Дисковод Disk II для Apple II: История и варианты

Введение

Дискета для компьютера Apple II. Подсистема дискет Disk II, часто отображаемая как Disk ][, – это 5 1/4-дюймовый дисковод, разработанный Стивом Возняком по рекомендации Майка Маркулы и произведенный компанией Apple Computer, Inc. Он поступил в продажу в июне 1978 года по цене предварительного заказа 495 долларов США; позже он продавался за 595 долларов США (595,0 долларов в 1978 году эквивалентны примерно <расчетной сумме> в последние годы), включая контроллер (способный управлять до двух дисководов) и кабель. Disk II был разработан специально для использования с компьютерами Apple II, чтобы заменить более медленное кассетное хранилище. За время существования серии Apple II компания Apple выпустила как минимум шесть вариантов базовой концепции Disk II 5 1/4 дюйма: Disk II, Disk III, DuoDisk, Disk IIc, UniDisk 5.25" и Apple 5.25 Drive. Несмотря на то, что все эти дисководы выглядят по-разному и используют четыре различных типа разъемов, они все чрезвычайно похожи по своей электронной начинке. Все они могут использовать один и тот же формат диска низкого уровня и взаимозаменяемы при использовании простых адаптеров, состоящих максимум из двух разъемов и проводов. Большинство дисководов DuoDisk, Disk IIc, UniDisk 5.25" и AppleDisk 5.25" даже используют один и тот же 19-контактный D-Sub разъем, что делает их непосредственно взаимозаменяемыми. Единственным 5 1/4-дюймовым дисководом, который Apple продавала помимо семейства Disk II, был 360К MFM-устройство, предназначенное для чтения дискет для ПК на компьютерах Mac II и SE. Это не относится к 3 1/2-дюймовым дисководам Apple, которые используют несколько различных форматов дисков и несколько различных интерфейсов, электронно сильно отличаясь даже в моделях с одинаковым разъемом; они, как правило, не взаимозаменяемы.

Диск II

Изначально Apple не предлагала дисковый накопитель для Apple II, который использовал кассетное хранение данных, как и другие микрокомпьютеры того времени. Ранний инвестор и руководитель Apple Майк Марккула попросил сооснователя Стива Возняка разработать систему привода для компьютера, обнаружив, что программа для ведения баланса чековой книжки, написанная Марккулой, загружалась с кассеты слишком долго. Возняк не имел опыта работы с дисковыми контроллерами, но, работая в Hewlett Packard, он разработал простую схему из пяти чипов для управления приводом Shugart Associates. Отсутствие дискового накопителя у Apple II было "вопиющим недостатком" в продукте, который в остальном должен был быть отполированным и профессиональным. Позже дизайнер Osborne 1 Ли Фелленштейн заявил: "Разница между кассетными и дисковыми системами заключалась в разнице между устройствами для любителей и настоящим компьютером. Нельзя было ожидать, например, что VisiCalc будет работать на кассетной системе". Признавая, что для Apple II необходим дисковый накопитель, чтобы его воспринимали всерьез, Apple приступила к разработке дискового накопителя и DOS для его работы. Возняк провел рождественские каникулы 1977 года, адаптируя свой дизайн контроллера, который уменьшил количество используемых чипов в 10 раз по сравнению с существующими контроллерами. Поскольку у Возняка все еще не было DOS и он не имел опыта в разработке операционных систем, Стив Джобс обратился в Shepardson Microsystems с этим проектом. 10 апреля 1978 года Apple подписала контракт с Shepardson на сумму 13 000 долларов на разработку DOS. Вскоре после начала проекта дискового накопителя в конце 1977 года Стив Джобс несколько раз посещал офисы Shugart, заявляя о своем желании получить дисковый накопитель стоимостью всего 100 долларов. После того, как Возняк изучил конструкции дисковых контроллеров IBM, Джобс потребовал, чтобы Shugart продала им "обнаженный" дисковый накопитель, без контроллера, индексного датчика, соленоидов загрузки или датчика нулевого трека. Несмотря на удивление от такого запроса, Shugart согласилась и предоставила Apple 25 механизмов приводов, которые можно было использовать в качестве прототипов при разработке дисковой системы для Apple II. Прототипы получили обозначение SA 390. Возняк изучал более сложные дисковые контроллеры North Star Computers и других производителей. Он считал, что его более простая конструкция лишена их функций, но понял, что они менее совершенны; например, его конструкция могла использовать диски с мягким секционированием. Следуя руководству Shugart, Возняк попытался разработать FM-контроллер с хранением 10 секторов на дорожку, но понял, что Group Coded Recording (GCR) позволяет разместить 13 секторов на дорожку. Возняк назвал получившуюся систему Disk II "моим самым невероятным опытом в Apple и лучшей работой, которую я выполнил", и приписал ей и VisiCalc успех Apple II. Другой инженер, Клифф Хьюстон, разработал несколько процедур для восстановления неисправных дисководов на сборочной линии. Когда Apple отправила заказ в Shugart на дополнительные SA 390, инженер Shugart признал, что производитель дисководов обманывал Apple, и что SA 390 на самом деле были отклоненными SA 400, не прошедшими заводскую проверку. Идея заключалась в том, что Apple не сможет заставить диски работать и будет вынуждена вернуться и приобрести более дорогие SA 400. Disk II был очень успешен для Apple, став самой дешевой системой дискет, когда-либо продававшейся на тот момент, и принес компании огромную прибыль, а также обеспечил почти на 20% больше места для хранения, чем стандартные FM-диски. В течение некоторого времени единственным прямым конкурентом в индустрии микрокомпьютеров был TRS-80 Model I, который использовал только стандартное FM-хранилище объемом 85 КБ. Пропускная способность дисководов Atari 8 бит была намного ниже, чем 15 КБ/с у Disk II, что серьезно повлияло на их способность конкурировать на бизнес-рынке. Однако преимущество конструкции Возняка было несколько нивелировано, когда стоимость контроллеров MFM двойной плотности упала всего через год после выпуска Disk II. Первоначальные дисководы Disk II (A2M0003) были модификациями Shugart SA 400, который был первым коммерчески доступным 5,25-дюймовым дисководом. Apple приобретала только механизмы дисководов без стандартной платы контроллера SA 400, заменяла ее платой, разработанной Возняком, а затем наносила логотип Apple rainbow на лицевую панель. Первоначальная сборка на Apple осуществлялась двумя людьми, которые собирали 30 дисководов в день. К 1982 году Apple перешла на дисководы Alps из соображений экономии. Нормальная емкость хранения на сторону диска составляла 113,75 КБ с Apple DOS 3.2.1 и более ранними версиями (256 байт на сектор, 13 секторов на дорожку, 35 дорожек на сторону) или 140 КБ с DOS 3.3 и ProDOS (256 байт на сектор, 16 секторов на дорожку, 35 дорожек на сторону). Аппаратное обновление до 16 секторов, представленное в 1980 году для использования с DOS 3.3, модифицировало только прошивку контроллера для использования более эффективного GCR-кода, называемого "кодированием 6 и 2". Сам дисковод и физическая плотность записи бит не изменились. Это обновление имело недостаток: оно не позволяло автоматически загружать старое программное обеспечение Apple II с 13 секторами. Поскольку контроллер Disk II полностью управлялся программно, пользователь имел полный контроль над кодированием и форматом, пока он не превышал физические ограничения механизма и носителя. Это также позволяло компаниям-разработчикам программного обеспечения использовать всевозможные изобретательные схемы защиты от копирования. Shugart SA 400, от которого был адаптирован Disk II, был односторонним, 35-дорожечным дисководом. Однако пользователи часто вручную переворачивали диск, чтобы использовать обратную сторону, после того как делали второй прорезь на защитной оболочке дискеты для обеспечения доступа на запись. Большая часть коммерческого программного обеспечения, использующего более одной стороны диска, поставлялась на таких "переворачиваемых" дисках. Одновременно можно было получить доступ только к одной стороне, но это фактически удваивало емкость каждой дискеты, что было особенно важно в первые годы, когда носители информации все еще были довольно дорогими. В Disk II полноразмерный механизм дисковода поставлялся в металлическом корпусе, окрашенном в бежевый цвет, и подключался к плате контроллера через 20-контактный гибкий кабель; плата контроллера вставлялась в один из слотов на материнской плате Apple. Разъем очень легко неправильно подключить к плате контроллера, что может вызвать короткое замыкание в определенной микросхеме в дисководе; если позже подключить правильно, дисковод, поврежденный таким образом, удалит данные с любого диска, вставленного в него, даже с дисков, защищенных от записи, таких как те, которые использовались для распространения коммерческого программного обеспечения. Эта проблема привела к многочисленным жалобам и ремонтам клиентов, что побудило Apple напечатать предупреждающие сообщения в своих руководствах пользователя, объясняющие, как правильно установить разъем. В более поздних дисководах они использовали разные разъемы, которые нельзя было неправильно подключить. DB 19 адаптеры для оригинального Disk II в конечном итоге стали доступны для использования с более новым стандартом разъемов Apple. К одному компьютеру Apple II или Apple IIe можно было подключить до 14 дисководов: два дисковода на плату контроллера, одна плата на слот, а в компьютере было семь доступных слотов. Хотя операционные системы DOS и ProDOS работали одинаково хорошо с платой в любом из обычных слотов (т.е. во всех, кроме слота 0 Apple II/II+ или специальных слотов расширения памяти более поздних моделей), Apple в своих печатных руководствах рекомендовала использовать слот 6 для первой платы контроллера; большинство программного обеспечения Apple II ожидает, что этот слот будет использоваться для основного 5,25-дюймового дисковода и в противном случае не будет работать. Версия Disk II от Bell & Howell также производилась Apple в черном корпусе, который соответствовал цвету версии Bell & Howell Apple II Plus, которую Apple уже производила.

Apple did not originally offer a disk drive for the Apple II, which used data cassette storage like other microcomputers of the time. Apple early investor and executive Mike Markkula asked cofounder Steve Wozniak to design a drive system for the computer after finding that a checkbook balancing program Markkula had written took too long to load from tape. Wozniak knew nothing about disk controllers, but while at Hewlett Packard he had designed a simple, five chip circuit to operate a Shugart Associates drive. The Apple II's lack of a disk drive was "a glaring weakness" in what was otherwise intended to be a polished, professional product. Speaking later, Osborne 1 designer Lee Felsenstein stated, "The difference between cassette and disk systems was the difference between hobbyist devices and a computer. You couldn't have expected, say, VisiCalc, to run on a cassette system." Recognizing that the II needed a disk drive to be taken seriously, Apple set out to develop a disk drive and a DOS to run it. Wozniak spent the 1977 Christmas holidays adapting his controller design, which reduced the number of chips used by a factor of 10 compared to existing controllers. Still lacking a DOS, and with Wozniak inexperienced in operating system design, Steve Jobs approached Shepardson Microsystems with the project. On April 10, 1978 Apple signed a contract for $13,000 with Shepardson to develop the DOS. Shortly after the disk drive project began in late 1977, Steve Jobs made several trips to Shugart's offices announcing that he wanted a disk drive that would cost just $100. After Wozniak finished studying IBM disk controller designs, Jobs then demanded that Shugart sell them a stripped disk drive that had no controller board, index sensor, load solenoids, or track zero sensor. Although puzzled by this request, Shugart complied and provided Apple with 25 drive mechanisms that they could use as prototypes in developing a disk system for the Apple II. The prototypes received the designation of SA 390. Wozniak studied North Star Computers and others' more complex floppy controllers. He believed that his simpler design lacked their features, but realized that they were less sophisticated; for example, his could use soft sectored disks. Following the Shugart controller's manual, Wozniak attempted to develop an FM type controller with 10 sector per track storage, but realized that Group Coded Recording could fit 13 sectors per track. Wozniak called the resultant Disk II system "my most incredible experience at Apple and the finest job I did", and credited it and VisiCalc with the Apple II's success. Fellow engineer Cliff Huston came up with several procedures for resuscitating the faulty drives on the assembly line. When Apple sent an order into Shugart for more SA 390s, a Shugart engineer admitted that the disk drive manufacturer had been scamming Apple and that the SA 390s were actually rejected SA 400s that had failed to pass factory inspection. The idea was that Apple couldn't get the drives to work and would be forced to go back and purchase more expensive SA 400s. The Disk II was very successful for Apple, being the cheapest floppy disk system ever sold up to that point and immensely profitable for the company, in addition to having nearly 20% more storage space than standard FM drives. For a while, the only direct competitor in the microcomputer industry was the TRS 80 Model I, which had used only standard FM storage for 85k. The Atari 8 bit's disk drives' throughputs were much slower than the Disk II's 15 KB/s, seriously affecting their ability to compete in the business market. However, the advantage of Wozniak's design was somewhat nullified when the cost of double density MFM controllers dropped only a year after the Disk II's introduction. The initial Disk II drives (A2M0003) were modifications of the Shugart SA 400, which was the first commercially available 5 1/4 inch diskette drive. Apple purchased only the bare drive mechanisms without the standard SA 400 controller board, replaced it with Wozniak's board design, and then stamped the Apple rainbow logo onto the faceplate. Early production at Apple was handled by two people, and they assembled 30 drives a day. By 1982, Apple switched to Alps drives for cost reasons. Normal storage capacity per disk side was 113.75 KiB with Apple DOS 3.2.1 and earlier (256 bytes per sector, 13 sectors per track, 35 tracks per side), or 140 KiB with DOS 3.3 and ProDOS (256 bytes per sector, 16 sectors per track, 35 tracks per side). The 16 sector hardware upgrade introduced in 1980 for use with DOS 3.3 modified only the controller card firmware to use a more efficient GCR code called "6 and 2 encoding". Neither the drive itself nor the physical bit density was changed. This update had the disadvantage of not automatically booting older 13 sector Apple II software. Since the Disk II controller was completely software operated, the user had total control over the encoding and format so long as it was within the physical limits of the drive mechanism and media. This also allowed software companies to use all sorts of ingenious copy protection schemes. The Shugart SA 400, from which the Disk II was adapted, was a single sided, 35 track drive. However, it was common for users to manually flip the disk to utilize the opposite side, after cutting a second notch on the diskette's protective shell to allow write access. Most commercial software using more than one disk side was shipped on such "flippy" disks as well. Only one side could be accessed at once, but it did essentially double the capacity of each floppy diskette, an important consideration especially in the early years when media was still quite expensive. In the Disk II, the full height drive mechanism shipped inside a beige painted metal case and connected to the controller card via a 20 pin ribbon cable; the controller card was plugged into one of the bus slots on the Apple's mainboard. The connector is very easy to misalign on the controller card, which will short out a certain IC in the drive; if later connected correctly, a drive damaged this way will delete data from any disk inserted into it as soon as it starts spinning, even write protected disks such as those used to distribute commercial software. This problem resulted in numerous customer complaints and repairs, which led to Apple printing warning messages in their user's manuals to explain how to properly install the connector. They used different connectors that could not be misaligned in later drives. DB 19 adapters for the original Disk II were eventually available for use with Apple's later connector standard. Up to 14 drives could be attached to one Apple II or Apple IIe computer two drives per controller card, one card per slot, and there were seven usable slots per computer. While the DOS and ProDOS operating systems worked equally well with the card in any of the normal slots (i. e. all except slot 0 of the Apple II/II+ or the special memory expansion slots of the later models), Apple's printed manuals suggested using slot 6 for the first controller card; most Apple II software expects this slot to be used for the main 5 1/4 inch disk drive and fails otherwise. A Bell & Howell version of the Disk II was also manufactured by Apple in a black painted case, which matched the color of the Bell & Howell version of the Apple II Plus, which Apple was already manufacturing.

Диск III

В 1978 году компания Apple планировала разработать собственный механизм привода "FileWare" для использования в новых бизнес-компьютерах Apple /// и Lisa, находившихся в разработке. Они быстро столкнулись с проблемами в работе этих механизмов, что исключило возможность их использования в Apple ///. В результате эта модель продолжала использовать ту же конструкцию, разработанную Shugart, что и Disk II. Первая модификация Disk II, представленная для Apple /// и получившая название Disk III (A3M0004), использовала идентичный приводной механизм внутри модифицированного пластикового корпуса с проприетарным разъемом. При определенной модификации оба привода взаимозаменяемы. Несмотря на попытки Apple вынудить пользователей приобретать новые дисководы вместе с Apple ///, многие бывшие пользователи Apple II быстро нашли способ адаптировать свои существующие и более дешевые дисководы Disk II; однако, таким образом поддерживался только один внешний дисковод Disk II. Disk III стал первым, позволившим подключать последовательно до трех дополнительных дисководов к единственному 26-контактному разъему ленточного кабеля на Apple ///, что давало возможность использовать в общей сложности 4 дискеты. Apple /// стал первым компьютером Apple, оснащенным встроенным дисководом. В Apple III Plus 26-контактный разъем был заменен на разъем DB 25, для использования с Disk III требовался адаптер.

Файл-сервис

В 1983 году Apple наконец-то представила одно- и двухдисковые внешние накопители (UniFile и DuoFile), использующие 871-килобайтный механизм "FileWare", применявшейся в оригинальном Apple Lisa, в качестве замены накопителей Disk II и ///. Однако из-за проблем с надежностью механизмов дисководов "Twiggy", разработанных Apple, эти продукты так и не поступили в продажу.

ДуоДиск

В 1984 году, вскоре после выпуска Apple IIe в предыдущем году, Apple предложила комбинацию двух дисковых механизмов Disk II объемом 140 килобайт, высотой в две трети стандартной, расположенных бок о бок в одном пластиковом корпусе под названием DuoDisk (A9M0108), который нельзя было подключать последовательно. Устройство было разработано для установки поверх компьютера и под монитор. Каждому устройству требовалась собственная плата дискового контроллера (так как каждая плата могла управлять только двумя дисководами), и, следовательно, количество устройств ограничивалось числом доступных слотов расширения; на практике, большинство пользователей Apple II не нуждались более чем в двух дисководах формата 5 1/4 дюйма, поэтому это ограничение не имело большого значения. Первоначально устройство оснащалось разъемом DB 25, совместимым с разъемом Apple III Plus, но стало первым, в котором был использован стандартный 19-контактный разъем для дисководов DB 19 от Apple.

Диск IIc

Disk IIc (A2M4050) был полувысоким 5 1/4-дюймовым дисководом, представленным компанией Apple Computer в 1984 году и разработанным для использования с персональным компьютером Apple IIc – единственной моделью Apple II, оснащенной встроенным 5 1/4-дюймовым механизмом дисковода. Дисковый порт оригинального IIc был рассчитан только на управление одним дополнительным внешним 5 1/4-дюймовым дисководом, поэтому этот конкретный дисковод не имел порта для подключения устройств последовательно (Daisy Chain) на задней панели. Его можно было использовать и с другими моделями Apple II, но только в конце цепочки дисководов (из-за отсутствия порта Daisy Chain). Поскольку Disk IIc продавался без контроллера, а Apple IIc в нем не нуждался, его приходилось подключать к существующему контроллеру Disk II. По сути, Disk IIc был аналогичен полноразмерному Disk II, и Apple продавала его за 329 долларов США, а другие компании впоследствии предлагали подобные дисководы по более низкой цене.

UniDisk и Apple 5.25 Диск

Чуть более года после выпуска DuoDisk, Apple представила UniDisk (A9M0104) в пластиковом корпусе, дизайн которого был схож с DuoDisk. Через несколько месяцев после выпуска UniDisk 3.5, UniDisk стали неформально называть "UniDisk 5.25", чтобы отличать эти дисководы с похожими названиями. Поскольку UniDisk мог полностью заменить Disk II во всех его областях применения, оригинальный Disk II был снят с производства. В 1986 году была представлена версия дисковода в цвете "платиновый серый" под названием Apple 5.25 Drive (A9M0107) одновременно с первым компьютером цвета "платина" – Apple IIGS. Название дисковода было аналогично названию Apple 3.5 Drive, также выпущенного вместе с IIGS. Как и DuoDisk и Disk IIc ранее, UniDisk и Apple 5.25 Drive представляли собой дисковые механизмы половинной высоты, заключенные в отдельные корпуса. Оба дисковода имели сквозной порт для подключения "ромашкой". Хотя дисководы были по сути взаимозаменяемыми между компьютерами Apple II, как друг с другом, так и с более ранними моделями, незначительные электрические различия определяли, что только Apple 5.25 Drive можно было использовать с более поздней версией (ROM 3) Apple IIGS и с картой Apple IIe Card на Macintosh LC.

Apple PC 5.25" Диск

Есть один 5 1/4 дюймовый дисковод производства Apple, который полностью несовместим со всеми вышеперечисленными дисководами. В 1987 году Apple попыталась усилить конкуренцию на бизнес-рынке, где доминировала IBM, предложив средства перекрестной совместимости. Вместе с выпуском Macintosh SE и Macintosh II, Apple выпустила Apple PC 5.25" Drive, для работы с которым требовалась отдельная специализированная плата контроллера дисковода PC 5.25, отличавшаяся для каждой модели Mac. Это единственный 5 1/4 дюймовый дисковод, произведенный Apple, который можно использовать с Macintosh. Этот дисковод был предназначен для работы со стандартными в отрасли двусторонними 5 1/4 дюймовыми гибкими дисками, отформатированными в 360 килобайт. Внешне он был похож на Disk IIc. С помощью специальной утилиты Macintosh Apple File Exchange, поставляемой в комплекте, дисковод мог читать и записывать файлы на дискеты в форматах MS DOS. Программные "переводчики" могли конвертировать документы между форматами WordStar и MacWrite и другими. Этот дисковод не совместим с компьютерами Apple II и платой Apple IIe Card для Macintosh LC; он также не позволяет Macintosh читать или записывать на 5 1/4 дюймовые диски, отформатированные для Apple II. Этот дисковод устарел с широким распространением 3 1/2 дюймовых дисков и был заменен дисководом Apple FDHD 3 1/2 дюйма, который мог читать и записывать все существующие форматы Macintosh, DOS и Windows, а также формат Apple II ProDOS.