Comodoro 1541

Uma visão traseira da unidade de disco Commodore 1541, com a tampa superior e blindagem removida

O Commodore 1541 (também conhecido como CBM 1541 e VIC-1541) é uma unidade de disquete fabricada pela Commodore International para o Commodore 64 (C64), o computador doméstico mais popular do Commodore. A unidade de disquete mais conhecida para o C64, a 1541 é uma unidade de 170 kilobytes de face única para 5¼" discos. O 1541 seguiu diretamente o Commodore 1540 (destinado ao VIC-20).

A unidade de disco usa gravação codificada em grupo (GCR) e contém um microprocessador MOS Technology 6502, que funciona como controlador de disco e processador de sistema operacional de disco integrado. O número de setores por trilha varia de 17 a 21 (uma implementação inicial da gravação de bit de zona). O sistema operacional de disco integrado da unidade é o CBM DOS 2.6.

História

Introdução

O 1541 custava menos de US$ 400 em seu lançamento. Um C64 mais um 1541 custava cerca de US$ 900, enquanto um Apple II sem unidade de disco custava US$ 1.295. As primeiras unidades 1541 produzidas em 1982 têm uma etiqueta na frente que diz VIC-1541 e uma caixa esbranquiçada para combinar com a VIC-20. Em 1983, o 1541 passou a ter a familiar caixa bege e uma etiqueta frontal que dizia simplesmente "1541" juntamente com listras de arco-íris para combinar com o Commodore 64.

Em 1983, um 1541 era vendido por US$ 300 ou menos. Depois de uma guerra de preços de computadores domésticos instigada pela Commodore, o C64 e o 1541 juntos custavam menos de US$ 500. A unidade tornou-se muito popular e difícil de encontrar. A empresa disse que a escassez ocorreu porque 90% dos proprietários do C64 compraram o 1541 em comparação com a expectativa de 30%, mas a imprensa discutiu o que a Creative Computing descreveu como "uma taxa de retorno absolutamente alarmante&#34.; por causa dos defeitos. A revista relatou em março de 1984 que recebeu três unidades com defeito em duas semanas, e Compute!'s Gazette relatou em dezembro de 1983 que quatro das sete unidades da revista falharam; "COMPUTAÇÃO! As publicações precisam urgentemente de 1541s adicionais para uso interno, mas não conseguimos encontrar nenhum para comprar. Depois de vários telefonemas durante vários dias, conseguimos localizar apenas duas unidades em todo o território continental dos Estados Unidos, supostamente por causa da tentativa da Commodore de resolver um problema de fabricação que causou as altas falhas.

Os primeiros (1982 a 1983) 1541s têm um mecanismo de ejeção por mola (unidade Alps), e os discos geralmente não são liberados. Este estilo de unidade tem o apelido popular de "Toaster Drive", porque requer o uso de uma faca ou outro objeto fino e duro para retirar a mídia presa, assim como um pedaço de torrada preso em uma torradeira real. Isso foi corrigido mais tarde, quando a Commodore mudou o fornecedor do mecanismo de acionamento (Mitsumi) e adotou o mecanismo de alavanca Newtronics, melhorando muito a confiabilidade. Além disso, o Commodore tornou a placa controladora da unidade menor e reduziu sua contagem de chips em comparação com o início de 1541 (que tinha um grande PCB percorrendo toda a extensão do gabinete, com dezenas de chips TTL). O Newtronics 1541 de caixa bege foi produzido de 1984 a 1986.

Versões e clones de terceiros

1541C, a primeira versão de atualização

Todos, exceto os primeiros modelos não-II 1541, podem usar o mecanismo Alps ou Newtronics. Visualmente, os primeiros modelos, da denominação VIC-1541, possuem a cor off-white como o VIC-20 e o VIC-1540. Então, para combinar com a aparência do C64, a CBM mudou a cor da unidade para bege marrom e o nome para Commodore 1541.

Commodore 1541-II, o segundo de duas versões atualizadas do CBM 1541. O 1541-II tem o mecanismo de travamento mais moderno "cabo radial".

As inúmeras deficiências do 1541 abriram um mercado para vários clones de terceiros da unidade de disco. Os exemplos incluem o Oceanic OC-118 também conhecido como Excelerator+, o MSD Super Disk single e dual drives, o Enhancer 2000, o Indus GT , BCD/5.25 da Blue Chip Electronics e CMD's FD-2000 e FD-4000. No entanto, o 1541 se tornou a primeira unidade de disco a ter uso generalizado em casa e a Commodore vendeu milhões de unidades.

Em 1986, a Commodore lançou o 1541C, uma versão revisada que oferece operação mais silenciosa e um pouco mais confiável e um case bege claro combinando com o esquema de cores do Commodore 64C. Ele foi substituído em 1988 pelo 1541-II, que usa uma fonte de alimentação externa para fornecer uma operação mais fria e permite que a unidade tenha uma área de trabalho menor (o "tijolo" da fonte de alimentação sendo colocado em outro lugar, geralmente no chão). As revisões posteriores da ROM corrigiram vários problemas, incluindo um bug de software que faz com que o comando salvar e substituir corrompa os dados.

Sucessores

O Commodore 1570 é uma atualização do 1541 para uso com o Commodore 128, disponível na Europa. Ele oferece capacidade MFM para acessar discos CP/M, velocidade aprimorada e operação um pouco mais silenciosa, mas só foi fabricado até que a Commodore iniciasse suas linhas de produção com o 1571, o drive de dois lados. Por fim, foi feita a pequena unidade Commodore 1581 de 3½ polegadas baseada em fonte de alimentação externa e baseada em MFM, fornecendo 800 KB de acesso ao C128 e C64.

Design

Hardware

O 1541 não possui interruptores DIP para alterar o número do dispositivo. Se um usuário adicionar mais de uma unidade a um sistema, o usuário terá que cortar um traço na placa de circuito para alterar permanentemente o número do dispositivo da unidade ou ligar manualmente um interruptor externo para permitir que ele seja alterado externamente. Também é possível alterar o número do drive por meio de um comando de software, que é temporário e seria apagado assim que o drive fosse desligado.

As unidades 1541 na inicialização sempre são padronizadas para o dispositivo nº 8. Se várias unidades em uma cadeia forem usadas, o procedimento de inicialização é ligar a primeira unidade na cadeia, alterar seu número de dispositivo por meio de um comando de software para o número mais alto na cadeia (se três unidades foram usadas, a primeira unidade na cadeia seria definido como o dispositivo nº 10), então ligue a próxima unidade, altere seu número de dispositivo para o próximo menor e repita o procedimento até que a unidade final no final da cadeia seja ligada e deixada como dispositivo nº 8.

Ao contrário do Apple II, onde o suporte para duas unidades é normal, é relativamente incomum para o software Commodore oferecer suporte a essa configuração, e o comando CBM DOS copy file não é capaz de copiar arquivos entre as unidades - um utilitário de cópia de terceiros é necessário.

Os 1541 pré-II também possuem uma fonte de energia interna, que gera muito calor. A geração de calor era uma fonte frequente de humor. Por exemplo, Compute! afirmou em 1988 que "Commodore 64 costumava ser o favorito de chefs amadores e profissionais, pois eles podiam computar e cozinhar em cima de suas unidades de disco da série 1500 ao mesmo tempo". Uma série de dicas bem-humoradas em MikroBitti em 1989 dizia "Ao programar tarde, café e kebab mantêm-se bem aquecidos em cima do 1541." A revisão da MikroBitti do 1541-II disse que sua fonte de alimentação externa "deve acabar com as piadas sobre torradeiras".

O mecanismo do cabeçote instalado nos primeiros anos de produção é notoriamente fácil de desalinhar. A causa mais comum de batidas no cabeçote do 1541 e subsequente desalinhamento são os esquemas de proteção contra cópia em software comercial. A principal causa do problema é que a própria unidade de disco não possui nenhum meio de detectar quando o cabeçote de leitura/gravação atinge a trilha zero. Assim, quando um disco não é formatado ou ocorre um erro de disco, a unidade tenta mover o cabeçote 40 vezes na direção da trilha zero (embora o DOS 1541 use apenas 35 trilhas, o próprio mecanismo de acionamento é uma unidade de 40 trilhas, portanto, esse zero garantido da trilha seria alcançado, não importa onde a cabeça estava antes). Uma vez que a trilha zero é alcançada, cada nova tentativa de mover o cabeçote naquela direção faria com que ele batesse contra uma parada sólida: por exemplo, se o cabeçote estivesse na trilha 18 (onde o diretório está localizado) antes deste procedimento, a cabeça seria realmente movida 18 vezes e, em seguida, batida contra a parada 22 vezes. Este golpe dá a característica "metralhadora" ruído e, mais cedo ou mais tarde, desalinha o cabeçote.

Uma peça de alinhamento do cabeçote com defeito provavelmente causou muitos dos problemas de confiabilidade nas unidades do início de 1541; um revendedor disse à Compute!'s Gazette em 1983 que a peça causou quase três das várias centenas de falhas de unidade que ele havia reparado. As unidades eram tão pouco confiáveis que a revista Info brincou: "Às vezes parece que uma das especificações do projeto original... deve ter dito 'Tempo médio entre falhas: 10 acessos. '" Os próprios usuários podem realinhar a unidade com um programa de software e um disco de calibração. O usuário pode retirar o drive de seu estojo e em seguida afrouxar os parafusos que prendem o motor de passo que movimenta o cabeçote, em seguida com o disco de calibração no drive girar suavemente o motor de passo para frente e para trás até que o programa apresente um bom alinhamento. Os parafusos são então apertados e a unidade é colocada de volta em seu estojo.

Apareceu uma correção de terceiros para o 1541, na qual o batente do cabeçote sólido foi substituído por um batente suspenso, dando ao cabeçote uma vida muito mais fácil. A unidade 1571 posterior (que é compatível com 1541) incorpora detecção de faixa zero por foto-interruptor e, portanto, é imune ao problema. Além disso, uma solução de software, que reside na ROM do controlador da unidade, impede que as releituras ocorram, embora isso possa causar problemas quando ocorrem erros genuínos.

Devido a problemas de alinhamento nos mecanismos de acionamento Alps, a Commodore trocou de fornecedor para a Newtronics em 1984. Os acionamentos do mecanismo Newtronics têm uma alavanca em vez de uma aba para fechar a porta da unidade. Embora os problemas de alinhamento tenham sido resolvidos após a troca, as unidades Newtronics adicionam um novo problema de confiabilidade, pois muitas das cabeças de leitura/gravação são vedadas incorretamente, fazendo com que a umidade penetre na cabeça e cause um curto-circuito.

O PCB do 1541 consiste principalmente em uma CPU 6502, dois chips VIA 6522 e 2k de RAM de trabalho. Até 48k de RAM podem ser adicionados; isso é útil principalmente para derrotar esquemas de proteção contra cópia, já que uma trilha inteira do disco pode ser carregada na unidade RAM, enquanto o padrão 2k acomoda apenas alguns setores (teoricamente oito, mas parte da RAM foi usada pelo CBM DOS como espaço de trabalho). Alguns usuários do Commodore usam 1541s como um coprocessador matemático improvisado, carregando código intensivo de matemática para a unidade para processamento em segundo plano.

Interface

O 1541 usa um derivado serializado proprietário da interface paralela IEEE-488, encontrado em unidades de disco anteriores para a linha PET/CBM de computadores pessoais e comerciais, mas quando o VIC-20 estava em desenvolvimento, uma alternativa mais barata ao cabos caros IEEE-488 foram procurados. Para garantir um fornecimento imediato de cabeamento barato para os periféricos de seus computadores domésticos, a Commodore escolheu conectores DIN padrão para a interface serial. Unidades de disco e outros periféricos, como impressoras, conectam-se ao computador por meio de uma configuração em cadeia, necessitando apenas de um único conector no próprio computador.

Controle

Rendimento e software

IEEE Spectrum em 1985 afirmou que:

A única grande falha do C-64 não está na própria máquina, mas em sua unidade de disco. Com uma unidade de disco razoavelmente rápida e um sistema operacional de disco adequado (DOS), o C-64 poderia competir no mercado de negócios com a Apple e talvez com outros computadores de negócios. Com a unidade de disco atual, no entanto, é pressionado para perder sua imagem como um brinquedo.

Os projetistas do C-64 culparam a baixa velocidade do 1541 pela insistência do departamento de marketing de que o computador fosse compatível com o 1540, que é lento devido a uma falha no 6522 VIA controlador de interface. Inicialmente, o Commodore pretendia usar um registrador de deslocamento de hardware (um componente do 6522) para manter velocidades rápidas de unidade com a nova interface serial. No entanto, um bug de hardware com este chip impede que o projeto inicial funcione conforme o previsto, e o código ROM foi reescrito às pressas para lidar com toda a operação no software. De acordo com Jim Butterfield, isso causa uma redução de velocidade por um fator de cinco; se a compatibilidade com 1540 não fosse um requisito, a interface do disco teria sido muito mais rápida. Em qualquer caso, o C64 normalmente não pode funcionar com um 1540, a menos que a saída de vídeo VIC-II seja desativada por meio de uma gravação de registro, o que interromperia a interrupção da CPU durante certas linhas de vídeo, garantindo o tempo serial correto.

Conforme implementado no VIC-20 e C64, o Commodore DOS transfere 300 bytes por segundo, em comparação com os 2.400 bytes por segundo do Atari 810, os 15.000 bytes por segundo do Apple Disk II e os Taxa de dados de 300 baud do sistema de armazenamento Commodore Datasette. São necessários cerca de 20 minutos para copiar um disco - 10 minutos de tempo de leitura e 10 minutos de tempo de gravação. No entanto, como o computador e a unidade podem ser facilmente reprogramados, terceiros escreveram rapidamente um firmware mais eficiente que aceleraria drasticamente as operações da unidade. Sem modificações de hardware, alguns "carregador rápido" utilitários (que ignoravam as rotinas na ROM onboard do 1541) conseguiram atingir velocidades de até 4 KB/s. Os mais comuns desses produtos são os cartuchos ROM plug-in Epyx Fast Load, Final Cartridge e Action Replay, todos com monitor de código de máquina e software editor de disco integrados. As populares revistas de informática Commodore da época também entraram na arena com utilitários de carregamento rápido, com Compute!'s Gazette publicando TurboDisk em 1985 e RUN publicando Sizzle em 1987.

Embora cada 1541 tenha seu próprio controlador de disco integrado e sistema operacional de disco, não é possível para um usuário comandar duas unidades 1541 para copiar um disco (uma unidade lendo e a outra gravando) como nas unidades duplas mais antigas como o 4040 que era freqüentemente encontrado com o computador PET, e com o qual o 1541 é compatível com versões anteriores (ele pode ler discos 4040, mas não gravar neles, pois uma pequena diferença no número de bytes de cabeçalho faz com que o 4040 e o 1541 apenas leiam compatível). Originalmente, para copiar de um drive para outro, era necessário um software em execução no C64 e ele primeiro lia de um drive para a memória do computador e depois gravava no outro. Somente quando o Fast Hack'em e, mais tarde, outros programas de backup em disco foram lançados, a verdadeira cópia drive-to-drive foi possível para um par de 1541s. O usuário poderia, se quisesse, desconectar o C64 das unidades (ou seja, da primeira unidade na cadeia) e fazer outra coisa com o computador enquanto as unidades continuavam a copiar o disco inteiro.

Mídia

A unidade 1541 usa mídia de disquete padrão de densidade dupla de 5¼ polegadas; a mídia de alta densidade não funcionará devido ao seu revestimento magnético diferente, exigindo uma coercividade magnética mais alta. Como o esquema de codificação GCR não usa o orifício do índice, a unidade também era compatível com discos rígidos setorizados. O formato CBM DOS padrão é de 170 KB com 35 trilhas e setores de 256 bytes. É semelhante ao formato usado no PET 2031, 2040 & 4040, mas uma pequena diferença no número de bytes de cabeçalho torna essas unidades e o 1541 apenas compatíveis com leitura; os discos formatados com uma unidade não podem ser gravados pela outra. As unidades permitirão a ocorrência de gravações, mas o tamanho do cabeçalho inconsistente danificará os dados nas partes de dados de cada trilha.

As unidades 4040 usam Shugart SA-400s, que eram unidades de 35 pistas, portanto, o formato existe devido a limitações físicas do mecanismo da unidade. O 1541 usa mecanismos de 40 faixas, mas a Commodore limitou intencionalmente o formato CBM DOS a 35 faixas devido a problemas de confiabilidade com as primeiras unidades. É possível, por meio de programação de baixo nível, mover o cabeçote da unidade para as faixas 36–40 e escrever nelas. Às vezes, isso é feito por software comercial para fins de proteção contra cópia e/ou para obter dados adicionais no disco.

No entanto, uma faixa é reservada pelo DOS para informações de diretório e alocação de arquivos (o BAM, mapa de disponibilidade de blocos). E como para arquivos normais, dois bytes de cada setor físico são usados pelo DOS como um ponteiro para a próxima trilha física e setor do arquivo, apenas 254 dos 256 bytes de um bloco são usados para o conteúdo do arquivo.

Se o lado do disco não estiver preparado com um formato personalizado (por exemplo, para discos de dados), 664 blocos estarão livres após a formatação, dando 664 × 254 = 168.656 bytes (ou quase 165 KB) para dados do usuário.

Usando formatação personalizada e rotinas de carregar/salvar (às vezes incluídas em DOS de terceiros, veja abaixo), todas as 40 faixas mecanicamente possíveis podem ser usadas.

Devido ao fato de a unidade não usar o orifício do índice, também é possível criar "disquetes flippy" inserindo o disquete de cabeça para baixo e formatando o outro lado, e é comum e normal que o software comercial seja distribuído nesses discos.

As faixas 36–42 não são padrão. A taxa de bits é bruta entre a cabeça de leitura/gravação e os circuitos de sinal, de modo que a taxa de dados útil real é um fator 5/4 menor devido à codificação GCR.

O disco 1541 normalmente tem 35 trilhas. A faixa 18 está reservada; as faixas restantes estão disponíveis para armazenamento de dados. O cabeçalho está em 18/0 (faixa 18, setor 0) junto com o BAM, e o diretório começa em 18/1 (faixa 18, setor 1). A intercalação de arquivo é de 10 blocos, enquanto a intercalação de diretório é de 3 blocos.

Conteúdo do cabeçalho: O cabeçalho é semelhante a outros cabeçalhos de disco do Commodore, sendo as diferenças estruturais o deslocamento BAM ($04) e o tamanho, e o deslocamento de rótulo+ID+tipo ($90).

$00–01 T/S referência ao primeiro setor de diretório (18/1)
02 versão DOS ('A')
04-8F entradas BAM (4 bytes por faixa: Contagem do setor livre + 24 bits para setores)
90-9F Disk Label, $A0 acolchoado
ID de disco A2-A3
A5-A6 tipo DOS ('2A')

Usos

Os primeiros esquemas de proteção contra cópia introduzem deliberadamente erros de leitura no disco, o software recusando-se a carregar a menos que a mensagem de erro correta seja retornada. A idéia geral é que programas simples de cópia de disco são incapazes de copiar os erros. Quando um desses erros é encontrado, a unidade de disco (assim como muitas unidades de disquete) tentará uma ou mais tentativas de releitura após primeiro redefinir o cabeçote para rastrear zero. Poucos desses esquemas têm muito efeito dissuasor, já que várias empresas de software logo lançaram o "nibbler" utilitários que permitem que os discos protegidos sejam copiados e, em alguns casos, a proteção removida.

A proteção contra cópia do Commodore às vezes falha em configurações de hardware específicas. Gunship, por exemplo, não carrega se uma segunda unidade de disco ou impressora estiver conectada ao computador. Da mesma forma, o Roland's Ratrace travará se for detectado hardware adicional. A versão em fita irá travar mesmo se uma unidade de disquete for ligada enquanto o jogo estiver rodando.