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Die Sache mit den Audiokabeln von CD-ROM Laufwerken

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Dieser kurze Beitrag ist ein kleiner Technik-historischer Abriss von Computern der PC- und Workstation-Ära der 1990er und frühen 2000er Jahre.

In den 90ern Jahren hielt bei den Computern der klassischen PC-Architektur, sowie den Workstations die CD-ROM als optischer Datenträger so langsam aber sicher Einzug. Auf die Vorteile dieser Speichertechnologie möchte ich aber auch gar nicht so detailliert eingehen. Nur so viel: die CD-ROM als Datenträger für Computer war die konsequente Weiterentwicklung der Audio-CD als akustisches Speichermedium im Jahr 1980. Und gerade die Eigenschaft der Audio-CD in Verbindung mit den CD-Laufwerkaen in den Computern ist der zentrale Aspekt, der in der vergangenen Woche für mich zum Stolperstein wurde.
Die physischen Eigenschaften der Compact Disc (kurz: CD) sind für die Speicherung von Computerdaten dieselben wie die der Audio-CD. Der Durchmesser des Mediums von 12 Zentimeter erlaubte schließlich, dass die Dimensionierung der Computerlaufwerke auf die üblichen 5,25″ Computer-Schächte möglich war. Andersrum gesagt, liegt es also nahe, mit diesen Laufwerken neben den CD-ROMs auch die Audio-CDs abspielen zu können. Allerdings gibt es hier schon einen technologischen Haken: Es reicht nämlich nicht, dass ein CD-ROM-Laufwerk lediglich mit dem Datenbus des Computers verbunden ist. Der Computer benötigt grundsätzlich zusätzlich eine Komponente, die komplexere Töne wiedergeben kann als über die recht simple Funktionalität des Systemlautsprechers. – Gerade in den 1990er Jahren war dafür in den meisten Fällen eine entsprechende Soundkarte zusätzlich nötig. Das Laufwerk muss unabhängig davon zusätzlich mit dem sogenannten Audio-Kabel zur Soundkarte verbunden sein. – Befindet sich der Sound-Chip auf dem Mainboard, muss dieses zusätzlich zum Datenbus mit diesem verbunden sein. – Bei diesem Audio-Kabel war in der Regel die Signalübertragung analog, es gab aber auch CD-ROM-Laufwerke, welche die Möglichkeit boten, die Audio-Signale digital zu übertragen. Das CD-ROM-Audiokabel befand sich aber immer auf der Rückseite des Laufwerks in das Innere des Computers hinein. Zusätzlich zu dem also „internen“ Audio-Kabel, boten die Laufwerke auf der Frontseite noch eine klassische 3,5 mm Klinkenbuchse zum Anschluss von gewöhnlichen Kopfhörern, eine kombinierte Play/Pause-Taste, sowie eine Lautstärkeregelung. Letztendlich war das interne Audio-Kabel rein technisch auch nichts anderes als eine Audio-Verbindung, wie man sie aus dem HiFi-Sektor kannte. War das CD-ROM-Laufwerk aus Platzgründen in einem zusätzlich eigenen Gehäuse außerhalb des eigentlichen Computers untergebracht, wurde das „interne“ Audio-Kabel zwischen den Gerätegehäusen letztendlich wieder mit Stereo-Cinch-Steckern realisiert. Und würde man nun das Computerlaufwerk rein ohne den Computer betrachten, – sehen wir davon mal ab, dass es dennoch über irgendeine Adapter-Konstruktion dafür mit 12 Volt Gleichstrom betrieben werden muss – sind diese CD-ROM-Laufwerke nichts anderes als reine CD-Player und benötigen zum Abspielen von Audio-CDs den restlichen Computer auch nicht.
Das erste Problem, was damals also bestand, war dies den Anwendern zu vermitteln sowie zu realisieren, wenn diese an ihrem PC ihre Musik-CDs nebenbei abspielen wollten.
Das zweite Problem bestand darin, wenn Hersteller ihre PCs mit einem CD-ROM-Laufwerk auslieferten und in diesen (noch) keine Soundkarte verbaut war, fehlte das Audio-Kabel, weil es schlicht kein Komponente gab, womit man das Kabel am anderen Ende hätte verbinden können. Soundkarten im Retail-Markt lag das Kabel nie bei. Bei Laufwerken im Retail-Bereich sollte es meiner Meinung nach immer in der Verpackung beigelegt gewesen sein.

Das Problem, über welches ich beim Bau eines Retro-PCs letzte Woche gestolpert bin, ist das der Steckverbindung des internen Audiokabels. Die Zeitspanne von heute zu meinem letzten Bau eines Multimedia-PCs ist nun auch schon so groß, dass ich mir schon gar nicht mehr über die physischen Steckernormen des internen Audiokabels bewusst war. Ich bin aktuell davon ausgegangen, dass die Steckverbindung des Kabels wie im ersten Foto die einzige war, weil die Form mir im Gedächtnis geblieben ist. Nur warum ist sie mir als einzige im Gedächtnis geblieben? Weil sie für optische Laufwerke mit ATA/ATAPI-Schnittstelle üblich war und ich in meiner PC-Technikpraxis aus ökonomischen Gründen vor Serial-ATA im Wesentlichen nur mit ATA/ATAPI (IDE) zu tun hatte.
Bei einem meiner derzeitigen Retro-PC Builds habe ich aber derzeit nur ein („rein lesendes“) CD-Laufwerk mit einer 50-poligen SCSI-Schnittstelle (andere BUS-Steckverbindungen wurden bei optischen SCSI-Laufwerke auch nie eingesetzt) zur Verfügung und möchte dieses auch erst einmal so weiterverwenden. Ich habe beim Einbau sofort gesehen, dass es nicht dieselbe mechanische Steckverbindung wie bei den ATAPI-Laufwerken ist. Stimmt, da gab es noch eine andere Form der Steckverbindungen, die ich ad-hoc nicht mehr im Gedächtnis hatte, aber elektronisch dasselbe macht. Beim Recherchieren der eBay-Gebote wurde mir allerdings schon klar, dass eine Bandbreite an mechanischen Steckverbindungen für die Audiokabel realisiert wurden, die im Grunde logisch und elektrisch dasselbe tun. Da bei einem Angebot die Buchse der Steckverbindungen am Laufwerk sehr ähnlich war und auch der Preis stimmte, habe ich bestellt und liefern lassen. Beim Einbau des Kabels musste ich dann wieder feststellen, dass das Ganze nicht passte. So hat nämlich der Stecker der Verbindung am Laufwerk beim wirklich sehr genauem Hinsehen nur 3 Pins mit umschließenden Rahmen, aber die Buchse am Kabel ist mechanisch für vier Pins vorgesehen, was das Verbinden unmöglich machte. Also erneut bei eBay die Gebote durch gesichtet, bis ich ein Audio-Kabel gefunden hatte, bei welchem sich an einem Ende eine 3-Pin-Buchse befindet. Von der Größe, Rahmen, Lochabstand, sowie dem Lochdurchmesser passt die 3-Pin-Buchse zwar nun auf den 3-Pin-Stecker des Laufwerks, … aber sie passt auch wieder nicht hundertprozentig bezüglich der mechanischen Umsetzung der Arretierung! 😕

Computer Audiokabel für CD-ROM Laufwerke
4-Pin Audiokabel oft bei IDE-Laufwerke

Durch meine Recherche für den Erwerb der Audio-Kabel für meine Retro-Computer musste ich also nun feststellen, dass es mehrere Typen von Steckverbindungen über die Iterationen an Laufwerken gab.
Der im ersten Foto mit ‚a‘ markierten Steckverbindungstyp ist sehr flach, für 4 Pins ausgelegt und ich habe ihn in meiner Praxis bisher nur bei Laufwerken mit ATA/ATAPI-Schnittstelle (IDE) gesehen und in Verwendung gehabt. Darüber hinaus gab es drei weitere Formen, wie im zweiten Foto zu sehen, die mir bis jetzt nicht (mehr) bekannt waren.
Der mit dem Buchstaben ‚c‘ markierte Steckverbindungstyp ist der Kasus Knacksus, der mich in der vergangenen Woche so verzweifeln ließ und mich zu diesem Blog-Beitrag veranlasste. Eine kleinere, 3-polige Steckverbindungen, die wohl bei CD-ROM-Laufwerken mit SCSI-Schnittstelle verbreitet war. Zumindest bei meinen beiden Laufwerken von Toshiba (XM—6401B und XM-3801B).

Computer Audiokabel für CD-ROM Laufwerke
Weitere Steckverbindungen bei Audio-Kabeln

Im Rahmen des Verfassens dieses Beitrags habe ich auch mal in meiner Foto-Sammlung gestöbert und das Bild mit den I/O-Ports meines ersten eigenen CD-ROM-Laufwerks in meinem 486-PC herausgesucht. Dabei muss man aber auch erwähnen, dass es sich ein SONY CDU 33A-01 handelt. Das heißt, dieses Model, welches SONY im Jahr 1994 als Laufwerk mit einer 2-fachen-Lesegeschwindigkeit im Markt eingeführt hatte, wurde weder über den SCSI-Bus, noch über die ATAPI-Schnittstelle mit dem PC-System verbunden, sondern es kam ein von SONY eigenes, proprietäres Bus-Interface mit der von den Diskettenlaufwerken bekannten 34-poligen Wannensteckverbindung zum Einsatz. Auch wenn also die selben Flachbandkabel wie bei den 5,25″- und 3,5″-Diskettenlaufwerken verwendet werden musste, hatte der Bus nichts mit den Disketten-Controller-Protokoll zu tun. Als Bus musste eine eigens von SONY vertriebenen 8-Bit ISA Interface-Karte eingesetzt werden, oder man konnte das Laufwerk auch an das SONY CD-ROM-Interface vieler 16-Bit ISA-Soundkarten betreiben. Thomas vom YouTube-Kanal Tuhl Teim DE hat in seiner Tuhlteim-Pedia nochmals alle Eigenschaften dieses Laufwerks in einem eigenen Beitrag zusammengefasst. Was ich mit dieser Ausschweifung aber sagen möchte, ist, dass zumindest dieses SONY-Laufwerk für das Audiokabel die in meinem zweiten Foto mit ‚d‘ markierte Steckverbindung Verwendung fand. Sie gehört als dritte auch zu den 4-poligen und ähnelt mechanisch etwas der 5-Volt Molex-Steckverbindung.

SONY CDU33A-01 – I/O Ports

Für die Verbindung an Soundkarte oder PC-Mainboard habe ich neben den von mir als ‚a‘ markierten Steckverbindungstyp auch einen Typ wie den von mir als ‚b‘ markierten wahrgenommen.

Wie ein Standard definiert ist, was als Standard definiert wird, und was als Standard oft angesehen wird, ist immer so eine Sache. Ob bei der Entwicklung der CD-ROM-Laufwerke für Computer hinweg überhaupt ein einheitlicher Standard für das Audio-Kabel geschaffen wurde, ist mir bis jetzt nicht klar. Vielleicht gibt es aber zu der Thematik irgendwo noch Informationen, beziehungsweise jemand kann mich mit Informationen versorgen. Jedenfalls habe ich nun vier unterschiedliche Typen von Steckverbindungen gezählt. Bei den von mir in meinem speziellen Retro-PC verwendeten Audio-Kabel war das Verbindungsende zum Laufwerk hin über eine W-Weiche gelöst um unterschiedliche Steckverbindungstypen abdecken zu können. (Ja! Quasi ein Y-Kabel mit einer weiteren Abzweigung.) Im Markt gab und gibt es auch weiterhin Audio-Kabel mit recht unterschiedlichen Kombinationen der mechanischen Steckverbindungstypen sowohl hin zum Laufwerk, als auch zwei Möglichkeiten zur Systemeinheit.

Ein weiterer Aspekt, der mir bei den 4-poligen Steckverbindungen etwas unklar ist, wieso bei diesen überhaupt 4-polig eingeführt wurden. Letztendlich werden nur drei der vier Adern benötigt. Denn wie schon gesagt, ist so ein internes Audio-Kabel nichts anderes wie eine Stereo-Klinkenverbindung mit jeweils einer Ader für das linke und rechte Tonsignal und einer Masseleitung. Der vierte Pol wird nie verwendet und ist folglich auch nie verbunden.

Ab etwa Mitte der 2000er Jahre verschwand die Stereo-Klinkenverbindung mitsamt der Lautstärkeregelung und den Play-/Next-Knöpfen von der Frontseite der Laufwerke langsam. Der Grund war, dass es zu dieser Zeit einfach zunehmend kein Bedarf vorhanden war, seine Audio-CDs an einem Computer abspielen zu wollen. Stattdessen waren zu dieser Zeit bereits diverse komprimierte Audio-Formate wie MPEG Audio Layer 3, Windows Media Audio und andere weit verbreitet sowie akzeptiert. Und auch Audio-Dateiformate mit verlustfreier Kompression sollten bald zunehmend Verbreitung im Multi-Media-Bereich bei Endkunden finden, so dass viele Musik-CD-Sammlung anfingen zu rippen.
Mit der Verbreitung der Serial-ATA Schnittstelle bei optischen Computer-Laufwerken, welche allgemein die bisherigen ATA/ATAPI- und SCSI-Schnittstellen ablöste, verschwand auch der Anschluss für das CD-ROM-Audiokabel an der Rückseite der Laufwerke.

Dies bringt mich noch zu ein paar Worten zur Software.:
Neben der Wiedergabe reiner Audio-CDs in der Red Book Spezifikation (Teil der sogenannten Rainbow Books) an Computern parallel zum klassischen HiFi-Bereich, war es üblich, dass Compact Discs für Programme mit Multi-Media-Inhalten – zum Beispiel komplexere Tonstücke bei Computerspielen – nach der Blue Book Spezifikation produziert wurden. Das heißt, dass es sich um eine Compct Disc handelt, die eine erste Session mit bis zu 98 Tracks für (HiFi-) Audiodaten und eine zweite Session mit den computerlesbare Daten handelt. Da die Rechenleistung von PCs und Workstations in den 1990er Jahren noch nicht ausreichend war um komprimierte Multi-Media-Dateien hoher Wiedergabequalität auch zeitkritisch wiedergeben zu können, wurde zum Beispiel unter anderem die Hintergrundmusik bei PC-Spielen als Audio-Tracks in die erste Session der CD verlagert. Konträr dazu benötigten die (komprimierten) Computerprogrammdaten selten die volle Speicherkapazität, die die CD allgemein bot und wurden deshalb in die zweite Session der CD verlagert. Bekannte PC-Spiele, bei der die Entwickler auf dieses Speicherverfahren mit der Compact Disc zurückgriffen, sind Grand Theft Audo von DMA Design und Hexen 2 von Raven Software aus dem Jahr 1997, sowie Half-Life von Valve von 1998. Hatte Lucas Arts für Loom ergänzend zur Spielgeschichte das Hörspiel in der 1990 erschienen Diskettenversion noch als separate Musikkassette in der Box beigelegt, wurde es in den späteren CD-Verkaufsauflagen in der Audio-Session der Disc mit untergebracht.

Nachtrag:
Der bereits erwähnte Thomas vom YouTube-Kanal Tuhl Teim DE hatte das Konstrukt, dass ein CD-ROM-Laufwerk ohne den restlichen Computer auch als CD-Player verwendet werden kann, mal in einem eigenen Video demonstriert. Wenn ich aber Bedarf habe, meine CDs abzuspielen und mir ein Abspielgerät dafür fehlt, würde ich dennoch nicht auf ein entsprechendes Computer-Laufwerk zurück greifen wollen und stattdessen mir einen vernünftigen Standd-alone-Player anschaffen, der in der Bedienung deutlich komfortabler ist. Wenn eine Person noch ein CD-ROM Laufwerk irgendwo herumliegen hat und absolut keine Verwendung dafür hat, sollte sie es lieber in die Retro-Computing-Gemeinde spenden.

Werft euer altes CD-Laufwerk nicht in den Schrott – CD-ROM Laufwerke sind auch nichts weiteres als HiFi CD-Player

Links:

GOTEK USB Floppy-Emulator

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Im vergangenen November hatte ich mir für meine be quiet! Bastel- und Retro-Workstation einen 3,5″ USB Floppy Emulator über das Internet bestellt gehabt. Hintergrund ist, dass wenn ich an der Workstation andere Versionen von Betriebssystemen (zum Beispiel DOS, Windows et cetera), welche ursprünglich mal mit Disketten ausgeliefert wurden, ausprobieren und installieren möchte, ich die aus dem Internet bezogenen Disketten-Images nicht erst auf leere Disketten übertragen muss. Diese Prozedur vor der Installation durchzuführen, ist sonst immer sehr zeitaufwendig.
Der Aufbau und das Funktionsprinzip eines USB Floppy-Emulators ist recht einfach. Der Floppy-Emulator, der die Größe eines handelsüblichen 3,5″-Diskettenlaufwerk für Disketten bis 2,88 MB besitzt, ist über das 34-polige Flachbandkabel mit dem Floppy-Controller, sowie mit einem 4-Pin Molex-Kabel mit dem PC-Netzteil für die Stromversorgung verbunden. Die GOTEK USB Floppy-Emulatoren besitzen an der Frontseite einen USB-A Port, in welchen ein USB-Stick mit den Disketten-Images eingesteckt wird, zwei kleine Taster, mit welchen das gewünschte Image ausgewählt wird, eine numerische LED-Anzeige aus drei 7-Segment LEDs, welche die Nummer des gewählten Disketten-Image anzeigen, sowie eine kleine LED für den Lese-/Schreibzugriff auf das gewählte Disketten-Image.
Es gibt auch Floppy-Emulatoren, die statt den 34-Pin- und Molex-Anschlüssen eine Micro-USB-Buchse besitzen. Damit kann der Emulator an einen freien USB-A Port des Computers angeschlossen werden und dieser wird als USB-Diskettenlaufwerk vom Computer erkannt.

In erster Linie wurden die Floppy-Emulatoren für ältere Computer, elektrische Klaviere (elektr. Orgeln, (MIDI-) Keyboards) und Maschinen der industriellen Automatisierung (z.B.: Strick-, CNC- oder Fräsmaschinen) entwickelt. Diese älteren Geräte können aufgrund der Kosten, der Anforderung nach kontinuierlicher Verfügbarkeit oder nicht verfügbarer Upgrades schwer zu ersetzen oder aufzurüsten sein. Ein ordnungsgemäßer Betrieb kann erfordern, dass Betriebssystem, Software und Daten von und auf Disketten gelesen und geschrieben werden, was Benutzer dazu zwingt, Diskettenlaufwerke auf unterstützenden Systemen zu unterhalten. Allerdings werden inzwischen so gut wie keine Disketten mehr produziert, oder die in den Geräten verbauten Diskettenlaufwerke gehen mit der langen Nutzungsdauer kaputt. Im Computerzeitalter, in dem im Desktop- und Office-Bereich Disketten schon längst von USB-Sticks verdrängt und Mikrocontroller immer leistungsfähiger, sowie billiger wurden, war die Entwicklung von einem „Diskettenlaufwerk“, welches dieses nur emuliert und auf einen einzelnen Datenspeicher mit deutlich mehr als nur 2,88 Megabyte zum Speichern von Dutzenden Disketten zurückgreift, eine sehr pfiffige Idee.

GOTEK Floppy-Emulator mit 5,25″ Einbaurahmen und 5 Volt SATA zu Molex Adapter

Zu dem GOTEK USB Floppy-Emulator musste ich mir noch einen 5,25″ Einbaurahmen für ein 3,5″ Laufwerk mitbestellen, da das be quiet! Gehäuse nur drei Einbauschächte für 5,25″ Laufwerke besitzt. Beim Einbau des Floppy-Emulators in den Einbaurahmen hat sich aber herausgestellt, dass bei der Frontblende des Floppy-Emulators nicht sonderlich auf korrekte Maße geachtet wurde. Hier musste ich nachträglich mit einer Feile den überstehenden Kunststoff zu Leibe rücken. Ich habe mir für ein weiteres Retro-PC-Projekt (ein Blog-Artikel wird noch folgen) einen weiteren GOTEK USB Floppy-Emulator bestellt. Beim Versuch, diesen statt des ersten gekauften Emulators in den 5,25″ Einbaurahmen einzusetzen, stieß ich an den selben Seiten des Emulators wieder an überstehenden Kunststoff. Letztendlich stammen alle GOTEK USB Floppy-Emulatoren aus derselben chinesischen Produktionsstraße, wobei bei der Erstellung der Gussform für die Frontblenden der Emulatoren bereits bei den Maßen unsauber gearbeitet wurde. Auch hier musste ich mit einer Feile nachhelfen.

Je nach Handelsname des GOTEK USB Floppy-Emulators bekommt man noch eine Mini-CD mit einem Durchmesser von 8 Zentimeter mitgeliefert, auf der sich Software und Dokumentationsmaterial befindet, die aber eher unbrauchbar ist. – Allein schon deswegen, weil das meiste Material in Mandarin-chinesischer Sprache vorliegt.

Eingebauter GOTEK Floppy-Emulator

Was dem GOTEK USB Floppy-Emulator grundsätzlich fehlt, ist eine vernünftige Managementsoftware für die Disketten-Images. Je nach Speicherkapazität des USB-Sticks kann der Floppy-Emulator bis zu 1000 virtuelle Disketten verwalten. Leider ist es aber nicht damit getan, dass man einfach die Image-Dateien mit dem Dateimanager auf einen USB-Stick kopiert. Der USB-Stick muss mit einem speziellen Diskettenmanager formatiert und verwaltet werden. Steckt man den USB-Stick dann normal an einen Computer ohne Verwendung eines Diskettenmanagers, so hat man nur Zugriff auf die erste virtuelle Diskette (Diskette 0). Für den Zugriff auf alle weiteren virtuellen Disketten ist wieder die Verwendung des Diskettenmanagers nötig.
Eine sehr praktische Diskettenmanagement-Software ist das kostenlose Batch Manage Tool USB Floppy Emulator V1.40i vom deutschen Entwickler ipcas. Das Programm läuft auf Windows-PCs und ist bis zu Windows 10 kompatibel. Der einzige Nachteil von dem Programm ist aber, dass maximal nur 100 Disketten je USB-Stick verwaltet werden können.

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Fundstück – Seagate ST446452W 5,25″ Festplatte

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Nachdem im vergangenen Herbst beim Ausmustern und Entrümpeln alter IT-Hardware noch ein externes SCSI-Gehäuse mit einer 3,5″ Festplatte durch meine Hände gewandert ist, hat in der Woche vor den Weihnachtsfeiertagen tatsächlich eine SCSI-Festplatte im Formfaktor 5,25″, voller Bauhöhe – also die Höhe von zwei übereinander gestapelten CD/DVD-Laufwerken – den Weg zum Elektroschrott gefunden.

Seagate ST446452W HDD

Ich kann mich noch gut daran erinnern, dass die Firma Quantum Corporation im Jahr 1996 mit der Festplattenreihe Quantum Bigfoot Laufwerke zu niedrigen Preisen für die IDE-/ATAPI-Schnittstelle mit höheren Speicherkapazitäten in den Markt eingeführt hatte. Man wollte damit auch gezielt dem niedrigpreisigen PC-Markt Festplattenlaufwerken mit höherer Speicherkapazität anbieten. Das erste Modell im Frühjahr 1996 hatte eine Speicherkapazität von 1,2 Gigabyte. Bis in die späten 1990er Jahre wurden Laufwerke mit Kapazitäten von bis zu 19,2 Gigabyte angeboten. Die Laufwerke konnten deshalb zu deutlich niedrigeren Preisen produziert werden, da Quantum die Kapazitäten je Laufwerk dadurch erhöhte, in dem sie nicht die Datendichte auf den Plattern erhöhte, sondern aus dem bereits fest etablierten 3,5″ Formfaktor wieder auf den 5,25″ Formfaktor für diese Modellreihe wechselte. Dadurch wurde einfach die physische beschreibbare Fläche je Platter-Seite bei gleicher Datendichte wie die der 3,5″ Laufwerke vergrößert und es können so mehr Daten gespeichert werden. Die Höhe dieser 5,25″ Laufwerke wurde aber auf die der 3,5″ Laufwerke belassen, sodass sie im Gegensatz zu den 5,25″ Festplattenlaufwerke in den 1980er Jahren noch nicht mal die Höhe dieser mit halber Bauhöhe erreichten und in die moderneren PC-Gehäuse auch eingebaut werden konnten. Allerdings erreichten die Laufwerke der Quantum Bigfoot Serien eher nur unterdurchschnittliche Leistungswerte, da die Umdrehungsgeschwindigkeiten mit etwa 3600 U/min zu Anfangs gering und die Zugriffszeiten recht groß waren. Außerdem waren sie laut. Zumindest bei Laufwerken mit IDE-/ATAPI-Schnittstelle war Quantum der einzige Laufwerkshersteller, der diesen Weg zurück zu physisch größeren Laufwerke für einige Zeit ging.

Als mir Mitte Dezember letzten Jahres aber dann diese 5,25″ SCSI-Festplatte mit voller Bauhöhe in die Augen fiel, war für mich schon sehr auffällig, wie modern und hochintegriert die Platine für die Steuerelektronik wirkte. Es kann sich also auf alle Fälle nicht um ein Laufwerk handeln, welches aus der ersten Hälfte der 1990er oder gar aus den 1980er Jahren stammt. Die Platine wirkt auch deutlich hochwertiger als die der IDE-/ATAPI-Laufwerke aus den 1990er Jahren. Die Wide-SCSI Schnittstelle wurde mit dem SCSI-2 Standard bereits ab 1989 spezifiziert, Laufwerke mit 68-Pin Controller-Kabel waren aber erst ab 1995 verfügbar. Meine Recherche über das Modell ergab, dass es sich um eine Seagate ST446452W mit einer Speicherkapazität von 62 Gigabyte unformatierter, beziehungsweise 47 Gigabyte formatierter Speicherkapazität handelt. Neben der 68 Pin Ultra SCSI-Schnittstelle besitzt das Laufwerk einen 4.096 Kilobyte großen Cache und arbeitet mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 5.357 U/min. Bei meiner Recherche bin ich auf ein Support-Dokument für dieses Festplattenmodell gestoßen, dessen erste Version im Februar 1998 durch Seagate veröffentlicht wurde. Leider konnte ich aber bisher keine Informationen darüber finden, zu welchen Preisen diese Festplatte bei Markteinführung angeboten wurde. Da der Straßenpreis einer Seagate ST19171N mit einer Speicherkapazität von 9,1 Gigabyte formatiert im Herbst 1997 noch bei etwa 2049,- DM lag, mag man sich nicht ausmalen, wie viel dieses 47 Gigabyte-Laufwerk bei Markteinführung zu dieser Zeit gekostet haben mag.
Prinzipiell muss man wohl konstatieren, dass es in einem Enterprise-Markt für große Speichersysteme wohl Bedarf für Anwendungsfälle gegeben haben muss, dass Seagate dazu veranlasste im Jahr 1997/98 ein Laufwerk mit 47 Gigabyte anzubieten. Allerdings war es zu der Zeit nicht möglich, Laufwerke mit einer auch nur annähernden hohen Speicherkapazität im 3,5″ Formfaktor zu produzieren. So war Seagate also gezwungen, wieder auf den Formfaktor 5,25″ und voller Bauhöhe auszuweichen.

Seagate ST446452W HDD (geöffnet)

Bei dem Laufwerk, welches nun bei uns im Elektroschrott landete, war jemand schon lange zuvor so neugierig gewesen, dass der Deckel des Laufwerks aufgeschraubt wurde, um das Innenleben zu Gesicht zu bekommen. Sowohl die Schrauben für die Gehäuseabdeckung, als auch das Staubfilterkissen für den Luftdruckausgleich fehlen bereits und die Platter haben auch schon gut Staub angesetzt. Letztlich mangels eines 68-Pin-Kabels ist es also auch keine gute Idee mehr, zu versuchen dieses Laufwerk nochmals in Betrieb zu nehmen. Ich bin aber aktuell immer noch auf der Suche nach einem wirklich schönen Plätzchen, wo sich dieser jetzt historische Datenträger als Ausstellungsstück gut macht.

Update 14. März 2022 20:51 Uhr:

Gestern habe ich mal wieder in Bezug von Festplatten im deutschen Wikipedia-Artikel etwas recherchiert und gestöbert. Das Gute am deutschen Wikipedia-Artikel zum Festplattenlaufwerk ist, dass es im Abschnitt zur Geschichte eine Tabelle über die ‚Entwicklung der Speicherkapazitäten der verschiedenen Baugrößen‘ gibt. In dieser Tabelle wird die Seagate ST446452W als letzten Meilenstein in der Entwicklung von 5,25″-Laufwerken genannt. Aus der Tabelle ist heraus zu lesen, dass nach dieser keine weiteren Festplattenmodelle im 5,25″-Format mehr entwickelt wurden. Als Quelle für die ST446452W wird dazu noch auf eine heise-Online-Meldung vom 14. November 1997 verwiesen. In dieser hieß es, dass Seagate schon Testexemplare der Festplatte mit Veröffentlichung der Meldung begann auszuliefern, die Produktion größerer Stückzahlen startete dann ab dem 1. Quartal 1998. Als Preis gab Seagate 2995,- US-Dollar für ein Laufwerk an. Ich habe also dann mal recherchiert, wie der durchschnittliche Wechselkurs von US-Dollar zur Deutschen Mark im Januar 1998 war und bin bei etwa 1,814 DM je US-Dollar auf einen theoretischen Kaufpreis von 5435.70 DM gekommen. Für knapp 5500,- DM einschließlich Mehrwertsteuer hat man als Endverbraucher entweder einen sehr hochwertigen PC als reine Zentraleinheit ohne Peripherie oder ein gutes, recht umfangreiches Komplettpaket bekommen.

Links:

be quit! Bastel- und Retro-Workstation

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In meinem Blog-Artikel zu dem 5,25″ Diskettenlaufwerk habe ich es ja bereits angesprochen, dass ich im vergangenen Winter wegen der Corona-Pandemiemaßnahmen durch YouTube auch ein bisschen in das Retro-PC-Loch gefallen bin. Hauptmotivation war, dass ich wieder einen PC mit einem entsprechenden Laufwerk für meinen alten 5,25″ Disketten habe. Und wie ich auch bereits geschrieben habe, waren die Anschaffungskosten für ein funktionierendes Diskettenlaufwerk durch das Lehrgeld sehr hoch.
Ich bin bei meiner weiteren Recherche unter den YouTubern auf ein Video gestoßen, wo jemand mit einem Gigabyte Mainboard für die Intel Core 2 Duo Plattform erfolgreich unter Windows 10 ein Diskettenlaufwerk mit 1,2 MB High Density Disketten in Betrieb nehmen, die Medien auslesen und wieder beschreiben konnte. Das Mainboard, welches da konkret zum Einsatz gekommen war, ist das Gigabyte GA-965P-DS3 mit dem Intel P965 Chipsatz aus dem Jahr 2006.

Prinzipiell muss man sagen, dass die Mainboard-Chipsätze für die Prozessoren ab der Intel-Core- und ab etwa der AMD K9 Architektur nur noch ein 1 Laufwerk unterstützten statt wie bei den vorigen 2. Der gute Aspekt an der Sache ist aber, dass alle Chipsätze noch die 5,25″ Laufwerke für 360 Kilobyte Disketten mit Double Density ansprechen können. Das Betreiben von zwei 5,25″-, zwei 3,5″- oder je ein 5,25″ und ein 3,5″-Laufwerk geht nicht mehr. Außerdem haben die Mainboard-Herstelle ab den späten 1990er Jahre nur noch Floppy-Kabel beigelegt, mit denen nur eines der kleinen 3,5″ Laufwerke an den Mainboard-Controller angeschlossen werden konnten, obwohl dieser immer noch für zwei Laufwerke abwärtskompatibel war. Entsprechende Floppy-Kabel für den Anschluss der großen 5,25″ Laufwerke müssen also seitdem über den Gebrauchtmarkt oder Fachhandel bezogen werden. Bezüglich der Arbeit mit den 3,5″ Disketten (sowohl DD- als och HD-Medien) stellt dies kein Problem dar, da viele BIOSe und UEFIs nach wie vor externe Laufwerke über die USB-Schnittstelle unterstützen und auch von diesen aus booten können. So ist es in der Konsequenz unter bestimmten Einschränkungen immer noch möglich, ein MS-DOS, Digital Research DOS oder IBM PC-DOS von Diskette zu starten und auf ein internes Festspeichermedium zu installieren.

Die letzten Mainboards für Intel-Prozessoren, die noch einen Disketten-Controller besaßen, waren welche für die erste Intel Core i Generation (Nehalem-Architektur) mit den Prozessor-Sockeln LGA1156 und LGA1366. Die letzten Mainboards mit Chpsätzen, die noch IDE- und Disketten-Controller für AMD-Prozessoren besaßen, waren einige mit dem AM3+ Sockel bis in das Jahr 2014. Die Mainboards mit den genannten Sockeln würden für mich die Schnittmenge mit der maximal möglichen Leistung für den PC in Kombination eines noch verfügbaren Disketten- und IDE Festplatten-Controller bieten. Das Problem dabei ist aber, dass der Markt gebrauchte Komponenten, diese Mainboards zu vernünftigen Preisen erst einmal auch hergeben muss. – Wenn überhaupt! Und dann hat man im Zweifel erst einmal nur das Mainboard. Es muss dann noch in eine passende CPU mit Kühlkörper und Lüfter, sowie Arbeitsspeicher investiert werden. Am Ende kann dann die Summe der Komponenten für das PC-System wieder recht schnell in die Höhe gehen.

Nach meiner noch anfänglichen YouTube-Recherche hatte ich aber schon direkt Glück gehabt und bin bei eBay auf ein Gebot des Gigabyte GA-965P-DS3 Mainboards für 12 Euro zuzüglich Versand gestoßen. Das Mainboard selber war noch mit ATX I/O-Blende vollständig, inklusive 4 mal 1 GiB DDR2-RAM, Intel Core 2 Duo E6600 Prozessor mit Original Lüfter und einer ATI Radeon HD4530 Grafikkarte. Leider hat aber die ATI-Grafikkarte entweder die Lagerung beim Vorbesitzer oder den Transport nicht überstanden. Dennoch sind die 15 Euro für das Mainboard/CPU/RAM-Bundle ein schnelles und gutes Schnäppchen gewesen.

Prinzipiell ist es auch gut, dass das Mainboard neben dem Disketten-Controller auch noch einen IDE-Controller mit einem 39 Pin Anschluss für 2 IDE-Laufwerke hat. Der Grund ist, dass ich tatsächlich noch die eine oder andere IDE-Festplatte habe, sowie noch einen IDE zu CompactFlash-Karten-Konverter. Mit diesem Konverter ist es mir möglich, ein System auf eine CompactFlash-Karte anstatt auf einer Festplatte oder SSD zu installieren. Sei es für die Retro Workstation selber oder für ein anderes Embedded-System. In Bezug auf Speicherkapazität, Handling und Performance sind CompactFlash-Karten ideal für native Anwendungen unter einem originalen (MS-) DOS System.

Ein Arbeitskollege hatte für mich noch einen USB 3.0 Controller für PCI-Express überlassen. Leider unterstützt dieser Controller nur die USB 3.1 Gen. 1 Spezifikation, bei der noch kein USB Attached SCSI Protokoll (kurz UASP) integriert wurde. Sowohl die verbaute 500 GB Festplatte und der DVD-RAM Brenner sind auch gebrauchte Komponenten.

Als Neuware habe ich mir das be quiet! SILENT BASE 600 Window Orange Tower-Gehäuse, das be quiet! Pure Power 11 400W CM PC-Netzteil und 2 SATA Kabel zum Anschluss für Laufwerke gekauft. Das be quiet! SILENT BASE 600 Window Gehäuse zeichnet sich dadurch aus, dass es wie der Name es schon verrät, an der linken Seite ein großes Fenster besitzt, durch den ein Blick ins Innere des PCs möglich ist. Die zwei weiteren Highlights sind zum einen, dass es breit genug ist, um von der Vorderfront aus gesehen an der rechten Seite Platz für das Kabelmanagement bietet, sodass diese nicht die Luftströme zum Kühlen der Hardware im Gehäuseinneren stören. Zum zweiten besitzt es an der Vorderseite eine Art Tür, hinter der man die 5,25″ Laufwerksschächte verbergen kann und sie so auch noch ein wenig vor Staub geschützt werden. Sehr bemerkenswertes Detail: Diese Tür lässt sich vom Gehäuse lösen und man hat die Möglichkeit, die Scharniere so zu montieren, dass die Tür sich je nach Bedarf nach links oder nach rechts öffnen lässt. So viel Flexibilität hatte ich selbst bei meinem hochwertigen ThermalTake Xaser III V1000 Gehäuse nicht gehabt. Auch sind die Filtersiebe zum Schutz vor Staub viel größer und in der Handbarkeit besser designt als beim früheren Thermaltake Xaser III Gehäuse. Als Netzteil habe ich mich für ein bis zu 400 Watt starkes der Pure Power 11 Reihe entschieden, da es modular ist und so für ein noch besseres Kabelmanagement geeignet ist. Kabel die nicht benötigt werden, müssen auch erst gar nicht eingebaut werden. Dies verhindert im Gegensatz zu den Standard-Netzteilen, dass die ungenutzten Stromschienen nicht zusammengebunden im PC-Gehäuse verstaut werden müssen, den Kühlluftstrom nicht behindern können und das Gehäuse sehr aufgeräumt bleibt.

Um die Ergonomie bei Umbauten an der Workstation selber und bei der Reinigung des Wohnzimmers zu erhöhen, habe ich mir als Rollenuntersatz ein einfaches Rollbrett mit gummierten Rädern gekauft, wie es für Wohnungsumzüge oder dem ständigen Transport von Kisten gedacht ist. Es ergeben sich mit diesem Rollbrett 3 positive Nebeneffekte: die Workstation muss nicht angehoben werden, sondern braucht zum gewünschten Platz im Raum nur gerollt zu werden. Dies schont den Rücken. Das Rollenbrett erhöht die Workstation etwas vom Fußboden, sodass man sich bei Umbauarbeiten an ihr nicht so tief bücken muss. Und zum Dritten erhöht sich der Abstand zwischen dem Fußboden und dem Lufteinsaugfilter an der Unterseite der Workstation und des Netzteils, sodass der Filter nicht so schnell sich mit Staub und Wollmäusen zusetzt.

Als Hauptbetriebssysteme kommen auf einer 500 GB SATA Festplatte ein Debian-Linux und Windows XP zum Einsatz. Windows XP deswegen, weil einige Windows-Spiele, sowie das von mir vor etwa 17 Jahren gekaufte Ahead Nero 6 Burning ROM nicht mehr auf Windows 7 lauffähig sind. Nero 6 Burning ROM ist aber meine flexibelste Anwendung in Bezug auf Erstellung und Verarbeitung von CD/DVD-Images.

Hier nochmal alle technischen Merkmale aufgelistet.:

MainboardGigabyte GA-965P-DS3
CPUIntel Core 2 Duo E6600
Taktfrequenz2,4 GHz
Level 2 Cache4 MiB
RAM4 GiB PC2-6400 DD2 DIMM
GrafikkartenVideo Quadro K620
Grafikspeicher2 GiB DDR3
HDDWestern Digital WD5001AALS Caviar Black 500GB SATA
DVD-LaufwerkPLDS DVD-RW/DVD-RAM Recorder DH16ACSH
SoundkarteRealtek ALC 888 8 Channel Audio Codec (onboard)
NetzwerkkarteMarvel 8056 Gigabit LAN Controller (onboard)
Diskettenlaufwerk5,25″ 1,2 MB HP Epson SD-680
USB 3 ControllerUSB 3 Controller ASMedia ASM1042, PCIe 1x, 2 x USB A
Netzteilbe quiet! Pure Power 11 400W CM PC-Netzteil
Gehäusebe quiet! SILENT BASE 600 Window Orange Tower-Gehäuse
Merkmale der Workstation

Neben den Haupteinsatzzwecken der Workstation als Windows XP Retro-PC und Emulationsplattform unter Linux, hat sich die Flexibilität der Hardware-Möglichkeiten schon für einen anderen Zweck bewährt. Spätesten seit der Version 6.7 von OpenBSD ist es nicht mehr möglich, dass mein Alix 1C Embedded-Computer von dem Installations-Image auf einem USB-Stick bootet. Hier kann ich jetzt zum Glück mit dem USB-Stick als Installationsquelle und dem Zielmedium – also CompactFlash-Karte oder 2,5 “ IDE-Festplatte – auf die Workstation ausweichen. Es genügt lediglich, dass ich mit ihr vom Installationsmedium aus booten kann, das System auf das Zielmedium übertragen wird und noch vor dem ersten Boot-Vorgang der Zieldatenträger wieder aus der Workstation in die Alix zurückgebaut wird.

Link zur eigenen Foto-Galerie der be quit! Bastel- und Retro-Workstation

Weitere Links:

Emulation einer PDP-11/70 unter SIMH mit Unix Time-Sharing System Seventh Edition (V7)

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Vor knapp einem Jahr habe ich den Beitrag über den Sanos PDP-11 Simulator mit dem Time-Sharing System Seventh Edition verfasst. Bei dem Sanos PDP-11 Simulator handelte es sich nur um eine Live CD-Demo, die man in das CD/DVD-Laufwerk des eigenen PCs – oder als ISO-Datei in eine virtuelle Maschine – einlegt und von ihr startet. Technisch wird dabei wahrscheinlich ein sehr keines Linux-Live System gebootet, welches direkt den SIMH-Emulator mit der nachgebildeten PDP-11 startet. Für den allerersten Eindruck von dem Time-Sharing System V7 ist dieser ganz in Ordnung, aber außer ein paar Verzeichnisse erstellen, Dateien manipulieren oder ein kleines C-Programm schreiben, kompilieren und Ausführen wird da nicht mehr möglich sein. Dieser Emulator ist nämlich auf mehreren Ebenen ziemlich beschränkt. Dies fängt schon bei der emulierten Hardware an.: Der nachgebildeten PDP-11 wird nur verhältnismäßig wenig Speicher gestellt. – 512 KiB. Die späteren Modelle konnten bis zu 4 MiB RAM adressieren. Außerdem ist das Time-Sharing System V7 nur auf einem emulierten DEC RL02 Wechselplattenlaufwerk vorinstalliert, welches eine formatierte Gesamtkapazität von nur 10 Megabyte hat. Aus der recht wenig vorhandenen Festspeicherkapazität resultiert natürlich auch der geringe Umfang an Software und Programmquellen des Time-Sharing Systems. So fehlen bestimmt eine Reihe an Kommandos, sowie der Quellcode des Kernels. Da der Sanos PDP-11 Simulator am PC von einer CD – also einem Read-only-Medium gestartet wird, kann der veränderte Zustand nicht gespeichert werden, beziehungsweise es gibt keine Möglichkeit ein beschreibbares Medium an dem Emulator zu koppeln. Somit gehen alle Änderungen in der ausgeführten Emulation nach dem Neustart des PCs verloren. – Das ist schade!

Nun ist klar, dass mit dem SIMH prinzipiell auch eine individuelle Hardware-Konfiguration der PDP-11 möglich ist. So bin ich neulich beim Durchstöbern des ‚Computer History Wiki!‘ auf eine Installationsanleitung vom Time-Sharing System V7 auf eine DEC PDP-11/70 gestoßen. Diese emulierte PDP-11/70 ist mit 2 MiB RAM konfiguriert und besitzt als Systemfestplatte ein DEC RP06 Disk Drive mit 176 Megabyte Speicherkapazität, deren Plattenstapel im Original auch entfernbar, beziehungsweise wechselbar ist. Hinzu kommt noch ein DEC TU10 Magnetband-Laufwerk. Dies ist nötig, da die Installationsquelle von einem 1/2″ Magnetband kommt. Abgerundet wird dies durch ein DC11 Serial Interface für erst einmal bis zu 4 seriellen Terminals, damit die Installation auch echt Multiuser-fähig wird. Allerdings kann der Kernel das DC11-Interface nicht von Haus aus ansprechen, sondern das System muss nach vollendeter Installation erst neu konfiguriert und ein neuer Kernel erstellt werden.
Bei dem Time-Sharing System V7 kommt das Installations-Magnetband zum Einsatz, welches Keith Bostic von der Unix Heritage Society zur Verfügung gestellt hat. Ein Gimmick dieser Installationsquelle ist der vorhandene Account ‚dmr‘ des inzwischen 2011 verstorbenen Unix-Entwicklers Dennis MacAlistair Ritchie.

Unix Time-Sharing System V7
Research Unix Version 7 from 1979

Was mit dem Ende der Installation als Erstes auffällt, ist, dass es keine Befehle für den Halt des Systems, Shutdown und Reboot gibt. Man ist eher angehalten, das Dateisystem zu pflegen, in dem vor dem Abschalten oder Reset der Hardware der Befehl sync ausgeführt wird, damit die Superblöcke der Dateisysteme auf die Datenträger geschrieben werden. Auch wird stattdessen empfohlen, wenigstens einmal täglich jedes Laufwerk oder auf alle Fälle nach jedem Systemabsturz alle Dateisysteme mit den Kommandos icheck und dcheck auf ihre Konsistenz zu prüfen.
Ein Programm oder einen expliziten Befehl zum Anlegen eines weiteren Benutzers existierte unter dem Time-Sharing System V7 noch überhaupt nicht. Stattdessen heißt es Dateien editieren, Verzeichnisse erstellen, die Verzeichnisse den entsprechenden Eigentümern zuordnen und Zugriffsrechte erteilen. – Oder man schreibt sich am Ende selber ein Programm zum Anlegen der Benutzer als Shellscript. Wie bereits erwähnt, enthält diese Unix-Version den Login-Namen ‚dmr‘, der sein Heimatverzeichnis unterhalb von /usr besitzt. Diese Anordnung der Benutzerverzeichnisse war dann noch sehr lange gängig. Der Ordnung halber habe ich für meinen eingeschränkten Account erst das Verzeichnis /home angelegt, in dessen mein Heimatverzeichnis untergeordnet wird, so wie es inzwischen bei den modernen BSDs und unter Linux üblich ist.
Für das Bearbeiten von Dateien musste man sich Ende der 1970er Jahre immer noch mit dem Zeilen-orientierten Texteditor ed zufriedengeben. Der vi war zu diesem Zeitpunkt zwar schon geboren, fristete aber noch derzeit unter BSD sein Nischendasein, gab es doch schon für die PDP-11 neben den Druckerterminals bereits das eine oder andere Videoterminal mit einem Röhrenbildschirm. Und bedingt durch die Druckerterminals gab es auch sonst noch keinen Komfort auf der Bourne Shell.

Für den normalen Multiuser-Betrieb habe ich den SIMH mit der emulierten PDP-11 in einer GNU Screen-Session gestartet. Danach die Sitzung trennen und sich mit Telnet auf einer der seriellen TTY-Schnittstellen anmelden. Im Gegensatz zum Terminalfenster unter Screen bleiben so die Rollback-Zeilen des Terminals erhalten. – Was nötig ist, denn die Ausgabe der Shell unter Unix V7 findet quasi auf einem emulierten Druckerterminal statt, welches nichts von einer Seitenweisen Darstellung versteht.

Anleitung Installation und Einrichtung im eigenem DokuWiki

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