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Text File  |  1995-06-07  |  12.4 KB  |  250 lines
  1.  
  2.  
  3.    Datei: AT_BUS.TXT     ╜ Michael Ruge    Rüsselsheim, den 20.01.1995
  4.  
  5.    Email: Michael Ruge @WI2.MAUS.DE)
  6.  
  7.  
  8.    Der AT-Bus oder richtiger genannt IDE-Interface
  9.  
  10.    Ein IDE-Festplattensystem (IDE - Integrated Drive Electronics) ver-
  11.    hält sich beim PC elektrisch und softwaremä₧ig wie das altehrwür-
  12.    dige Festplattengespann aus dem IBM AT03 von 1984, bestehend aus
  13.    einer Controllerplatine vom Typ WD1003 und einer MFM-Festplatte.
  14.    Jedoch liegt mittlerweile die Controllerelektronik (WD1003) auf der
  15.    Festplatte selbst. Der simpel aufgebaute Hostadapter führt nichts
  16.    anderes als den 8 Bit breiten ISA-Bus per Kabel an die IDE-Fest-
  17.    platte (die Festplatte ist also nichts anderes als eine Karte (bspw
  18.    Grafikkarte) die an einem Kabel angeschlossen ist und nicht direkt
  19.    in einer ISA-Bus Buchse eingesteckt wird bzw. ist).
  20.  
  21.    Die Elektronik der Festplatte ist dadurch zwar aufwendiger, ermög-
  22.    licht aber dem Hersteller wesentlich mehr Möglichkeiten zur Steige-
  23.    rung der Geschwindigkeit, der Kapazität (Zone Bit Recording z.B.).
  24.    Die Mimik des WD1003 der IDE-Festplatte garantiert jedoch, da₧ jedes
  25.    Mainboard samt BIOS eines PC's (PC - Power Cruncher!) und jeder
  26.    Festplattentreiber, der MFM-Festplatten unterstützt, damit zurecht
  27.    kommt. Ebenso fremde Betriebssysteme wie Unix oder OS/2.
  28.  
  29.    Bei Standard-IDE sind insgesamt ZWEI Festplatten (bis vor kurzer
  30.    Zeit Ende 1994 nichts weiteres) anschlie₧bar. IDE-Festplatten wer-
  31.    den im sogenannten Master/Slave Konzept betrieben, das hei₧t aller-
  32.    dings nicht, da₧ jede IDE-Festplatte mit einer anderen IDE-Festplat-
  33.    te sauber zusammenarbeitet, da das obengenannte Master/Slave Kon-
  34.    zept NICHT korrekt standardisiert worden ist, wie zum Beispiel die
  35.    Konkurrenz SCSI.
  36.  
  37.    Es gibt für Power Cruncher auch spezielle Hostadapter, die dann 4
  38.    IDE-Festplatten (2 mal Master und 2 mal Slave) ansprechen und ver-
  39.    walten können, allerdings braucht man dann auch eine spezielle
  40.    Treibersoftware, die es wiederum nicht für jedes Betriebssystem
  41.    gibt.
  42.  
  43.    Um weiterhin kompatibel zur Altlast WD1003 zu bleiben, haben IDE-
  44.    Festplatten auch eine maximale Kapazität von 504 Megabyte. Bei SCSI
  45.    ist dies nicht der Fall.
  46.  
  47.    IDE-Festplatten dürfen auch keinesfalls LOW-LEVEL-Formatiert wer-
  48.    den, da manche Festplatten aufgrund eines Firmwarefehlers das Format
  49.    Kommando nicht abfangen und dadurch interne Daten zerstört werden!
  50.    Es ist jedoch leicht zu merken, da₧ die Festplatte defekt ist nach
  51.    einem LOW-LEVEL-Format: sie ist deutlich langsamer und/oder hat er-
  52.    heblich an Kapazität verloren, da hilft dann nur (wenn überhaupt)
  53.    ein ahnungsloses Gesicht samt Schulterzucken und der Gang zum Händ-
  54.    ler während der Garantiezeit.
  55.  
  56.    Es gibt jetzt, seit Anfang 1995, auch Enhanced IDE Festplatten, die
  57.    aufgrund eines neuen Standards sowohl die alte 504 Megabyte Grenze
  58.    überwinden, als auch wesentlich schneller sind als Ihre älteren Brü-
  59.    der und Schwestern mit Bezeichnung IDE, aber immer noch einen hau-
  60.    fen Nachteile gegenüber der Konkurrenz mit Namen SCSI haben.
  61.  
  62.  
  63.    IDE-Festplatten oder Enhanced-IDE Festplatten kann man eigentlich
  64.    ohne Probleme am ATARI anschlie₧en, der STBook und der Falcon030
  65.    haben ab Werk eingebaute 2,5 Zoll Festplatten mit IDE-Interface.
  66.    Für die übrigen Computer gibt es sogenannte TOS 2.06 AT-Bus Karten,
  67.    an die man dann IDE-Festplatten anschlie₧en kann. Der Vorteil von
  68.    IDE-Festplatten ist eigentlich nur der: sie sind etwas billiger und
  69.    haben bei kleinem Datentransfer Geschwindigkeitsmä₧ig die Nase
  70.    vorne aufgrund des einfacheren Protokolls zwischen Host-Adapter
  71.    (AT BUS TOS 2.06 Karte) und Festplatte, als ihre Brüder von der Kon-
  72.    kurrenz SCSI. Die Nachteile sind folgende: TOS 2.06 mu₧ zwingend
  73.    vorhanden sein, damit man von der Platte auch booten kann, die äl-
  74.    teren TOS Versionen kennen keine IDE-Platten und haben dadurch auch
  75.    keine IDE-Routinen zum Ansprechen der Festplatte, die Platten müs-
  76.    sen aufgrund Ihres Vorlebens im Gehäuse des Computers eingebaut
  77.    werden, weil das Verbindungskabel nicht zu lang werden darf (bislang
  78.    sind 18 Zoll oder 46cm Länge erlaubt) und es sind maximal ZWEI
  79.    Festplatten anschlie₧bar, wenn man kompatibel zur Software (Hard-
  80.    disktreiber, Einrichtungssoftware) und Hardware des STBook und
  81.    Falcon030 bleiben will.
  82.  
  83.  
  84.    Zur Geschwindigkeit
  85.  
  86.    Bei alten MFM und RLL Festplatten (ST412/506 Bus) konnte man die
  87.    maximal erreichbare Geschwindigkeit (Datentransferrate) noch von
  88.    Hand errechnen!
  89.  
  90.    Beispiel für eine 60MB Festplatte
  91.  
  92.    Drehzahl: 3600 Umdrehungen pro Minute (60 Umdrehungen pro Sekunde)
  93.    Sektoren
  94.    pro Spur:   26 (13 Kilobyte pro Spur, da jeder Sektor 512 Byte hat)
  95.  
  96.    Ergibt eine maximal erreichbare Geschwindigkeit von 60U/s * 13KB
  97.    von 780 Kilobyte pro Sekunde (welches zum Beispiel die Megafile 30
  98.    und Megafile 60 Hardwaremä₧ig auch schaffen)
  99.  
  100.    Modernere SCSI, IDE und Enhanced IDE Festplatten verfügen jedoch
  101.    über Zone Bit Recording (ZBR) und können dadurch, da₧ die au₧en-
  102.    liegenden Datenspuren länger sind, dort auch mehr Daten unterbrin-
  103.    gen als auf den innenliegenden Datenspuren. Daher sind Angaben wie
  104.    54 Sektoren pro Spur mit Vorsicht zu geniessen, da dies heutzutage
  105.    nur noch den Mittelwert angibt!
  106.  
  107.    Moderne 3,5-Zoll Festplatten mit ZBR haben real etwa 80-100 Sekto-
  108.    ren auf den äu₧eren Spuren und etwa 50-70 Sektoren auf den inners-
  109.    ten Spuren, daher sind Festplattentests heutzutage etwas kompli-
  110.    zierter, wenn man die Geschwindigkeit messen will, da auf den äu₧eren
  111.    Spuren natürlich wesentlich höhere Transferraten machbar sind als
  112.    auf den innersten Spuren. Aus diesem Grund sind 2,5-Zoll Festplat-
  113.    ten (Notebook, STBook, Falcon030, Apple Powerbook, etc.) auch
  114.    langsamer als ihre 3,5 Zoll Schwestern, auch wenn sie über eine
  115.    Zugriffszeit von 6-10 millisekunden verfügen.
  116.  
  117.    Moderne Festplatten verfügen auch über einen Cache von 32KB bis
  118.    512KB Grö₧e. Da auch der Cache erstmal gefüllt werden mu₧ und bei
  119.    den meisten auch segmentiert ist (z.B. Quantum LPS240, hat
  120.    real 256KB Cache, davon 3x64Kilobyte gro₧e Segmente für den Lesezu-
  121.    griff und ein 64 Kilobyte gro₧es Segment für den Schreibzugriff)
  122.    ,läuft er dementsprechend schnell über (er ist voll).
  123.  
  124.    Es nützt der grö₧te Cache auf der Festplatte (und dem Harddisktrei-
  125.    ber) nichts, wenn die Festplatte selbst (Schreib/Lesekopf Zugriffe,
  126.    Cache Nachladezeiten, Interface), der Hostadapter und der Harddisk-
  127.    treiber das System irgendwo ausbremsen, egal, ob es ein PC, Amiga,
  128.    Apple oder ATARI ist.
  129.  
  130.    Wie bei einer Kette oder einem Seil bestimmt das schwächste Glied
  131.    oder Stück über die Qualität (Geschwindigkeit) des gesamten Sys-
  132.    tems und es kommt keine Freude auf über die neue Festplatte etc.
  133.  
  134.    Die alten original ATARI Festplatten (selbst die ehrwürdige SH204
  135.    im Schuhkarton) lief mit Interleave 1, das bedeutet, da₧ alle Sek-
  136.    toren in einer Umdrehung gelesen werden und über den Controller an
  137.    den Rechner weitergegeben wurden, wobei bis zum aufkommen der IDE/
  138.    SCSI Technik bei den PC's die meisten Festplatten aufgrund des
  139.    schlechten Designes der Rechnerhardware bei PC's (8Mhz Bus, kein
  140.    DMA-Transfer, "unterbelichtete Prozessoren") meist mit einen Inter-
  141.    leave von 4 oder 5 arbeiten mu₧ten, obwohl die selben Festplatten-
  142.    laufwerke verwendet wurden!
  143.  
  144.  
  145.    Zur Grö₧e, oder warum haben die meisten IDE Platten nur 504 Mega-
  146.    byte Kapazität?
  147.  
  148.    Die berüchtigte und real vorhandene Grenze von 504 Megabyte resul-
  149.    tiert aus den Anfangszeiten her (Fähigkeiten des WD1003 von 1984).
  150.  
  151.    Neuere Festplatten vom Typ E-IDE umgehen das indem sie entweder
  152.    alle Sektoren nacheinunder durchnummerieren (wie bei SCSI) oder
  153.    einfach indem die Festplatte gesagt bekommt: Keule, du hast mehr als
  154.    16 Schreib/Leseköpfe und daher machst Du gefälligst eine Kopfumset-
  155.    zung oder 16 Köpfe beibehalten, aber dafür hast du ab sofort mehr als
  156.    die altehrwürdigen 1024 Zylinder in deinem Inneren.
  157.  
  158.    Am ATARI selbst ist dies egal, da die ATARI Hardware ohnehin nicht
  159.    WD1003 kompatibel ist und die 504 Megabyte Grenze daher nicht exis-
  160.    tiert, der Anschlu₧ daher also keinerlei Probleme (Kopfzerbrechen)
  161.    beim Anwender bereitet (wie partitioniere ich jetzt meine Festplatte,
  162.    um kompatibel zu bleiben).
  163.  
  164.    Bei den Power Crunchern ist nämlich das Problem vorhanden, da₧ das
  165.    Bios (das einzig halbwegs intelligente auf dem Mainboard) nämlich nur
  166.    innerhalb der ersten 504 Megabyte ein bootfähiges Dateisystem ein-
  167.    richten und automatisch beim Systemstart einbinden kann.
  168.  
  169.    Seit Anfang 1995 gibt es jetzt auch vermehrt CD-ROM Laufwerke mit
  170.    IDE-Interface, der Vorteil gegenüber den älteren Laufwerken ist der,
  171.    da₧ sie nun direkt angeschlossen werden können. Die älteren Lauf-
  172.    werke (bis Ende 1994) verfügten über ein Herstellerspezifisches
  173.    Interface,  welches entweder kompatibel zu einer Soundkarte im PC
  174.    Bereich war oder mit einer 8- oder 16 Bit Slotkarte einen Bussteck-
  175.    platz belegte, abgesehen von dem erstmal erfolgreich in das lau-
  176.    fende System einzubindenden CD-ROM Treiber, was alleine schon
  177.    für schlafraubende Nächte sorgte.
  178.  
  179.  
  180.    Die Kabellänge
  181.  
  182.    Das Datenkabel darf bis einschlie₧lich PIO-Mode 3 Festplatten (die
  183.    aktuellen) maximal 18 Zoll, also 46cm lang sein. Die nächste Genera-
  184.    tion von IDE und E-IDE Festplatten mit PIO-Mode 4 dürfen nur noch
  185.    an Kabel angeschlossen werden, die kürzer als 18 Zoll also 46cm lang
  186.    sind.
  187.  
  188.  
  189.    Power Management
  190.  
  191.    Jeder, der sich heutzutage einen neuen Computer kauft, ist natürlich
  192.    darauf bedacht, da₧ er sich einen Computer kauft, der natürlich wenig
  193.    Strom verbraucht. Stundenlanges Festplatten laufenlassen, wenn der
  194.    Bildschirmschoner aktiviert ist, ist da natürlich verpönt. Moderne
  195.    Festplatten haben daher ein Power Management, welches sich in der
  196.    Elektronik befindet aber
  197.  
  198.    Achtung: Dies ist ein Feature und nicht generell vorgeschrieben,
  199.    daher gibt es auch Festplatten, die kein Power Management besitzen
  200.    und trotzdem brandneu auf dem Markt sind!
  201.  
  202.    Entweder kann man dieses Power Management aktivieren, indem man der
  203.    Festplatte ein besonderes Kommando zukommen lä₧t über den Festplat-
  204.    ten/Harddisktreiber oder macht es per HACK wie ATARI himself und
  205.    ändert einfach den Pegel der IDE_RESET Leitung und versetzt damit
  206.    die Festplatte in den Ruhezustund.
  207.  
  208.  
  209.    So, falls noch mehr Info's gewünscht werden, schauen Sie bitte in
  210.    der Datei SCSI.TXT nach oder fragen Sie den Autor.
  211.  
  212.  
  213.    Zum Ende mit Schrecken, nun noch die Belegung des AT-Bus Interface
  214.    (IDE) der Festplatten und Kabelverbindungen:
  215.  
  216.  
  217.              2,5" Platten                 3,5" - und 5.25" - Platten
  218.             Rastermaß 2 mm                    Rastermaß 2,54 mm
  219.           (wie im Falcon030)
  220.  
  221.  
  222.               NC  o o  NC
  223.            SLAVE  o o  NC
  224.  
  225.                   1 2 Pin                             1 2 Pin
  226.      /HOST RESET  o o  GND               /HOST RESET  o o  GND
  227.      HOST DATA 7  o o  HOST DATA 8       HOST DATA 7  o o  HOST DATA 8
  228.      HOST DATA 6  o o  HOST DATA 9       HOST DATA 6  o o  HOST DATA 9
  229.      HOST DATA 5  o o  HOST DATA 10      HOST DATA 5  o o  HOST DATA 10
  230.      HOST DATA 4  o o  HOST DATA 11      HOST DATA 4  o o  HOST DATA 11
  231.      HOST DATA 3  o o  HOST DATA 12      HOST DATA 3  o o  HOST DATA 12
  232.      HOST DATA 2  o o  HOST DATA 13      HOST DATA 2  o o  HOST DATA 13
  233.      HOST DATA 1  o o  HOST DATA 14      HOST DATA 1  o o  HOST DATA 14
  234.      HOST DATA 0  o o  HOST DATA 15      HOST DATA 0  o o  HOST DATA 15
  235.              gnd  o o                            gnd  o o
  236.          IOCHRDY  o o  GND                   IOCHRDY  o o  GND
  237.            /HIOW  o o  GND                     /HIOW  o o  GND
  238.            /HIOR  o o  GND                     /HIOR  o o  GND
  239.             DACK  o o  Reserved                 DACK  o o  Reserved
  240.              DRQ  o o  GND                       DRQ  o o  GND
  241.           IRQ 14  o o  /Host IO/16            IRQ 14  o o  /Host IO/16
  242.      HOST ADDR 1  o o  /PDIAG            HOST ADDR 1  o o  /PDIAG
  243.      HOST ADDR 0  o o  HOST ADDR 2       HOST ADDR 0  o o  HOST ADDR 2
  244.        /HOST CS0  o o  /HOST CSI           /HOST CS0  o o  /HOST CSI
  245.            /DASP  o o  GND                     /DASP  o o  GND
  246.        +5V LOGIC  o o  +5V MOTOR                     39 40 Pin
  247.              GND  o o  XT/AT
  248.                  43 44 Pin
  249.  
  250.