2024年2月29日木曜日

X68000でBlueSCSIを使ってみる

修理したSASIポートでSxSIの力を借りてBlueSCSIを繋いでみました。BlueSCSIにはパリティを無効化する設定があり、もともとX68000+SxSIで動くという報告があったので、それの追試験と、容量の限界に対する詳しい情報についてです。

まずSxSIですが、はうさんのch30_omakeの最新版をこちらから頂き、SRAM常駐させてます。

Phantom搭載機なのでfull版を入れてます。これでSASIポートに繋がったSCSIデバイスからbootできるようになりますし、SxSIのドライバなどをconfig.sysに登録しなくてもSASIポート版SCSI IOCSが利用できる状態でbootします。この状態だと起動時にSCSI IOCSが見えるからデバイスドライバはhumanのやつが利用されるのかな?

ちなみにSCSI 0番からはbootできませんでした。デバイス名も取得できず名前が一覧に出ませんでした。本来SxSIでは番号を空けずに0番から受けてく事が推奨されているので、0番が使えないのは030_omakeの制限なのかもしれません。この点については詳しく調べずに0版はDynaPortをアサインしてしまいました。これについては今回は触れませんが、SCSIに繋がるWIFIポートになります。READ/WRITEしたものがイーサーネットに出入りするので、将来的にはNeptune互換で使えるようドライバを書きたいです。

で、今回詳しく記録に残すのはハードディスクやファイルシステムの容量関係の話。SxSIやSCSIで利用できる最大サイズやファイルシステムの限界の話です。

SCSI IOCSの仕様的にはブロックサイズ256B/512B/1024Bがサポートされているようです。指定可能な論理アドレスサイズ×ブロックサイズでアクセス可能なHDDの範囲が決まるので、一番大きな1024Bを設定するのが良いです。BlueSCSIではファイル名で指定するのでHD1_1024.HDAみたいなファイル名になります。

またSCSIではREAD6/WRITE6/SEEK6という21bitアドレス指定のコマンドグループと、READ10/WRITE10/SEEK10という32bitアドレス指定のコマンドグループがあります。これらはSCSI IOCSではREAD/WRITE/SEEKとREADEXT/WRITEEXT/SEEKEXTとしてAPI化されているようです。動作をみた感じではアクセスする範囲に応じて必要ならEXT系を利用して*10の方のコマンドが出てきており、32bitフルにアクセスできるのではないかと思います。つまり4GB x 1024Bなので4TBまではSCSI的にはアクセス可能。

一方でファイルシステム上の制限もあります。HumanはFAT16を採用しているため、クラスタアドレスは16bitで指定できる範囲に限られます。4GBの仮想HDDに対してformatコマンドを使って最大サイズのパーティションを確保したところ、クラスタサイズは65535Bでフォーマットされました。つまりは4GBフルに使えてます。また同じイメージをSxSIのscsiformatでフォーマットしたらクラスタサイズは倍の128KBになり、これも正しく使えているため、おそらく4GB以上のディスクでもクラスタサイズが適切に大きくなって扱える可能性が高いです。軽く確認した範囲では16GBを超えると認識時にセクタサイズが大きすぎると言われてリセットになります。これも厳密には16381MBが限界だったと思います。ただ、4GBが32bitで表現できる限界なので、これを超えるとアプリケーションレベルで色々なところに弊害が出てきます。例えばディスク空き容量なんかは正しく表示できなくなります。よって、安全に使うなら4GB(MB指定だと4095MB)で使うのが無難なのかなぁ、と思います。

あと実機上での利用では関係ないですが、BlueSCSIのイメージをDiskExplorerを使ってWindowsから読み書きしようとした場合、scsiformatでフォーマットしたイメージはパラメータを調整しても読めませんでした。SCSI搭載機でformatを使って初期化したイメージはプリセットで読めているので、scsiformatは避けるのが無難かもしれません。原因は深く追っていないので、倍になったクラスタサイズのせいかもしれず、別のサイズのイメージだったら違う結果になるかもしれません。またDiskExplorerも古いソフトなので32bitの4GB制約があるかもしれないので、イメージからのデータ読み書きには4GB以下のイメージを使うのが無難でしょう。

2024年2月28日水曜日

X68000 EXPERT SASIポートの修理

昨年にX68000 修理にて復活!という投稿をしました。

電源をATX電源化、電池はケース化したうえで交換、VRAMが1つ故障していたので交換したところまでが修理の内容でした。ハードディスクはXVIを使って吸い出したもののEXPERTのSASIポートではうまく動作しないままでした。今回はその残るSASIポートの修理についてのメモです。

SASIポート周りについてはOutside X68000付属の初代機の回路図が参考になります。各ポートの制御はIX0909というカスタムチップが1つ鎮座しており、ソフトに見えるレジスタはおそらくその中に入っています。SASIはハードでは制御らしい制御はなく、このカスタムがレジスタアクセスに応じて直接SASIバスの信号を出し入れし、その外にある回路はバッファ程度なので、壊れるとしたらカスタムかバッファに使われているロジックIC、後者なら交換で簡単に直せるはずです。

初代機とEXPERTではカスタムチップの型番とピン配置が少し違います。ロジックICも使っているピンが違ったりはするのですが、基本的には同じ構成です。データバスは74LS642で出し受けしており、双方向バッファの方向は外から入ってくるI/Oで決まりますが、開放時は出力方向になっています。制御信号のうち入力は74LS19がシュミットトリガーで受け、出力は74LS38でオープンコレクタ。すべての信号がロジックの内側は5V、外側は約3Vで動いており、抵抗で分圧したうえでpull-upされてます。

場所的には底面基板に各種IOやFM音源がいます。CPU側のメイン基板から来てるケーブルにバスが全部載っており、電源側の基板からは電源と各ポートの入出力が繋がってます。Sと書かれた2本線がサウンド出力で内蔵スピーカーに向かっているようです。

投稿でカスタムと642の場所を説明してますが、さらに38は642の右に2つ並んでる38のうち左側のものがSASIとカスタムの間にあるやつです。今回は642にあたりを付けて交換しましたが、制御がおかしい場合にはこの38を交換する必要があるかもしれません。他にはアレイ抵抗が壊れてショートしていないかなども注意した方が良いと思いますが、底面基板なので電源入れて直接電圧を確認するのは難しいです。もし怪しいと思ったら、外に出てるSASIポートの電圧で確認するのが良いと思います。

データバスに関してはソフトでレジスタ叩いて出力の変化を見るのが良いかもしれません。

カスタムは出力中でもピンの電位を読み出せるようです。つまり、書いた後に読んだ値が実際にカスタムと642の間のデータバスの電位になります。ここで値がおかしいようなら642が外向きになっていなかったり、バッファが死んで常にGNDやVCCに張り付いているような状況が疑われます。一部張り付いているなら642を、全部張り付いてるなら38から入ってるI/Oを疑うのが良いかもしれません。またこの値は反転した形でSASIのデータバスに出ますから、ポートの電圧を測る事で642経由で期待通りの信号が出てるか確認できます。bitの値が0なら約3V、1なら約0Vですね。

今回は交換するまでは良かったんですが、交換時にソケット化したせいでICの位置が高くなってしまいシールドに接触するという大失態を侵しました。場所的にまさにシールドが出っ張っている位置なので要注意です。C1とか81あたりしか書けなかったら同じことをやらかしてる可能性大(笑)

という事でSASIポートが直ったのでSxSIを使ってBlueSCSIを接続するわけですが、それはまた別のエントリで詳しく書こうと思います。

ちなみにSASIのバスを3Vで駆動しているけど、これは何もバスが3V論理だという事ではないようです。SCSIの仕様書をみると5Vも許容範囲ですし、EXPERTや初代の回路的にも5Vを受けられるように設計されてます。3Vでpull-upしているのはターミネーターの推奨値だからかな?初代機の抵抗値はSCSIリファレンスの分圧でターミネートする時の推奨値でした。EXPERTはもう少し小さい値で近い比率で分圧してたように思います(具体的な数字はメモしてなくて忘れてしまった)。

2024年1月12日金曜日

PC-9801RAにBlueSCSIを繋いでみた記録

年末年始、集めたまま火を入れてない物の中で、特に興味の高いものを整理してました。PC-9801RAもその中の一つ。8001もそうでしたが、NECのパソコンはほとんど触れずに来ていて、大学の時に譲ってもらったPC-486で(いや、それはNECじゃない……)少し曲を作ったりはしてたんですが、身内の手違いで破棄されてしまって(良くあるような悪い話ではない……はずです)。詳しい資料や当時の情報を持っていないので手探りで環境構築してます。

その中でも今となっては厄介なのがハードディスクの整備。とりあえず今から物理ドライブ使うのはデータ消失が怖いし、ネットワークないマシンだとデータのやり取りも大変。という事で、変換器使った何かを考えていたのですが、9801系で有名どころと思われる変換番長が半導体不足で在庫がない状況だったので、せっかくだから少し冒険。オープンソースなら最悪どうにでもなるだろって事でBlueSCSIを選びました。設計データまで公開されてるので自分で基板から作っても良いのですが、最初からそれだと問題切り分けが大変です。国内ではヤフオクで完成品を公式に扱ってる人がいるので、そちらをあたってみる事にしました。自分はmac用のDB25直差し用を購入してます。というのも、自分も元macユーザーで将来はそっちでも使いたいってのと、当時使ってたDB25 to アンフェノールハーフピッチのケーブルが手元に残っているのと、さらにDB25のオスメス変換器が安く売っていたのと。接続は

98本体(アンフェノールハーフメス)⇔ケーブル(アンフェノールハーフオス→DB25オス)⇔変換器(DB25メス→DB25メス)⇔BlueSCSI(DB25オス)

こんな感じ。手持ちが違う人は違うやつ選んだ方が良いかもしれません。

んでBlueSCSIなんですが、なんと元はたんぼ(TNB製作所)さんが作ったArdSCSinoだそうで。Arduinoで動いていたものがARM(STM32)に移植されArdSCSino-stm32となり、そこから派生してBlueSCSIが出てきたようです。現行のv2はSTM32から更にターゲットを変えて、Raspberry Pi Picoで動いてます。さらに最近ではPico Wを使うことでWIFI機能を使い、SCSIバス上に仮想ネットワークカードを繋げられるようです。この機能はホスト側でドライバを書く必要があるので、現状では開発者がメインターゲットにしてるMacintoshのみの機能かな、と思います。が、ゆくゆくは国産レトロ機でもドライバが出てくると面白そうです。

開発者が主にMacintoshユーザーなので、その他の環境への対応がどうなったのか心配なところでもあるのですが、対応してるSCSIコマンドは他のプロジェクトより多そうなので、最悪ちょっとコードいじればなんとかなりそうな感じがありますし、互換性リストではX68000なんかも入ってます。標準SCSIインタフェースでも動くし、旧機種のSASIでもSxSIを使えば本体改造なしで動きそうです(サンプルではパリティを無効にする設定が入ってます)。

で、詳しい経緯に興味ある人はこちらの一連のポストを見てもらうとして、とりあえず無事に動作したので設定をまとめようと思います。

98だとSCSI I/Fも大量に出てると思うのですが、自分が成功したのはIF-92Bになります。が、98固有の問題は内包してるので、他のボードでも状況は似たような感じじゃないかと思います。NEC純正はベンダー設定が必要かも。

[SCSI]
; Debug=1
; Vendor=NEC
System="Generic"
Quirks=0
DisableROMDrive=1
SectorsPerTrack=8
HeadsPerCylinder=32

この中で必須だと思われるのは最後の2つです。この辺りは98固有の事情に関係してるようで、SCSI BIOSのアドレス指定がLBAではなくCHSになっている事に起因するかと思います。これらの情報はNEC純正ではSCSI非標準の問い合わせで得るようですが、サードパーティー製や後期純正だと内部的にこれら8/32の値を想定して変換を行うようです。SCSI BIOSが純粋に全部の変換を行いLBAでディスクにアクセスしてるなら設定不要で動いても良さそうなのですが、少なくともIF-92Bではここを違う値にするとFORMAT.EXEが0除算で落ちるようになります。

また設定以外にディスクイメージも必要ですが、注意点としては

  • セクタサイズは512バイトにする事
  • イメージサイズは8×32×512の倍数にする事
  • 大きすぎると認識されないのでインタフェースの限界にあったサイズにする事
を満たす必要があります。セクタサイズはファイル名に埋め込むようになっているので注意が必要です(設定でBlockSizeを書いても良いかもしれませんが試してません)。この辺りはソースコード見れたので調査がはかどりました。やっぱりオープンソース選んで正解。

% dd if=/dev/zero of=HD0_512.hda bs=131072 count=4096

自分はこんな感じで作りました。Linuxやmacなら同様に、WindowsならWSL使えば同様にできるし、中身空で良いので他にも色々と方法はあるかと思います。

ちなみにcount=4096はIF-92B v1.10の限界っぽいです。サイズとしては512MBですね。1GBまで認識はするようなのですが、領域確保できるのが512Bまででした。巷では1.01や1.20も出回っているので、それぞれ限界は違うかと思います。1.20だと2GBまでいけるって話も見かけます。BIOSパッチ当てられれば良いんだけど、ここはホームグラウンドじゃないから、ひとまずこれで様子見です。

ちなみにボード自体もDIPSWがサウンドボードとぶつかっていて変更したり、画面に何も出ない設定になっていたり、そもそもコンデンサもげて挙動自体が怪しかったり……がスタート地点だったので、色々とリスト減らした上でなんとか正解にたどり着けた感じでした。