Nec UPD765

NEC µPD765 (также известный как Intel 8272A — лицензионный клон) — это однокристальный контроллер флоппи-дисков (FDC, Floppy Disk Controller), разработанный корпорацией NEC в конце 1970-х — начале 1980-х годов. Это один из самых известных и распространённых контроллеров гибких дисков в истории, применявшийся практически во всех IBM PC/PC XT/AT и совместимых компьютерах, а также в ряде домашних компьютеров (Amstrad, некоторые модели Atari, MSX и др.).

Описание

µPD765 — программируемый контроллер, обеспечивающий обмен данными между процессором и накопителем на гибких магнитных дисках. Он выполняет:

• чтение/запись секторов (чтение и запись данных, идентификаторов);
• форматирование дорожек;
• поиск дорожки (seek), позиционирование головки;
• работу с несколькими приводами (до 4);
• обработку прерываний и DMA/программный обмен;
• поддержку различных форматов (FM — однократная плотность, MFM — двойная плотность);
• автоматическую проверку CRC, детекцию ошибок (нет данных, ошибка CRC, потеря данных, неверная дорожка и т.д.).

Внутренняя архитектура включает два независимых блока: один управляет «аналоговой» частью (работа с потоком данных на диске), другой — интерфейсом с процессором. Это позволяет одновременно вести обмен с диском и обслуживать запросы CPU.

µPD765 стал настолько стандартным, что Intel лицензировала его как 8272A, а командный набор и регистры стали де-факто отраслевым стандартом. Именно на базе µPD765 строились комплекты микросхем для IBM PC: контроллеры MFM/ISA (например, на базе микросхем WD, но с совместимым программированием через BIOS INT 13h). Позднее ему на смену пришли контроллеры с поддержкой высокой плотности (например, 82077, WD37C65 и др.).

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Тип | Программируемый контроллер гибких дисков (FDC) | | Технология | NMOS | | Корпус | 40-выводной DIP (PDIP40) | | Напряжение питания | +5 В ±5% | | Потребляемая мощность | ~0,5–1 Вт | | Тактовая частота | до 8 МГц (внешний кварц/генератор) | | Поддерживаемые форматы | FM (однократная плотность), MFM (двойная плотность) | | Плотность записи | SD, DD (через внешнюю логику — также HD) | | Число подключаемых приводов | до 4 | | Скорость передачи | 125 / 250 / 300 (3844) / 500 кбит/с (зависит от частоты и формата) | | Объём адресуемых треков | до 256 дорожек (8-битные параметры) | | Число секторов на дорожку | до 255 (при форматировании) | | Размеры секторов | 128, 256, 512, 1024 байт (и до 8192 через N =... при DX-форматах) | | Число регистров | 4 основных: данные (FIFO), статус, управление, данные контрольных регистров — программируется через порты 3F0–3F7 | | Обмен данными | DMA (через 8237) или программ (PIO) | | Режим ДМА | терминальный счёт данные (DMA request/acknowledge) | | Обнаружение ошибок | CRC ошибки ID и данных, отсутствие данных, отсутствие адресной метки, ошибка перезаписи, защищённая дорожка | | Рабочая температура | 0…+70 °C (коммерческая) | | Аналоговый интерфейс | AFF/TFF: Read Data, Write Data, PLOO, index | (логический интерфейс к внешнему аналоговому каналу/РLL) | | Интерфейс c CPU | polled, interrupt, DMA | | Альтернативы | Intel 8272A (электрически совместима), Zilog/Sharp Z0765A (лицензионные клоны), NEC µPD72065/72066/72068 (модификации) |

Основные команды

µPD765 управляется набором команд, записываемых в регистр данных:

• Read Data, Write Data, Read ID, Seek, Recalibrate, Format Track
• Read Deleted Data, Write Deleted Data
• Scan Equal, Scan Low or Equal, Scan High or Equal (для управления файлами)
• Read/Write Diagnostic data
• Настройка режима: Specify (step rate, head load/unload timing, DMA mode)
• Sense Interrupt Status, Sense Drive Status, Invalid Opcode
• Расширенные у NEC вариаций (например, для 2,88 МБ в µPD72068-xx).

Дополнительно

Контроллер требует:

• внешнего ФАПЧ/линии закрытой связи (PLL/DPLL) и синхронизатора данных для MFM-режима;
• сепаратор данных (Data Separator), который часто строился на 555, но позже выпускался единый Data Separator logic на ASIC (например, 9206 и аналоги);
• схемы возбуждения/усиления для дисковода.

Парт-номера

Наиболее распространённые варианты/маркировки NEC:

| Парт-номер | Описание | |---|---| | µPD765A | Самая распространённая ревизия | | µPD765AC | CMOS-версия, позже ставшая поколением с вариантами 765AC-2 | | µPD765C | КМОП-совместимые версии с пониженным напряжением для энергосберегающих схем | | µPD768-C08(48) | Версия, ориентированная на частоты 4 МГц и 8 МГц кристалла, обычно с постфиксом /c08 | | µPD40157D | версия NEC на 765 совместимая?

Обычно обозначение идёт как массив: D765A, D765 с номером точки полноснг

Точные суффиксы:

• µPD765A D/C, µPD765A C/B
• µPD765A-2 — обозначение быстродействия/отечественного аналога КР1810ВГ72 — советский клон (КР1810ВГ72 — функциональный аналог i8272)

Известен и советский аналог: КР1810ВГ72 — функциональный аналог i8272/µPD765, применявшийся в ЕС ЭВМ/IBM-совместимых ПЭВМ.

Совместимые и эквивалентные микросхемы

• Intel 8272A — лицензионный клон NEC, электрически и программно совместим
• NEC µPD72065/72066/72067/72068 — развитие µPD765 семейство с дополнительными режимами
• Zilog/LSI Logic ZH-1943 и подобные — обычно построены на базе отдельных интегральных Data Separator + FDC
• Society (WD): WD1770/WD177255 (WD 1791/1793 и др.)

Программная совместимость: практически все ОС, использующие BIOS INT 13h на PC, работают с 765 через программный интерфейс.

Совместимые модели/компьютеры

• IBM PC/IBM PC XT (использует отдельный FDC-контроллер на IBM-м рег.— различает. В IBM PC/XT часто ставился NEC µPD765)
• IBM PC AT/модели с контроллерами на 8272A
• Amiga в некоторых FDD-контроллерах (A500/A2000 используют WD-совместимые)
• MSX-MSX2/Atari ST производились модификации с NEC 765 Дал ошибка из сети - уточнить.

Замена/эмуляция

Сегодня µPD765 реализуют:

• в FPGA MISTER_IO и эмуляционных проектах MESS/MAME — программно;
• проект эмуляторов на флоппиконтроллерах PC;
• функциональная реплика через современные FDC (WD/UMC/SMSC) в режиме слабой совместимости с ПК.

Если указать область применения (какой компьютер/система вас интересует), уточню нужное семейство деталей/совместимость.