Контроллер НГМД может выполнять 15 операций, или команд. Команда разделяется на три фазы - командная фаза, фаза выполнения, фаза результата. В командной фазе программа должна передать контроллеру всю информацию, необходимую для команды. В фазе выполнения команда выполняется, и в фазе результата программа получает от контроллера информацию о состоянии контроллера.
Информация, необходимая для команды, передается контроллеру через порт данных 3F5h. В соответствии с форматом команды программа должна последовательно вывести в этот порт код команды и все параметры.
Прежде чем программа начнет командную фазу, она должна убедиться в том, что контроллер завершил выполнение предыдущей операции и готов к приему команды. Для этого программа должна прочитать байт основного состояния контроллера из порта с адресом 3F4h и проверить биты 6 и 7. Бит 6 должен быть установлен в 0. Это означает, что данные будут передаваться от процессора к контроллеру. Бит 7 должен быть установлен в 1 - это готовность контроллера к приему команды.
Фаза выполнения начинается после установки битов 6 и 7 байта основного состояния в 1. После завершения команды контроллер формирует сигнал запроса прерывания.
В фазе результата процессор считывает состояние контроллера. Это состояние хранится в нескольких внутренних регистрах контроллера:
• RS - регистр основного состояния;
• ST0, ST1, ST2, ST3 - регистры дополнительного состояния.
Регистр основного состояния доступен через порт 3F4h, содержимое остальных регистров процессор считывает после выполнения контроллером команды через порт данных 3F5h.
В форматах команд и таблицах, приведенных ниже, используются следующие обозначения:
Обозначение Описание
MT Двухсторонняя операция
MFM Двойная/одинарная плотность записи
SK Пропуск удаленных данных
HDS Номер головки для двухстороннего НГМД
DS1, DS0 Номер выбираемого НГМД
C Номер цилиндра
H Номер головки для двухстороннего НГМД
R Номер сектора
N Число байт в секторе
EOT Номер последнего сектора на дорожке
GPL Размер промежутка
DTL Количество считываемых или записываемых байт
SC Количество секторов в цилиндре
D Данные
PCN Номер цилиндра после выполнения команды чтения состояния прерывания
SRT Время шага, мс
HUT Время разгрузки головки
HLT Время загрузки головки
ND Режим прерывания
NCN Номер цилиндра после поиска
Приведем форматы всех команд контроллера НГМД.
• Чтение данных
MT MFM SK 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Чтение удаленных данных
MT MFM SK 0 1 1 0 0
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Запись данных
MT MFM 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Запись удаленных данных
MT MFM 0 0 1 0 0 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Чтение данных с дорожки
MT MFM SK 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Сканирование до "равно"
MT MFM SK 1 0 0 0 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Сканирование до "меньше" или "равно"
MT MFM SK 1 1 0 0 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Сканирование до "больше" или "равно"
MT MFM SK 1 1 1 0 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Форматирование дорожки
0 MFM 0 0 1 1 0 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Считывание индексных данных
0 MFM 0 0 1 0 1 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Инициализация
0 0 0 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 0
• Чтение состояния прерывания
0 0 0 0 1 0 0 0
• Определение параметров
0 0 0 0 0 0 1 1
• Чтение состояния накопителя
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
• Поиск
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0 HDS DS1 DS0
Первые несколько команд имеют одинаковый формат параметров и одинаковые байты результата.
Приведем байты параметров, которые должны следовать за командами и байты результата, которые процессор должен считать после выполнения команды.
Команда Байты параметров Байты результата
Чтение данных
Чтение удаленных данных
Запись данных
Запись удаленных данных
Чтение данных с дорожки
Сканирование до "равно"
Сканирование до "меньше" или "равно"
Сканирование до "больше" или "равно" C, H, R, N, EOT,EOT, GPL, DTL ST0, ST1, ST2,C, H, R, N
Форматирование дорожки N, SC, GPL, D ST0, ST1, ST2,C, H, R, N
Чтение индексных данных Отсутствуют ST0, ST1, ST2,C, H, R, N
Инициализация Отсутствуют Отсутствуют
Чтение состояния прерывания Отсутствуют ST0, PCN
Определить параметры 1 байт:
мл. тетрада - HUT
ст. тетрада - SRT
2 байт:
бит 0 - ND
биты 1-7 - HLT Отсутствуют
Чтение состояния накопителя Отсутствуют ST3
Поиск C Отсутствуют
После выполнения команды центральный процессор должен получить от контроллера байты результата. Среди них - содержимое внутренних регистров состояния контроллера ST0, ST1, ST2, ST3. Опишем назначение отдельных бит этих регистров.
Формат регистра ST0:
Биты Название Назначение
1, 0 US1, US2 Код НГМД
2 HD Номер головки
3 NC Устанавливается, если НГМД не готов выполнить команду чтения или записи
4 EC Сбой оборудования
5 SE Завершена команда "Поиск"
7, 6 I, C Код прерывания:
00 - нормальное завершение;
01 - аварийное завершение;
10 - неправильная команда;
11 - нет готовности НГМД
Формат регистра ST1:
Биты Название Назначение
0 MA Пропуск адресной метки. Этот бит устанавливается в 1, если контроллер не может найти адресную метку
1 NN Защита записи. Устанавливается, если при выполнении операции контроллер получает от НГМД сигнал защиты записи
2 ND Сектор не найден
3 - Зарезервировано
4 OR Переполнение. Процессор не успевает выполнять обмен данными с контроллером
5 DE Ошибка в данных при проверке контрольной суммы
6 - Зарезервировано
7 EN Несуществующий сектор, устанавливается, когда контроллер пытается прочесть сектор со слишком большим адресом
Формат регистра ST2:
Биты Название Назначение
0 MD Пропущен адресный маркер в поле данных
1 BC Дорожка не читается
2 SN Ошибка сканирования. Устанавливается, если при выполнении команды сканирования контроллер не может найти требуемую дорожку
3 SH Сканирование выполнено, дорожка найдена
4 WC Ошибка адреса дорожки
5 DD Ошибка в поле данных
6 CM Во время операции чтения или сканирования не обнаружен сектор с маркером удаленных данных
7 - Зарезервировано
Формат регистра ST3:
Биты Название Назначение
1, 0 US1, US2 Код выбранного НГМД
2 HD Номер выбранной головки
3 TS Используется режим двухсторонней записи
4 T0 Головка установлена на дорожку 0
5 RDY НГМД готов к работе
6 WP Защита записи на диске
7 FT Неисправность НГМД
Дополнительно перед выполнением операции и после ее завершения надо проанализировать содержимое описанного выше регистра основного состояния контроллера RS.
Команда "Определить параметры" задает времена задержки для трех внутренних таймеров контроллера. Первый байт параметров состоит из двух полей - SRT и HUT. Поле SRT задает временной интервал между шаговыми импульсами двигателя перемещения головки. Это поле имеет ширину 4 бита. Поле HUT определяет время разгрузки головки и тоже имеет ширину 4 бита.
Второй байт параметров состоит из полей HLT и ND. Поле HLT имеет ширину 7 бит и определяет время загрузки головки. Бит ND предназначен для использования канала прямого доступа ПДП - если этот бит установлен в 0, то ПДП используется, иначе обмен данными идет через центральный процессор.
Параметры для команды "Определить параметры" лучше всего взять из таблицы параметров дискеты, которая заполняется базовой системой ввода/вывода BIOS во время инициализации системы. Конечно, если вам нужны нестандартные параметры, вы можете использовать свои, ориентируясь на оригинальные значения из таблицы параметров дискеты.
Команда "Инициализация" может выполняться одновременно для всех накопителей. По этой команде головки перемещаются на нулевую дорожку.
Команда "Поиск" используется для установки головки на нужную дорожку. Поиск может выполняться одновременно для нескольких накопителей.
Команда "Чтение состояния прерывания" может вырабатываться после завершения других команд для выяснения состояния контроллера после прерывания. Эту команду удобно использовать после команд "Поиск" или "Инициализация".
После поступления команды "Чтение данных" загружается головка, контроллер считывает метки адреса идентификатора ID и поля ID. Контроллер последовательно считывает номера секторов, и как только считанный номер совпадет с запрошенным, контроллер байт за байтом считывает данные, расположенные в секторе, и передает их либо центральному процессору, либо каналу прямого доступа к памяти. При передаче данных контроллер должен обслуживаться каждые 27 мкс в режиме одинарной плотности и 13 мкс в режиме двойной плотности, иначе в регистре состояния ST3 устанавливается флаг переполнения OR.
Если контроллер не может найти нужный сектор, то в регистре ST1 устанавливается флаг отсутствия данных ND. При ошибке чтения данных, обнаруженной схемами избыточного циклического контроля CRC , устанавливается флаг ошибки данных DE.
При считывании адресной метки удаленных данных в регистре ST2 и сброшенном в 0 бите SK команды флаг CM устанавливается в 1, читаются все данные из этого сектора, затем выполнение команды прекращается.
Поле команды MT позволяет задать выполнение многодорожечной операции, при которой контроллер считывает данные с обеих сторон дискеты. Поле MFM определяет плотность обрабатываемой информации: значение 0 соответствует одинарной плотности, 1 - двойной.
Если поле команды N содержит 0, то поле DTL определяет объем передаваемых данных. Если поле N содержит отличное от нуля значение, поле DTL игнорируется и должно содержать значение 0FFh.
Выполнение команды "Запись" аналогично. В режиме записи обмен данными процессора с контроллером должен происходить каждые 31 мкс в режиме одинарной плотности и каждые 15 мкс в режиме двойной плотности.
По команде "Запись удаленных данных" в начале поля данных записывается адресная метка удаленных данных вместо обычной адресной метки данных.
По команде "Чтение данных дорожки" считываются все поля данных с каждого сектора дорожки как непрерывные блоки данных. С помощью этой команды можно выполнять многодорожечные операции и пропуски.
Команда "Чтение индексных данных" позволяет определить положение головки.
Команда "Форматирование дорожки" форматирует всю дорожку - на нее записываются интервалы, адресные метки, поля индексных данных и поля данных. Вам не обязательно располагать секторы в порядке увеличения номеров, так как при форматировании контроллер запрашивает параметры C, H, R и N.
Группа команд "Сканирование" позволяет сравнивать данные, поступающие от контроллера и от центрального процессора. Контроллер выполняет побайтное сравнение и ищет сектор, удовлетворяющий заданному условию. При выполнении условия сканирования в регистре состояния ST2 устанавливается флаг SH, в противном случае - флаг SN.