Erschienen in 64'er Magazin, Ausgabe 02/1994 · Originaldatei: GCR.TXT

Hinweis: Dies ist das an die Redaktion eingereichte Manuskript, nicht der gedruckte Endtext. Layout, Bildunterschriften, Korrekturen und Kürzungen der Redaktion können in der veröffentlichten Fassung abweichen.

Profi-Corner

Disketten: Klein, stark, schwarz

Diesmal geht es um weitere Geheimnisse des 1541-Laufwerks: GCR-Codierung, Aufbau eines Sektors, direkter Schreibzugriff auf 1541-Disketten.

von Nikolaus M. Heusler

Nachdem wir in den letzten Monaten in der Profi-Corner die Jobcodes kennengelernt haben, mit deren Hilfe man direkt per Programm im Floppyspeicher Sektoren von Diskette lesen kann, und letztes Mal den seriellen Bus genauer untersucht haben, gehen wir in dieser Folge noch einen Schritt tiefer ins Detail, womit wir an der untersten Ebene ankommen, die für die Datenspeicherung zur Verfügung steht. Wir werden die Möglichkeit kennenlernen, direkt den Schreib-/Lesekopf im Laufwerk anzusteuern. Was wir jetzt auf die Magnetscheibe schreiben, ist nur noch unsere Sache. Auf dieser Ebene gibt es keine Format-Vorschriften mehr, die die Kreativität hemmen könnten. Dabei stellen wir auch den geheimnisvollen sogenannten »GCR-Code« vor, in dem eine 1541 ihre Floppies beschreibt. Dazu gehören natürlich auch sehr genaue Informationen, wie denn nun ein Sektor gespeichert wird: Unterteilt in »Header« und »Datenblock«. Solche Informationen braucht man drigend, wenn man beispielsweise einen Kopierschutz oder Schnell-Lade- oder Schnell-Kopierprogramme schreiben möchte.

Zuvor beschäftigen wir uns mit dem Aufzeichnungsformat einer Diskette ganz allgemein. Für einen einwandfreien Betrieb der Diskette ist es notwendig, daß sich Markierungen auf der Magnetscheibe befinden, mit deren Hilfe das Drive bestimmte Daten schnell finden kann. Dafür gibt es grundsätzlich prinzipiell zwei Möglichkeiten: Die Hardsektorierung und die Softsektorierung.

Hardsektorierte Disketten erkennt man daran, daß sie eine ganze Reihe von Indexlöchern besitzen. Damit sind die kleinen Löcher nahe am Innenrand der Scheibe gemeint, die mit einer Lichtschranke abgetastet werden, um die jeweilige Position der Diskette feststellen zu können. Das Verfahren ist zwar relativ teuer, bietet aber den Vorteil, daß sich damit die volle Kapazität einer Diskette ausnutzen läßt. Es können so bis zu 5 MByte auf eine 5¼ Zoll-Diskette geschrieben werden.

Für preiswerte Laufwerke wie die 1541 geht man einen anderen Weg. Bei der Softsektorierung gibt es nur noch ein einziges Indexloch zur Erkennung des Track-Beginns, das in unserem Fall sogar noch überflüssig ist: Die Markierungen werden bei der Formatierung softwaremäßig geschrieben. Dabei geht natürlich wertvoller Speicherplatz verloren: Softsektorierte 5¼ Zoll-Disketten fassen zur Zeit maximal etwa 1,2 MByte Daten.

Es ist nichts neues für Sie, daß 1541-Disketten in 35 bis 41 konzentrischen Kreise (die »Spuren« oder »Tracks«) unterteilt sind, die wiederum jeweils eine bestimmte Anzahl (17 bis 21) an Sektoren enthalten. Nun wollen wir genauer auf den Aufbau eines Sektors auf der Magnetscheibe eingehen (Bild).

Das ist ein Sektor

Angeführt werden die Sektoren von den bereits erwähnten Markierungen, die »SYNC-Marken« (von »Synchronisation«) heißen und aus mehreren 1-Bits bestehen. Ein so lange Folge (ca. 40 Stück) von gesetzten Bits kommt in einem »normalen« Datensatz nicht vor. Warum? Das erfahren wir später im Rahmen der Erklärungen zur GCR-Codierung.

Beim ersten Zugriff auf die rotierende Scheibe »erwischt« das Laufwerk zufällig irgend einen Sektor des Tracks, auf den der Tonkopf vom Schrittmotor gerade positioniert wurde. Wir brauchen also noch Informationen darüber, welcher Sektor es ist. Diese und weitere Informationen sind im »Vorspann« oder »Header« des eigentlichen Datenblocks gespeichert, der vor jedem Sektor steht.

Die SYNC-Markierungen dienen gewissermaßen als »Landelichter«. Erkennt die 1541 eine SYNC-Marke, dann »weiß« sie, daß nun entweder ein Datenblock oder ein Header folgt. Wir müssen die beiden also noch voneinander unterscheiden können. Hierzu dient das nächste Kennzeichen auf Diskette direkt hinter der SYNC-Marke, das dem Controller meldet, ob ein Blockheader oder ein Datenblock vorliegt. Dieses Kennbyte kann bei einwandfreier Datenspeicherung nur die Werte $07 oder $08 annehmen: Hat es den Wert 8, handelt es sich um einen Blockheader, bei 7 hingegen wurde ein Datenblock gefunden.

Nehmen wir an, das Kennbyte lautet 8, markiert also den Beginn des Headers. Dann folgt als nächstes die Prüfsumme über den Header, die zur Erkennung von Lesefehlern dient. Die nächsten zwei Bytes stellen Sektor- und Tracknummer dar. Anhand dieser Werte kann das Laufwerk sehr schnell die momentane Position des Kopfes ausmachen.

Landelichter

Das fünfte und sechste Byte des Headers gibt je ein Byte der ID an, die beim Formatieren festgelegt wurde. Die 1541 liest diese Bytes und bemerkt auf diese Weise, daß eine neue Diskette (mit anderer ID) eingelegt wurde, und kann entsprechend reagieren (Directory bzw. BAM neu einlesen usw.).

Mit diesen Angaben ist die Behandlung des Headers bereits abgeschlossen. Es folgen jetzt noch ein paar Bytes, die ungenutzt sind (»Lücke«). Sie sind vorhanden, damit das DOS genügend Zeit hat, die Header-Informationen zu verarbeiten und sich auf das Lesen des anschließenden Sektors vorzubereiten.

Mit der nächsten SYNC-Markierung wird der Beginn des eigentlichen Datenblocks eingeleitet. Nach der Kennung $07 folgen die berühmten 256 Byte, die die eigentlichen Informationen Ihrer Datei speichern und die Sie zum Beispiel mit einem Disk-Monitor beeinflussen könnten. Es soll an dieser Stelle eindeutig darauf hingewiesen werden, daß all die Eigenarten wie SYNC, Header, Kennbyte 7 oder 8, GCR-Codierung (siehe unten) usw. uns nur dann beschäftigen müssen, wenn wir direkt auf den Lesekopf zugreifen. Nur die eben erwähnten 256 Bytes sind es, auf die Sie Zugriff haben, wenn Sie die vor zwei Monaten erläuterte Methode der »Jobcodes«, das Lesen und Schreiben mit »U1« und »U2« oder das ganz normale Laden und Speichern anwenden. Aber wir wollen uns ja weiterbilden.

Die ersten beiden Bytes der 256 Datenbytes sind uns wohlbekannt: Sie zeigen an, auf welchem Track und Sektor die Datei anschließend fortgesetzt wird. Man bezeichnet sie deshalb als »Link« oder »Linker« (engl. »to link« = verbinden).

SYNC für SYNC

Hinter den 254 Datenbytes steht die Prüfsumme über alle 256 Datenbytes, die wiederum der Erkennung von Lesefehlern dient. Werden solche Fehler festgestellt, so versucht die Floppy noch mehrere Male, den Sektor zu lesen. Erst wenn viele Versuche kein befriedigendes Ergebnis gebracht haben, steigt das Laufwerk mit einer Fehlermeldung aus. Zur Bestimmung und Überprüfung der Checksumme werden übrigens einfach alle 256 Datenbytes miteinander EOR-verknüpft.

Nach der Prüfsumme der Daten folgt wiederum eine Lücke, bevor die nächste SYNC-Markierung den Beginn des nächsten Blockheaders ankündigt. Bei der Betrachtung dieses Aufbaus wird schnell klar, warum solche softsektorierten Disketten eine deutlich verminderte Speicherkapazität gegenüber hardsektorierten Disketten aufweisen.

Man erkennt aber auch, daß dieses komplizierte und sehr »bürokratische« Aufzeichnungsformat einen sehr guten Schutz gehen Fehler auf der Diskette bietet. Es gibt viele Stellen, an denen der »Fehlerteufel« ansetzen könnte. Und damit sind nicht nur die beiden erwähnten Prüfsummen gemeint! Mit diesen Informationen und der folgenden Tabelle werden Sie jetzt sicherlich auch die Fehlermeldungen des DOS besser verstehen und vor allem deuten bzw. unterscheiden können:

Fehlernr.	Bedeutung
20	Header des gewünschten Blocks nach 90 Versuchen nicht gefunden (Lesefehler)
21	Track enthält keine SYNC-Marke (Lesefehler)
22	Datenblock nicht gefunden (Lesefehler)
23	Prüfsumme des Datenblocks falsch (Lesefehler)
24	evtl.: Fehler bei der GCR-Decodierung (Lesefehler)
25	Verify Error (Schreibfehler)
26	Diskette schreibgeschützt (Schreibfehler)
27	Prüfsumme des Headers falsch (Lesefehler)
28	Datenblock auf Diskette zu lang (Schreibfehler)
29	ID im Header stimmt nicht mit Disketten-ID überein (Lesefehler)

Dabei wurde die Bedeutung der Fehlermeldung Nr. 24 der Literatur entnommen. Mir hingegen ist es nicht gelunden, im DOS der 1541 eine Stelle zu finden, an der diese Meldung wirklich erzeugt wird. Stattdessen wird bei Fehlern bei der GCR-Decodierung m.E. ein Fehler Nr. 22 erzeugt. Sollte ein Leser hierüber mehr wissen, wären wir für Hinweise sehr dankbar. Der Zweck der GCR-Codierung wird weiter unten noch genau erklärt.

Wie schreibt das DOS auf Diskette?

Schon in den letzten Folgen haben wir die Möglichkeit beschrieben, Maschinenprogramme in den RAM-Pufferspeicher der 1541 zu übertragen und dort auszuführen. Unsere Jobcodes erlauben es außerdem, direkt in den Ablauf einzugreifen und die Diskette sozusagen »von Hand« zu manipulieren. Als letztes fehlen uns noch Kenntnisse über den direkten Zugriff auf den Schreib-/Lesekopf (Tonkopf) der Floppy, so daß wir einzelne Bits ohne Umwege und ohne Einschränkung durch die Blockstruktur der Diskette direkt auf die Magnetschicht schreiben können. Mit diesem vermeintlichen Problem wollen wir uns jetzt beschäftigen.

Dazu vorab einige Bemerkungen zur Organisation der Schreib-/Leseelektronik der Floppy 1541. Die Bytes werden zwar auf Diskette in serieller Reihenfolge abgelegt, mit diesem Problem brauchen wir uns aber gar nicht zu beschäftigen. Der VIA 6522, der die Elektronik steuert, kann nämlich wie eine normale Speicherzelle behandelt werden. Jeder Wert, der mit STA hierin verewigt wird, schreibt ein Byte auf Diskette, und jeder Lesezugriff auf die Zelle ergibt ein von Diskette gelesene Byte.

Das Hauptproblem, das sich bei dieser Angelegenheit stellt, ist das richtige Timing. Immerhin benötigt das der Schreib- oder Lesevorgang eine gewisse Zeit, das heißt, wenn beispielsweise Daten vom Tonkopf gelesen werden sollen, muß uns der Controller erst mitteilen, wann das nächste Byte von Platte gelesen wurde und zur Abholung bereitsteht.

Zur Steuerung dieses Timings wird in der 1541 das Overflow-Flag (V-Flag) des Prozessors benutzt. Der 6502 hat nämlich gegenüber dem 6510 im C 64 den Vorteil, daß über einen Pin (SEV, Pin 38) des ICs extern beeinflußt (nämlich gesetzt) werden kann. Der Maschinenprogrammierer kann einerseits mit CLV das V-Flag löschen (einen Befehl zum Setzen gibt es nicht), und andererseits mit BVC (springt, falls V gelöscht) und BVS (falls gesetzt) bedingt verzweigen. Die Regel sieht folgendermaßen aus: Hat die Lese-Elektronik ein Byte vollständig gelesen, setzt sie im Prozessor das V-Flag. Genauso verhält es sich mit dem Schreiben: Wurden alle acht Bit des aktuelles Bytes komplett geschrieben, erfolgt ebenfalls ein Setzen des V-Flags. Das einzige, das der Programmierer nie vergessen darf, ist, daß das V-Flag nach einer erkannten »Fertig«-Meldung (V gesetzt) immer wieder mit CLV gelöscht werden muß.

Die Rolle des »V-Manns«

Die Speicherzelle, welche für Schreib- und Lesebetrieb zuständig ist, ist Port A des Disc-Controllers mit der Adresse $1C01. Weiter müssen wir dem Laufwerk mitteilen, ob gelesen oder geschrieben werden soll. Dazu wird erstens das Datenrichtungs-Register (DDR) $1C03 auf Ausgang oder Eingang geschaltet, und zweitens das Peripheral-Control-Register (PCR) geschaltet. Dieses Register bei $1C0C stellt eigentlich den Handshake-Betrieb der Ein- bzw. Ausgänge CA1 bis CB2 ein. In der Floppy 1541 wird der Ausgang CA2 dazu »mißbraucht«, den eigentlichen Controller UC1 auf Schreiben oder Lesen umzuschalten.

Die folgenden beiden Routinen erledigen das für uns:

; 1541 auf Lesen schalten
LDA 1C0C	; PCR
ORA #$E0	; auf Lesemodus: Bit 5,6,7 setzen
STA 1C0C
LDA #0
STA 1C03	; DDR Port A auf Eingang

; 1541 auf Schreiben schalten
LDA 1C0C	; PCR
AND #$1F	; auf Schreibmodus: Bit 5,6,7 löschen
ORA #$D0	; Bit 4,6,7 setzen
STA 1C0C
LDA #$FF
STA 1C03	; DDR Port A auf Ausgang

Die erste Routine, die auf Lesebetrieb schaltet, findet man auch im ROM der 1541. Sie kann dort mit JSR $FE00 aktiviert werden.

Hier ist eine Beispiel-Routine, mit der der Inhalt eines Puffers von $200 bis $21F (32 Bytes) auf Diskette geschrieben wird. Bitte probieren Sie diese Routine nicht aus, zumindest nicht mit einer wichtigen Diskette! Sie kann nämlich Datenverlust bewirken. Grund: Es werden keine sinnvollen Daten geschrieben. Der Routine fehlen wichtige Aspekte: Positionieren auf den richtigen Track, Suche des Sektors, GCR-Codierung, Header anlegen usw. Vorher muß wie oben gesehen auf Schreib-Betrieb umgeschaltet werden.

@li:	LDY #0	; Zähler
L1	LDA 200,Y	; ein Byte laden
	CLV	; V-Flag löschen
	STA 1C01	; zum Kopf geben
L2	BVC L2	; auf Byte-Ready warten
	INY	; nächstes Byte
	CPY #20	; schon 32 Bytes?
	BCC L1	; nein, dann weiter

Danach sollte zur Sicherheit wieder Lesebetrieb gewählt werden. Soll eine SYNC-Marke erzeugt werden, schreiben Sie einfach fünfmal das Byte $FF auf Diskette:

@li:	LDY #5	; Zähler
L1	LDA #$FF	; acht 1-Bit
	CLV	; V-Flag löschen
	STA 1C01	; zum Kopf geben
L2	BVC L2	; auf Byte-Ready warten
	DEY	; nächstes Byte
	BNE L1	; schon 5 Bytes?

Jetzt wollen wir 160 Bytes von Diskette nach $200 bis $29F lesen. Um mit Sicherheit die ersten 160 Bytes eines Datenblocks zu erwischen, warten wir vorher auf die SYNC-Markierung eines Datenblocks. Das geschieht durch die DOS-Routine $F50A. Schalten Sie vorher den Lesemodus ein.

@li:	JSR F50A	; auf Datenblock-SYNC warten
	LDY #0	; Zähler nullsetzen
L1	BVC L1	; auf Byte-Ready warten
	CLV	; V löschen
	LDA 1C01	; Datenbyte holen
	STA 200,Y	; und im Speicher ablegen
	INY	; nächstes Byte
	CPY #A0	; schon 160?
	BCC L1	; nein, weiter

Damit dürfte das Prinzip klar geworden sein. Es ist wirklich so einfach: Nur durch Lesen oder Beschreiben der Speicherzelle $1C01 sprechen wir direkt den Tonkopf an.

Eine Sonderstellung nimmt noch die SYNC-Markierung ein. Wir haben gesehen, daß sie im Laufwerk durch Schreiben von fünf $FF-Bytes, also 40 Eins-Bit erzeugt wird. Die Lese-Elektronik zählt die gelesenen Einsen. Folgen mehr als acht »1« unmittelbar aufeinander, wird dies als SYNC gedeutet. Wir werden später noch sehen, daß dieser Fall im normalen Datenfluß nicht auftreten kann (GCR-Code). Liest der Tonkopf eine SYNC-Marke, wird Bit 7 in $1C00 gelöscht. Im DOS existiert ab $F556 eine Routine, die diesen Fall prüft.

************ SYNC abwarten
F556 LDA #$D0  208
F558 STA $1805 Timer setzen
F55B LDA #$03  Fehlercode für 21,READ ERROR
F55D BIT $1805 Timer abgelaufen?
F560 BPL $F553 ja, dann Fehler 21 erzeugen
F562 BIT $1C00 SYNC gefunden?
F565 BMI $F55D nein, weiter warten
F567 LDA $1C01 Byte lesen
F56A CLV
F56B LDY #$00
F56D RTS

Falls auf einem Track gar keine SYNC vorhanden ist, zum Beispiel weil die Diskette nicht formatiert wurde oder weil wir den Track mit dem unten vorgestellten Programm gelöscht haben, läuft nach etwa 0,05 Sekunden (Timerwert 208) der Timer ab, und die Meldung 21, READ ERROR erscheint. Stößt das Programm aber auf eine SYNC, wird augenblicklich das nachfolgende Byte (im Allgemeinen ist das das Kennbyte $07 oder $08) gelesen. Die Toleranzzeit von 0,05 Sek. ist ausreichend bemessen: Bei einer Drehzahl von 300 UpM beträgt die Umlaufzeit 0,2 Sekunden. Rechnet man etwa 17 Sektoren pro Track, müßte spätestens nach 0,01 Sekunden eine SYNC-Marke zu finden sein.

Die Vorgehensweise sieht vollständig so aus: Man warte mit $F556 auf ein SYNC-Signal. Danach teste man das nachfolgende Byte. Ist es $08, wurde ein Header gefunden. Man überprüfe durch Auslesen, ob es der Header des gesuchten Sektors ist (Track- und Sektornummer). Stimmt die Tracknummer nicht, muß mit Hilfe des Schrittmotors der Tonkopf neu positioniert werden. Stimmt die Sektornummer nicht, muß man weiter warten. Wurde jedoch der gewünschte Sektor gefunden, kann er gelesen werden. Dazu wartet man direkt auf die nächste SYNC, die den Beginn des eigentlichen Datenblocks ankündigt (Kennbyte $07). Diese Schritte führt bis an diese Stelle die DOS-Routine $F50A aus. Der Datenblock kann nun gelesen und decodiert werden.

Die Daten müssen noch zum C 64 übertragen werden. Wie das mit Hilfe des seriellen Bus funktioniert, haben wir ja schon in der letzten Ausgabe beschrieben.

Auf dieser Ebene sind wir nicht mehr dazu genötigt, uns an das oben beschriebene Format der Datenblocks zu halten. Sie können beliebig im Header oder dem Datenteil »herumpfuschen« und damit Fehlermeldungen provozieren. Das Aufbringen von Errors auf Diskette war vor allem früher ein beliebtes Kopierschutz-Verfahren. Diese konnten von Kopierprogrammen der ersten Generation nicht übernommen werden. Das geschützte Programm braucht also nur einen definierten Fehler auf Diskette abzufragen und bei Nichtvorhandesein »aussteigen«.

Für unsere Versuchen sollten Sie eine leere, formatierte Diskette anlegen, die Sie sich spezielle für solche Experimente aufheben. Keine Angst: Durch »kaltes« Formatieren (mit ID) lassen sich alle Manipulationen immer wieder rückgängig machen. Die Diskette können Sie auf diese Weise nicht endgültig zerstören, nur vorläufig unbrauchbar machen.

Wir wollen uns zunächst einmal den Fehler Nr. 21 ansehen. Er tritt dann auf, wenn die Floppy versucht, einen Track zu lesen, auf diesem jedoch keine SYNC-Markierungen vorhanden sind. Dies ist zum Beispiel bei einer unformatierten oder defekten Disk der Fall. Das folgende Listing werden Sie vom Prinzip her schnell durchschauen. Es macht nichts weiter, als einem bestimmten Track auf Diskette mit lauter Bytes $55 (binär %01010101) zu überschreiben. Dadurch werden alle SYNC-Markierungen und sonstige Daten gelöscht, und ein 21, READ ERROR ist bei einem Zugriff die Folge.

; Löschen von Track 1
0500	JSR $FE0E	; Track löschen
0503	JMP $FD9E	; zur Jobschleife
0506	LDA #$01	; Track 1 löschen
0508	STA $0A	; Trackspeicher
050A	LDA #$E0	; Jobcode
050C	STA $02	; übergeben
050E	LDA $02	; Rückmeldung
0510	BMI $050E	; Ende abwarten
0512	RTS	; Programmende

Assemblieren Sie das Programm und legen es ab Adresse $500 im Floppyspeicher ab. Der Start erfolgt bei Adresse $506. Der (bisher noch unbekannte) Jobcode $E0 bewirkt, daß der Kopf auf dem eingestellten Track (Nr. 1) plaziert und das Maschinenprogramm am Anfang des Puffers Nr. 2 (Adresse $500) aufgerufen wird. Es geht also weiter bei Adresse $500, wo erst mit der System-Routine $FE0E der Track durch Beschreiben mit $55 gelöscht wird. Sodann erfolgt der Sprung zurück in die Jobschleife. Wirkung: In Speicherzelle 2 wird die Fertig-Meldung übergeben, und der RTS-Befehl beendet das kleine Programm. Beachten Sie bei Experimenten im Floppyspeicher übrigens, daß das RAM des Laufwerks bei einem Reset gelöscht wird.

Wenn Sie nun versuchen, den Track 1 (beliebiger Sektor) zu lesen, wird sich das Laufwerk mit einem 21, READ ERROR dafür bedanken. Wir haben ja oben schon bei der Besprechung der DOS-Routine $F556 gesehen, daß in diesem Fall ein Timer abläuft, weil keine SYNC-Marke gefunden wurde. Das Resultat ist der 21'er-Fehler.

Interessant ist in diesem Zusammenhang die hier verwendete Systemroutine $FE0E, die wir hier disassembliert haben:

************** 10240 mal $55 schreiben
FE0E LDA 1C0C
FE11 AND #1F
FE13 ORA #C0	; PCR auf Schreiben
FE15 STA 1C0C
FE18 LDA #FF
FE1A STA 1C03	; Port A auf Ausgabe
FE1D LDA #55	; binär 01010101
FE1F STA 1D01	; auf Port A zum Schreibkopf
FE22 LDX #28	; 40 * 256 = 10240
FE24 LDY #00
FE26 BVC FE26	; Byte Ready von Schreibelektronik?
FE28 CLV	; nächstes Byte
FE29 DEY
FE2A BNE FE26
FE2C DEX
FE2D BNE FE26
FE2F RTS

Wie Sie sehen, ist dieser Fehler Nr. 21 sehr einfach zu erzeugen, da er sich über einen gesamten Track erstreckt. Schwieriger wird es bei den anderen Fehlern, die beispielsweise nur in einzelnen Blöcken vorkommen. Um solche Fehler zu erzeugen, muß der jeweils zu zerstörende Sektor abgetastet werden, bis die richtige Stelle für den Eingriff gefunden ist. Damit Sie die wichtigen Routinen zur Arbeit innerhalb der Jobschleife ebenfalls aufrufen können, sind in der folgenden Tabelle einige wichtige Unterprogramme des DOS mit den geforderten Parametern zusammengestellt:

FD9E Rücksprung in die Jobschleife
F556 SYNC-Signal auf Diskette abwarten
FE00 PCR auf Lesen umschalten
FE0E Track mit $55 beschreiben
FDA3 Track mit SYNC vollschreiben (Killertrack)
F510 Blockheader lesen (Disk muß initialisiert sein, $32/33 enthält Adresse der Speicherzellen, in denen Track- und Sektornummer abgelegt sind)
F527 Blockheader lesen (Disk muß initialisiert sein, Track- und Sektornummer in $18 und $19)
F50A Datenblockanfang suchen (Parameter wie $F510)

Einen Error Nr. 22 beispielsweise würden Sie dadurch herstellen, daß Sie die Routine zum Finden des Datenblocks aufrufen. Diese kehrt bei gefundenem Datenblock mit RTS zurück. Jetzt schalten Sie auf Schreiben um und bringen ein paar Byte ohne Konzept auf die Diskette. Versucht der Controller, diesen Sektor zu lesen, so erfolgt ein Fehler 22, da Sie die Kennung $07, die direkt hinter der SYNC-Marke steht, zerstört haben.

; Error 22 erzeugen
0500 LDA $12	; ID 1 holen
0502 STA $16
0504 LDA $13	; ID 2
0506 STA $17
0508 LDA #$23	; Track 35
050A STA $18
050C LDA #1	; Sektor 1
050E STA $19
0510 JSR $F527	; Blockheader lesen
0513 JSR $F556	; SYNC abwarten
0516 LDA $1C0C
0519 AND #$1F	; PCR auf Schreiben schalten
051B ORA #$C0
051D STA $1C0C
0520 LDA #$FF	; Port A Ausgang
0522 STA $1C03
0525 LDA #$55	; Falschwert
0527 STA $1C01	; auf Diskette schreiben
052A BVC $052A	; Byte Ready?
052C CLV
052D BVC $052D	; zweites Mal schreiben
052F CLV
0530 BVC $0530
0532 CLV
0533 JSR $FE00	; PCR auf Lesen
0536 JMP $FD9E	; fertig
0539 LDA #$23	; Track 35
053B STA $0A	; für Puffer 2 setzen
053D LDA #$E0	; Jobcode
053F STA $02
0541 LDA $02	; Rückmeldung
0543 BMI $0541	; Ende abwarten
0545 RTS

Dieses Programm erzeugt einen 22, READ ERROR auf Track 35, Sektor 1. Der Start muß bei Adresse $539 erfolgen. Der Programmteil ab $500 wird durch den Jobcode $E0 aufgerufen.

Fehler als Kopierschutz

Wollen Sie einen Fehler mit der Nr. 23, dann ist es erforderlich, den Header zu überspringen und erst inmitten der gespeicherten Daten einen Schreibzugriff durchzuführen. Durch diesen Zugriff, der in der Prüfsumme am Ende des Datenblocks nicht verzeichnet wird, folgt die Meldung 23, READ ERROR als Zeichen eines Checksummen-Fehlers.

; Error 23 erzeugen
0500 LDA $12	; ID 1 holen
0502 STA $16
0504 LDA $13	; ID 2
0506 STA $17
0508 LDA #$23	; Track 35
050A STA $18
050C LDA #0	; Sektor 0
050E STA $19
0510 JSR $F527	; Blockheader lesen
0513 JSR $F556	; SYNC abwarten
0516 LDX #0	; warten, um in Datenblock zu kommen
0518 DEX
0519 BNE $0518
051B LDA $1C0C
051E AND #$1F	; PCR auf Schreiben schalten
0520 ORA #$C0
0522 STA $1C0C
0525 LDA #$FF	; Port A Ausgang
0527 STA $1C03	; DDR
052A LDA #$55	; Falschwert
052C STA $1C01	; in Datenblock schreiben
052F BVC $052F	; einmal
0531 CLV
0532 BVC $0532	; zweimal
0534 CLV
0535 BVC 0535	; dreimal
0537 CLV
0538 JSR $FE00	; auf Lesen schalten
053B JMP $FD9E
053E LDA #$23	; Tracknummer
0540 STA $0A
0542 LDA #$E0	; Jobcode
0544 STA $02	; übergeben
0546 LDA $02	; Rückmeldung
0548 BMI $0546	; Ende abwarten
054A RTS	; fertig

Es wird ein 23, READ ERROR auf Track 35, Sektor 0 angelegt. Der Vorteil dieses Fehlers ist, daß die Daten beim Lesen in der Regel schon im Puffer stehen, bevor die Meldung erzeugt wird. Das heißt, man kann einen Datenblock auf Diskette gezielt mit einem Fehler versehen, obwohl er noch lesbare Daten enthält.

Bisher waren zur Erzeugung der Fehler Maschinensprache-Kenntnisse vonnöten. Der folgende Trick ist vielleicht auf den ersten Blick nicht »high level« genug für die Profi-Corner, dennoch möchten wir ihn Ihnen nicht vorenthalten. Es gibt nämlich einen genial einfachen Trick, notfalls auch in Basic einen äußerst wirkungsvollen Kopierschutz zu erzeugen.

Wir haben oben gesehen, daß nach jeder SYNC-Marke ein Kennbyte folgt, das den Beginn eines Headers oder eines Datenblocks ankündigt. Dieses Byte hat den Wert $07 oder $08. Diese beiden Werte werden beim Einschalten des Laufwerks ab $F294 in die 1541-Speicherzellen $47 (Inhalt: $07, Kennung für Datenblock) und $39 (Inhalt: $08, Kennzeichen für Blockheader) geschrieben. Änderungen in $39 sind nicht so wirkungsvoll, da das Laufwerk nur beim Formatieren die Blockheader schreibt. Diese Speicherzelle könnte man höchstens dazu verwenden, auf einer kompletten Diskettenseite ein anderes Header-Kennzeichen zu setzen und so eine ganze Diskette gegen Kopieren zu schützen.

Viel interessanter ist die Speicherzelle $47, die die Konstante $07 enthält. Uns hindert niemand, hier einen anderen Wert einzuschreiben. Das geht sogar von Basic aus:

OPEN 15,8,15
PRINT#15,"M-W" CHR$(71)CHR$(0)CHR$(1)CHR$(X)
CLOSE 15

Setzen Sie hier für X einen anderen Wert als 7 ein, wird es Ihnen nicht mehr gelingen, eine Ihrer »normalen« Disketten zu lesen: Das Drive gibt nur noch 22, READ ERRORs aus (Datenblock nicht gefunden). Erst wenn Sie wieder die 7 in die Speicherzelle 71 (dezimal) im RAM der 1541 schreiben, kann wieder normal gelesen werden.

Das schöne dabei ist nun, daß eine solche Änderung auch beim Schreiben berücksichtigt wird. Übertragen Sie beispielsweise eine 9 in diese Zelle, und speichern dann ein Programm (nicht ausprobieren!), wird das Laufwerk bei jedem Schreibzugriff auf Diskette die Datenblocks nicht mehr mit 7, sondern mit 9 markieren. Würden Sie das Laufwerk jetzt aus- und wieder einschalten, stünde wieder die 7 in der Speicherzelle. Ein unerfahrener oder nicht privilegierter Anwender könnte das so gespeicherte Programm jetzt nicht mehr lesen: Das Laufwerk sucht nach Datenblöcken, die mit 7 markiert sind, auf der Diskette steht aber die 9. Erst, wenn wieder die 9 in Speicherzelle $47 steht, kann das Programm normal geladen werden - im Prinzip. In der Praxis gibt es noch einen Pferdefuß (daher bitte nicht ausprobieren): Das Laufwerk schreibt ja beim Speichern eines Files auch in das Directory, und verwendet dabei die 9. Aus diesem Grund käme es zu Problemen beim Lesen des Inhaltsverzeichnisses, da einige Blocks des Directories mit $07 markiert sind, andere mit $09. Diese Technik eignet sich daher weniger zum Speichern ganzer Files als vielmehr für den Direktzugriff via Jobcodes oder Direktzugriff (U1, U2).

Einfach genial

Das Rezept sieht so aus: Bei der Herstellung einer kopiergeschützten Diskette wählt man beispielsweise den sonst vielleicht unbenutzten Track 1, Sektor 1. In die Floppy-Zelle 71 wird der falsche Wert 9 geschrieben. Sodann schreibt man ganz normal mit dem U2-Befehl einige wichtige Daten auf Track 1, Sektor 1. Das Laufwerk markiert diesen Block mit 9. Das Laufwerk soll jetzt wieder zurückgesetzt werden.

Es ist jetzt nicht mehr möglich, diesen Sektor zu lesen, ohne vorher die 9 in die Speicherzelle 71 geschrieben zu haben. Jeder Lesezugriff würde einen 22, READ ERROR bewirken. Das Lesen ist nur noch auf besondere Weise möglich:

Der Anwender das geschützte Programm ganz normal. Dieses schreibt die 9 in $47, liest Track 1, Sektor 1 und kontrolliert die gelesenen Daten mit dem Sollwert. Stimmt etwas nicht, wurde diese Diskette unerlaubt kopiert. Sonst sollte der normale Inhalt (7) der Speicherzelle wiederhergestellt werden, damit ab jetzt wieder normale Lese- und Schreibzugriffe auf die Scheibe möglich sind.

Die Güte eines solchen Schutzes hängt auch wesentlich von der Art der Daten ab, die in dem geschützten Sektor stehen. Im einfachsten Fall ein Text wie »OKAY, ICH BIN EINE ORIGINALDISKETTE«, der im Programm mit einer IF-Abfrage getestet wird. Ein Schurke wird aber diese Abfrage vielleicht finden und vernichten. Viel gemeiner ist es daher, wenn man ein kurzes Maschinenprogramm oder eine Subroutine oder andere Daten so codiert speichert, die für den Betrieb des geschützten Programms unbedingt erforderlich sind.

Sie werden kaum ein Kopierprogramm finden, das in der Lage ist, diese auf extrem einfache Weise erzeugte Manipulation zu vervielfältigen! (Ausnahme: sog. »Nibbler«).

Bei dieser Technik muß nur beachtet werden, daß das High-Nibble der Werte, die in die Speicherzellen $47 und notfalls $39 geschrieben werden, Null sein muß. Werte über $0F führen zu nicht behebbaren Störungen beim Lesen. Außerdem dürfen Sie zum Beispiel Datenblöcke nicht mit $08 markieren, da sie dann nicht mehr von Headern unterscheidbar wären. Fatale Störungen wären die Folge.

Soweit zu den Fehlern. Haben Sie schon einmal etwas von »Killertracks« gehört? Dieses anschauliche Wort steht für die Manipulation einer Spur, die sämtliche Sicherheitseinrichtungen des DOS durcheinanderbringt. Vielleicht hatten Sie schon einmal eine Diskette in der Hand, die folgendes Phänomen aufwies: Wenn Sie versuchten, einen Block auf einer bestimmten Spur zu lesen, ist der Lesekopf ornungsgemäß auf dieser positioniert worden. Danach hat der Controller mit dem Lesen des gewünschten Sektors begonnen - und nicht mehr aufgehört. Mit anderen Worten: Die 1541 las und las und las und...

Die Spur, die das gelesen werden sollte, hat offensichtlich dafür gesorgt, daß sich die Diskettenstation »aufgehängt« hat. Aber wie stellt man eine solche Falle, einen »Killertrack«, her? Was ist mit dem Track passiert, daß der Controller vollkommen »aus dem Häuschen« geraten ist?

Killertracks

Das folgende Mini-Programm ist die Lösung:

; Killertrack auf Track 1 anlegen
0500	JSR $FDA3	; Track löschen
0503	JMP $FD9E	; zur Jobschleife
0506	LDA #$01	; Track 1 löschen
0508	STA $0A	; Trackspeicher
050A	LDA #$E0	; Jobcode
050C	STA $02	; übergeben
050E	LDA $02	; Rückmeldung
0510	BMI $050E	; Ende abwarten
0512	RTS	; Programmende

Assemblieren Sie das Programm und legen es ab Adresse $500 im Floppyspeicher ab. Der Start erfolgt bei Adresse $506. Des Rätsels Lösung ist eigentlich sehr einfach: Die gesamte Spur besteht nur aus einer sehr langen SYNC-Markierung. Da diese Marke von der Leseelektronik speziell verarbeitet wird, verzögert sich die Arbeit der Station gewaltig, wenn eine solche »Dauer-SYNC-Markierung« auftritt. Da das Laufwerk bei Fehlern bis zu über 200 mal versucht, einen Block zu lesen, dehnt sich der Zeitraum, den sie bei Verzögerungen benötigt, stark aus. Bei einem Killertrack braucht die 1541 pro Leseversuch eine Unmenge an Zeit, was sich auch in dem langsamen Blink-Rhythmus der roten LED ausdrückt. Das Programm unterscheidet sich übrigens nur in der ersten Zeile von dem Listing, das wir zum Löschen einer Spur (Fehler 21) verwendet hatten. Statt der Routine ab $FE0E kommt hier die Routine $FDA3 zur Anwendung, die statt $55 diesmal 10240 mal $FF (Code für SYNC) auf Diskette schreibt.

Allein schon an den kleinen Anwendungen können Sie erkennen, wie vielseitig und vielfältig die Möglichkeiten sind, die einem in der Programmierung offenstehen. Wenn Sie intensiv mit der Floppystation arbeiten, werden Sie bald schon neue Anwendungsmöglichkeiten kennenlernen. Aus der Floppy 1541 läßt sich noch eine Menge herausholen, wobei der Kopierschutz sicher nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten darstellt.

Der GCR-Code

Vielleicht sind Ihnen schon einige Ungereimtheiten aufgefallen, was den Direktzugriff auf die Diskette betrifft. Erinnern Sie sich noch, als wir uns das erste Mal mit dem Schreiben von Daten auf Diskette beschäftigten? Dort wurden unter anderem die SYNC-Markierungen auf der Magnetscheibe besprochen, die dem Disc-Controller als Positionszeiger dienen.

Es wurde dabei erwähnt, daß eine SYNC-Markierung bei der Floppy 1541 aus mehreren, typisch fünf $FF-Bytes besteht, die hintereinander auf die Floppy geschrieben werden. Was ist aber, wenn ein Datenblock geschrieben werden soll, der nur aus $FF-Bytes besteht? Eigentlich müßten diese Bytes dann als SYNC-Marke wirken und den gesamten Schreib- und Lesebetrieb stören. Wie die Praxis zeigt, tritt dieser Fehler nicht auf. Auch bei mehreren Blöcken aus $FF-Bytes kommt es zu keinen Komplikationen. Bei der Konstruktion des Laufwerks hat man sich nämlich für eine Codierung der Daten entschieden, die eine Eindeutigkeit der Daten schafft. Die Codierung heißt »Group Code Recording« (GCR), zu deutsch etwa »gruppenweise codierte Aufzeichnung«.

Es stellt sich jetzt die Frage, was bei der GCR-Codierung passiert, damit eine Verwechslung zwischen SYNC- und Datenbytes unmöglich wird. Zur Beantwortung dieser Fragen muß ein wenig tiefer in das Lesen und Schreiben der Station eingedrungen werden.

Das Lesen von Bytes durch den Lesekopf steuert ein Timer des Disc-Controllers. Auf der Diskette selbst wird jedes 1-Bit physikalisch durch einen Wechsel der Magnetisierungsrichtung dargestellt, 0-Bits sind gekennzeichnet durch gleichbleinende Richtung der Magnetisierung. Das folgende Schema zeigt, was gemeint ist:

N/N            S/S  N/N       S/S            N/N
 *              *    *         *              *
 1    0    0    1    1    0    1    0    0    1

Dabei symbolisiert der Stern einen Magnetisierungswechsel. Soll ein Byte von Diskette gelesen werden, so wartet der Controller einfach die Zeitspanne ab, die zum Lesen von acht Bit erforderlich ist. Innerhalb dieser Zeit liest der Tonkopf eine gewisse Folge von Magnetisierungswechseln und Nicht-Magnetisierungswechseln. Dazu ein Beispiel: Auf der Diskette steht ein Byte mit dem Wert $55. Diese Zahl wird binär durch die Codefolge %01010101 dargestellt. Der Schreib-/Lesekopf stellt also während der Lesezeit die folgenden Magnetisierungswechsel fest: Magnetisierung wechselt nicht, wechselt, wechselt nicht, wechselt, wechselt nicht, wechselt, wechselt nicht und wechselt schließlich nochmal.

Das Erkennen eines Bits geschieht dabei völlig zeitgesteuert. Der Disk-Controller »weiß«, daß er zum Lesen eines Bits eine bestimmte Zeit warten muß. Danach gilt das Bit als gelesen, und es wird eine »1« oder »0« bereitgestellt, je nachdem, ob ein Magnetisierungswechsel stattgefunden hat oder nicht.

Praktisch könnte man das folgendermaßen umschreiben: Sie machen mit einem Freund eine Zeit von zehn Sekunden aus. Während dieser Zeit hat er dann die Aufgabe, entweder zu pfeifen oder nicht. Sie warten die zehn Sekunden ab. Hat er während dieser Zeit gepfiffen, dann entspricht das einem Magnetisierungswechsel, wenn nicht, dann einer »0«.

Da eine Diskette im Laufwerk nicht absolut gleichmäßig gedreht werden kann, sondern Drehzahlschwankungen unterliegt, muß noch für eine Kompensation der mechanischen Fehler gesorgt werden. Dazu wird der Timer, der die abzuwartende Zeit mißt, bei jedem Magnetisierungswechsel neu getriggert (gestellt). Ein »1«-Bit hat also nebem seinem Informationsgehalt noch die wichtige Aufgabe, Laufwerksschwankungen auszugleichen, um Lesefehler zu verhindern. Aus diesem Grund darf es zum Beispiel nicht passieren, daß mehrere Null-Bits hintereinander auf der Diskette stehen, da sonst zu lange keine Laufwerkskontrolle mehr stattfinden könnte.

Aber auch zu viele Einsen sind nicht gestattet, da mehr als acht »1«-Bit ein SYNC-Signal auslösen.

Zuviel und zuwenig ist ungesund

Aus den genannten Gründen werden alle Daten, die auf die Diskette geschrieben werden, vorher GCR-codiert. Mit diesem Verfahren schließt man aus, daß mehr als acht »1«-Bit oder mehr als zwei »0«-Bit hintereinander auf die Diskette geschrieben werden und so die Schreib- und Leseelektronik durcheinanderbringen. Einzig und allein die SYNC-Markierungen (mehr als acht Einsen) werden vom DOS uncodiert, also als $FF-Bytes auf die Platte geschrieben. Man kann also zwei Schreibarten auf Diskette unterscheiden:

1. Schreiben von Markierungen. Hier werden fünf $FF-Byte direkt nacheinander auf die Magnetscheibe geschrieben, um eine SYNC-Markierung zu bilden, die der Orientierung dient

2. Schreiben von Daten. In diesem Modus werden Byte-Inhalte softwaremäßig codiert, um sich von SYNC-Marken zu unterscheiden.

Sehen Sie sich folgende Tabelle an, die Umwandlungstabelle für die Konvertierung Binär nach GCR und umgekehrt.

@li:Hexadezimal	Binär	GCR
$0	0000	01010
$1	0001	01011
$2	0010	10010
$3	0011	10011
$4	0100	01110
$5	0101	01111
$6	0110	10110
$7	0111	10111
$8	1000	01001
$9	1001	11001
$A	1010	11010
$B	1011	11011
$C	1100	01101
$D	1101	11101
$E	1110	11110
$F	1111	10101

Wie Sie erkennen können, handelt es sich beim GCR-Code um einen 5-Bit-Code. Jedes 4-Bit-Nibble (Halbbit), das Sie umwandeln, wird zu einem adjungierten 5-Bit-GCR-Nibble. Ein Byte, das vorher aus acht Bit bestand, wird also durch die Codierung zehn Bit lang. Allgemein nimmt die Länge der codierten Daten um den Faktor 5/4 (1,25) zu. Deshalb ist die Handhabung der GCR-Bytes nicht ganz trivial. Wandeln Sie doch einmal 2 Byte in den GCR-Code um. Als Ergebnis gibt das »zweieinhalb« Bytes, die sicher schwer zu handhaben sind. Bei der GCR-Codierung geht man aus diesem Grund einen anderen Weg: Es werden immer vier Hex-Bytes in fünf GCR-Bytes gewandelt, und umgekehrt.

Rechnen wir das an einem Beispiel durch: Es sollen vier $FF-Byte verarbeitet werden, die also nicht direkt auf Diskette geschrieben werden dürften. $FF entspricht den Nibbles %1111 1111. Der Tabelle entnehmen wir das GCR-Äquivalent für %1111: Es lautet %10101 (unterste Zeile). Wir kommen zu folgendem Ergebnis:

@li:HEX	BINÄR	GCR-Code
$FF	1111 1111	10101 10101
$FF	1111 1111	10101 10101
$FF	1111 1111	10101 10101
$FF	1111 1111	10101 10101

Den binären GCR-Bitstrom 1010110101101011010110101101011010110101 (40 Bit) zerlege man jetzt nur noch in fünf Byte à 8 Bit. Dazu wird der Strom in zehn Gruppen zu je vier Bit aufgespalten:

1010 1101 = $AD
0110 1011 = $6B
0101 1010 = $5A
1101 0110 = $D6
1011 0101 = $B5

Vier $FF-Bytes werden also bei der GCR-Codierung in die fünf Bytes $AD, $6B, $5A, $D6 und $B5 gewandelt. Sie können sich davon überzeugen, daß diese fünf Bytes für den Controller absolut ungefährlich sind und die »Normen« erfüllen: Nicht mehr als zwei »0«-Bit und nicht mehr als acht »1«-Bit.

Um Ihnen die Umwandlung der Bytes zu erleichtern, haben wir ein Programm (Listing) geschrieben: Den »GCR-Master«. Geben Sie das Programm mit dem Checksummer ein. Gewandelt werden wahlweise vier Hex-Bytes in fünf GCR-Bytes oder umgekehrt. Geben Sie die Bytes durch Leerzeichen getrennt hexadezimal ein. Kann ein Byte nicht zurückgewandelt werden (beispielsweise fünf Nullbytes, es gibt auf der GCR-Seite der Tabelle keinen Eintrag für %00000), haben Sie eine unerlaubte GCR-Codefolge, die das Programm zurückweist. Die Floppystation hält für diesen Fall übrigens eine Fehlermeldung bereit, wobei umstritten ist, ob es der READ ERROR Nr. 22 oder Nr. 24 ist (siehe oben).

Im DOS existieren übrigens die folgenden Routinen zur GCR-Wandlung:

$F6D0: holt 4 Hexbytes aus $52 bis $55 und wandelt sie nach GCR. Die 5 entstehenden Bytes landen in dem Puffer, auf den $30/31 zeigt (Pufferzeiger $34).

$F78F: wandelt einen gesamten Puffer (Adresse in $30/31) in GCR-Werte und speichert diese in den Ausweichpuffer ($1BB bis $1FF) sowie den ursprünglichen Puffer zurück. Der Pufferinhalt vergrößert sich auf das ca. 1,25 fache (von 256 auf 324 Byte).

$F7E6: Wandelt 5 GCR-Bytes aus dem Puffer, auf den $30/31 zeigt (Pufferzeiger $34) in den Hexcode zurück. Die 4 Hexbytes werden in $52 bis $55 gespeichert.

$F8E0: Decodiert einen gesamten GCR-Puffer (Adresse $30/31) samt Ausweichpuffer ($1BB bis $1FF). Das Ergebnis wird in den Puffer zurückgeschrieben.

Der ultimative Disk-Monitor

Die Anwendungen dieser Routinen sind äußerst vielfältig. So können Sie diese Programme zum Beispiel für einen neuartigen Disk-Monitor verwenden, dessen Darstellung umschaltbar ist zwischen GCR-Bytes und normalen Hex-Bytes. Die einzigen Änderungen, die Sie dazu machen müssen, bestehen in der Umrechnung der Adressen für die Speicherbereiche im Computer und der Angabe neuer Parameter als Puffer- und Zeropage-Bereiche. Mit einem solchen Spezial-Monitor, den es unseres Wissens noch nicht gibt, könnten Sie Fehler und Killertracks selbst anlegen und beseitigen. Ihrer Phantasie, was die Möglichkeiten den Monitors angeht, sind außer dem Speicherplatz im Computer keine Grenzen gesetzt.

Durch die Verwendung der CGR-Codierung ergeben sich noch Konsequenzen. Wie sieht es beispielsweise in den Puffern der Station aus, wenn ein Puffer mit einem vollständigen Datenblock (256 Byte) gefüllt wurde und dieser aufgezeichnet werden soll? Für dieses Problem hat der Controller einen speziellen Ausweichpuffer mit einer Größe von 68 Byte. Er befindet sich an den Adressen $1BB bis $1FF. Wird nun beispielsweise der Datenblock in Puffer 1 ($400 bis $4FF) codiert, so werden die ersten 68 Byte in den GCR-Ausweichpuffer übernommen. Die restlichen Bytes stehen in Puffer 1.

Aus den 256 Byte an Informationen macht das DOS durch die Konvertierung 324 Byte, die inklusive Prüfsumme einen gesamten Datenblock darstellen. Natürlich werden auch die Parameter im Blockheader (Track- und Sektornummer, ID1 und ID2 sowie Prüfsumme und Kennbyte $08) vor dem Schreiben auf Diskette in GCR-Werte gewandelt, wobei der Blockheader dann mit den zwei Lücken-Byte auf eine Länge von zehn GCR-Byte anwächst, da der Header aus ursprünglich acht Hex-Werten bestand.

Zusammenfassend besteht ein Sektor auf Diskette aus den fünf Byte der ersten SYNC-Markierung; danach folgen die zehn Byte des Blockvorspanns. Vor der SYNC-Markierung des Datenblocks folgen noch neun $55-Byte, die der GCR-Norm entsprechen (%01010101010...) und direkt auf die Diskette geschrieben werden. Sie dienen als Pufferlücke, damit dem Disc-Controller Zeit bleibt, zwischen Schreiben und Lesen umzuschalten.

Nach den fünf Byte der SYNC-Markierung folgen die 324 Byte des Datenblocks inklusive dessen Checksumme und anschließend noch die Lücke zwischen zwei Sektoren, die erfahrungsgemäß zwischen acht und zwölf Byte lang ist. Wie Sie sehen, hat so ein Sektor also eine Länge von 361 bis 365 Byte auf der Platte.

Vielleicht kommt Ihnen auch noch einmal die Herstellung eines Killertracks in Erinnerung. Hier wird ein gesamter Track mit $FF vollgeschrieben und stellt so eine riesige SYNC-Markierung dar. Da eine solche Bitfolge aber unzulässig ist, kommt die Lese- und die Schreibelektronik der Station völlig aus dem Konzept; der Controller »stürzt ab«.

Ein wichtiger Hinweis sei an dieser Stelle noch einmal erlaubt: Wenn Sie Ihre frisch erworbenen Kenntnisse anwenden wollen, nehmen Sie sicherheitshalber eine nie eine wichtige Originaldiskette zum Üben. Wie Sie nun wissen, gibt es eine ganze Reihe an Möglichkeiten, den Inhalt einer Diskette zu »vergewaltigen«. Da manche Verunstaltung nur schwer rückgängig zu machen ist, experimentieren Sie mit einer Übrungsdiskette.

Wir sind nun am Ende unserer kleinen Tauchfahrt durch die Geheimnisse des Laufwerks angelangt und hoffen, Sie hatten trotz des nicht ganz leichten Stoffes auch ein wenig Spaß. Wenn Sie wollen, können Sie die Reise ja auf eigene Faust fortsetzen, denn sicher gibt es noch das eine oder andere interessante Detail zu entdecken. Ach ja, und nicht vergessen: Wir warten darauf, daß Sie einen Disk-Monitor programmieren, der auch direkt GCR-Code anzeigt. Vielleicht haben Sie ja auch erst aufgrund der Lektüre dieses Artikels Fragen, die Sie uns gern schreiben können.

(Nikolaus M. Heusler)

Bild. Aufbau eines Sektors einer mit der 1541 formatierten Diskette

Tabelle. Einige wichtige Speicherzellen zurm Hardware-Steuerung in der 1541

HINWEIS: Auf die beiden Tabellen wird im Artikel kein Bezug genommen. Kann daher beliebig gekürzt (oder verlängert) werden.

$1800	Port B (IEC-Port)
	Bit 0: Data in
	Bit 1: Data out
	Bit 2: Clock in
	Bit 3: Clock out
	Bit 4: ATN A (Ausgang)
	Bit 5,6: Geräteadresse
	Bit 7: ATN in
$1801	Port A (unbenutzt, evtl. Parallel-Port)
$1802	Datenrichtung Port B
$1803	Datenrichtung Port A
$1804-07	Timer A, B
$180D	IRQ-Flag
$1C00	Port B, Steuerport
	Bit 0: Schrittmotor Spule 0
	Bit 1: Schrittmotor Spule 1
	Bit 2: 1 = Laufwerksmotor an
	Bit 3: 1 = rote LED an
	Bit 4: 0 = Diskette schreibgeschützt
	Bit 5,6: Timersteuerung
	Bit 7: 0 = SYNC-Signal
$1C01	Port A: Daten vom/zum Tonkopf
$1C02	Datenrichtung Port B
$1C03	Datenrichtung Port A
$1C0C	PCR
	Bit 7,6: immer 1
	Bit 5: 1 = Eingabe (Lesen von Disk)
	       0 = Ausgabe (Schreiben auf Disk)

Tabelle. Nützliche Speicherzellen in der Zeropage der 1541

$00-04	Jobspeicher Puffer 0 bis 4
$06-0F	Speicher für Track/Sektor Puffer 0 bis 4
$12-13	ID
$16-1A	aktueller Blockheader:
	$16 ID erstes Zeichen
	$17 ID zweites Zeichen
	$18 Tracknummer
	$19 Sektornummer
	$1A Checksumme
$1C,1E	Flag für Diskettenwechsel
$20	Drive-Status
	Bit 4: 1 = Hauptmotor im Ausschaltmodus
	Bit 5: 1 = Hauptmotor an
	Bit 6: 1 = Schrittmotor-Anforderung
	Bit 7: 0 = Laufwerk bereit
$23	Flag C 64 (0) oder VC 20 (1)
$39	Konstante $08 (Blockheader-Kennung)
$3A	Prüfsumme für Datenblock
$42	Tracknummer für Kopfpositionierung
$43	maximale Sektorzahl für diesen Track
$47	Konstante $07 (Datenblock-Kennung)
$48	Verzögerungszähler für Hauptmotor ein/aus
$49	Speicher für Stackpointer
$4A	Schrittmotor-Anforderung (Anz. Schritte)
	Bit 7: 0 bewegt nach außen, 1 nach innen
	Bit 0-6: Anzahl der Halbspuren
$50	1 = Puffer liegt im GCR-Code vor
$51	Tracknummer bei Formatierung (FF = Standby)
$5E-64	Variablen für Schrittmotorsteuerung
$67	NMI-Flag
$68	0 = automatische Initialisierung bei 29, DISK ID MISMATCH
$69	»Interleave-Rate«, Sektorabstand bei Speicherung (normal: bei Dateien 10, bei Directory 3)
$6A	Anzahl Leseversuche eines Sektors (5)
	Bit 6: 0 = Kopf auf Halbspur
	Bit 7: 1 = Bump (Rattern bei Lesefehlern) gesperrt
$77	Gerätenummer +32 (Listen)
$78	Gerätenummer +64 (Talk)
$80	aktueller Track
$81	aktueller Sektor
$24F	Pufferbelegungstabelle, 1 = Puffer gesperrt
	Bit 0: Puffer 0
	...
	Bit 4: Puffer 4

Listing. Der GCR-Master

HINWEIS: Dieses Programm befindet sich auch auf der beiliegenden Diskette, kann also auch alternativ per Checksummer veröffentlicht werden. Bitte darauf achten, daß der Pfeil nach oben »« in Zeilen 136 und 224 richtig erscheinen.

10 REM GCR-MASTER
20 REM NIKOLAUS HEUSLER, XXXXXXXXXXXX XX, XXXXX XXXXX (11.93)
25 DIMD$(15):FORI=0TO15:READD$(I):NEXT
26 DATA 01010,01011,10010,10011,01110, 01111,10110,10111,01001,11001,11010
27 DATA 11011,01101,11101,11110,10101:A$="0123456789ABCDEF
30 PRINT:PRINT:PRINT:PRINT" A - WANDELN HEX -> GCR
40 PRINT" B - WANDELN GCR -> HEX
50 PRINT" C - ENDE
60 GETR$:IFR$="C"THENPRINT:END
70 IFR$="A"THEN100
80 IFR$="B"THEN200
90 GOTO60
100 WL=8:PRINT:PRINT"BITTE VIER HEXBYTES EINGEBEN!
110 PRINT"(Z.B. ED 34 27 58)":PRINT:INPUT"HEX";H$:GOSUB300
124 GC$="":FORX=1TO4:H1$=MID$(X$,X*2-1,1): H2$=MID$(X$,X*2,1)
128 H1=VAL(H1$):H2=VAL(H2$): IFH1=0ANDH1$<>"0"THENH1=ASC(H1$)-55
130 IFH2=0ANDH2$<>"0"THENH2=ASC(H2$)-55
131 IFH1>15ORH2>15ORH1<0ORH2<0THENPRINT:PRINT"FALSCHE EINGABE":RUN
132 GC$=GC$+D$(H1)+D$(H2):NEXT
134 FORX=1TO10:B=0:B$=MID$(GC$,X*4-3,4):FORY=0TO3
136 IFMID$(B$,Y+1,1)="1"THENB=B+2(3-Y)
138 NEXT:E$=E$+MID$(A$,B+1,1):IFX/2=INT(X/2)THENE$=E$+" "
140 NEXT:PRINT:PRINT"GCR: "E$:RUN
200 WL=10:PRINT:PRINT"BITTE FUENF GCR-BYTES EINGEBEN!
210 PRINT"(Z.B. F7 66 E9 5D E9)":PRINT
220 INPUT"GCR";H$:GOSUB300:GC$="":H$=X$
222 FORX=1TO10:X$= MID$(H$,X,1):XX=VAL(X$): IFXX=0ANDX$<>"0"THENXX=ASC(X$)-55
224 FORY=0TO3:YY=INT(XX/2(3-Y)):XX=XX-YY*2(3-Y):IFYYTHENGC$=GC$+"1":GOTO232
228 GC$=GC$+"0
232 NEXTY,X:HC$="":FORX=1TO8:X$=MID$(GC$,X*5-4,5): FORY=0TO15
234 IFX$<>D$(Y)THENNEXTY:PRINT:PRINT"CODE NICHT ERLAUBT!":RUN
236 HC$=HC$+MID$(A$,Y+1,1):IFX/2=INT(X/2)THENHC$=HC$+" "
238 NEXTX:PRINT:PRINT"HEX: "HC$:RUN
300 X$="":FORI=1TOLEN(H$):IFMID$(H$,I,1)<>" "THEN X$=X$+MID$(H$,I,1)
302 NEXT:IFLEN(X$)<>WL THENPRINT:PRINT"FALSCHE EINGABE":RUN
304 RETURN