lese-Köpfe dieser Partition

32, spt1, (1..255), (Sektoren pro Spur), Anzahl der Sektoren pro Spur

0, tsr1, (0..255), (Spurwechselzeit), Spurwechselzeit der Schreib-Lese-Köpfe (ohne Einheit)

5760, vfs1, (0..16777215), (Partition erster Sektor), Nummer des ersten Sektors dieser Partition

2880, vsc1, (0..65535), (*3),(*5), (Partition Sektoren-Anzahl), Anzahl der Sektoren dieser Partition

5, spg1, (1..255), (*6) (Sektoren pro Granule), Anzahl der Sektoren pro Granule

8, gpl1, (2..8), (Granules pro Lump), Anzahl der Granules pro Lump

0, ddsl1, (1..191), (*4), (Inhaltsverzeichnis erster Lump), gibt den örtlichen Beginn des Inhaltsverzeichnis an

32, ddsa, (10..33), (Inhaltsverzeichnis Anzahl Sektoren), Größe des Inhaltsverzeichnis in Sektoren

(*1) RSC=Recording Surface Count = Anzahl der nutzbaren Festplatten-Oberflächen und damit die Anzahl der Festplattenköpfe

(*2) Summe von ssc1 + sfs1 (<=RSC)

(*3) Summe von vsc1 + vfs1 (<=tps1*ssc1*spt1)

(*4) eine 0 (Null) an dieser Stelle überlässt die Berechnung des örtlichen Beginns des Inhaltsverzeichnis dem Betriebssystem NEWDOS und wird dann vom Betriebssystem in die Nähe der Mitte der Partition platziert. Der von NEWDOS gewählte Wert ist dann maximal 80, weil das Betriebssystem davon ausgeht, dass sich Dateien vermehrt eher gegen Anfang einer Partition befinden, als am Ende einer Partition.

(*5) ein * (Stern) anstelle einer Zahl wird dieser Partition alle noch verbleibenden und nicht bereits zugewiesenen Sektoren zuweisen

(*6) eine 0 (Null) überlässt PDRIVE die Berechnung dieses Parameters. Es wird der kleinste mögliche Wert für spg1 (>4) berechnet, der in Verbindung mit den Parametern gpl1 und vsc1 möglich ist.

Nach einer Änderung oder Neueingabe der PDRIVE-Parameter muss die Partition neu formatiert werden.

Für ausführlichere Beschreibungen der einzelnen Parameter siehe auch hier: NEWDOS/80 V2.5 - Appendix C (Betrieb mit Festplatten)

Anmerkung zur optimalen Zugriffszeit bei einer modernen Festplattenemulation mit einem Halbleiterspeicher (SD-Karte):

Der Parameter ddsl1 wirkt sich auf die Wartezeit des Betriebssystems (letztendlich dann auch des Nutzers) in Bezug auf die Zugriffszeit der Festplatte aus. Das Konzept dieses Parameters sieht vor, dass sich die meisten Zugriffe auf Dateien eher am Anfang einer Partition abspielen, als am Ende einer Partion. Falls die Partition nicht bis zu ihrem Ende mit Dateien belegt ist, ergibt es ja einen gewissen Sinn auch das Inhaltsverzeichnis in den Anfangsbereich der Partition zu legen, damit die Köpfe möglichst keinen unnötigen Weg (und damit Zeit) beim wechselnden Zugriff auf Dateien und das Inhaltsverzeichnis zurücklegen müssen. Für Floppy-Disk-Laufwerke hat NEWDOS übrigens im PDRIVE dafür den Parameter DDSL eingerichtet. Siehe dazu hier: NEWDOS/80 v2.0 und die PDRIVE-Parameter

Theoretisch könnte auch bei einer Festplattenemulation mit Halbleiterspeicher die Spurwechselzeitvorgabe (tsr1) des Betriebssystems in Verbindung mit dem örtlichen Beginn des Inhaltsverzeichnis (ddsl1) schon messbare Auswirkungen auf die Zugriffszeiten haben. Eine Optimierung dieser Werte kann also auch beim Betrieb mit z.B. einer FreHD nicht schaden.