コモドール 1541

コモドール 1541

ニュートロニクスのドライブ機構を使用した、コモドール 1541 ディスクドライブの 2 番目に一般的なバージョン
メーカー	コモドールビジネスマシン
タイプ	フロッピーディスクドライブ
発売日	1982年[1] （1982年）
導入価格	399米ドル（2023年には1,260米ドルに相当）
製造中止	1993年[1]
メディア	5¼"フロッピーディスク DD
オペレーティング·システム	CBM DOS 2.6 [2]
CPU	MOS 6502 @ 1MHz [1]
メモリ	2KB RAM、16KB ROM [1]
ストレージ	170KB [2]
接続性	コモドール独自シリアルIEEE-488 0.4 KB/s [2]
力	100、120、220、または240V 50/60Hz 25W（最大30W）[1]
下位 互換性	コモドール64、VIC-20 [2]
前任者	コモドール 1540
後継	コモドール 1570 & 1571
関連している	コモドール2031、4040、1551​​​

Commodore 1541 ( CBM 1541およびVIC-1541とも呼ばれる) は、 Commodore InternationalがCommodore の最も人気のある家庭用コンピュータであるCommodore 64 (C64)用 に製造したフロッピー ディスク ドライブです。C64 用の最もよく知られたフロッピー ディスク ドライブである 1541 は、5¼ インチ ディスク用の片面 170キロバイトドライブです。1541 は、Commodore 1540 ( VIC-20用) の直後に登場しました。

ディスク ドライブはグループ コーディング レコーディング(GCR) を使用し、MOS Technology 6502マイクロプロセッサを搭載しています。このマイクロプロセッサはディスク コントローラとオンボードディスク オペレーティング システムプロセッサの両方の役割を果たします。トラックあたりのセクター数は17 から 21 まであります (4 つの一定角速度ゾーンによるゾーン ビット レコーディングの初期の実装)。ドライブに組み込まれているディスク オペレーティング システムはCBM DOS 2.6です。

1541 は発売当初、 400 ドル以下で販売されました。1541 を搭載した C64 は約 900 ドル、ディスク ドライブなしのApple IIは 1,295 ドルでした。1982 年に製造された最初の 1541 ドライブには、VIC-1541 と書かれたラベルが前面に付いており、VIC-20 にマッチするオフホワイトのケースが付いていました。1983 年、1541 は、Commodore 64 にマッチするレインボー ストライプと、単に「1541」と書かれた前面ラベルが付いたおなじみのベージュのケースに変更されました。

1983年までに、1541は300ドル以下で販売された。コモドールが扇動した家庭用コンピュータの価格戦争の後、C64と1541を合わせて500ドル以下になった。^[要出典] このドライブは非常に人気が出て、入手困難になった。同社によれば、品薄になったのは、予想の30%を上回ってC64所有者の90%が1541を購入したためだが、プレスは、欠陥による「非常に驚くべき返品率」とクリエイティブ・コンピューティング誌が述べたことを論じた。同誌は1984年3月に、2週間で3台の欠陥ドライブを受け取ったと報じ、^[3] Compute !のGazetteは1983年12月に、同誌の7台のドライブのうち4台が故障したと報じた。 「COMPUTE! Publications では社内使用のために 1541 が不足していますが、購入できるものが見つかりません。数日間にわたって何度も電話をかけましたが、米国本土全体で 2 台しか見つかりませんでした」と報告されています。これは、コモドールが故障率の高い製造上の問題を解決しようとしたためだと言われています。^[4]

初期 (1982 - 1983) の 1541 にはスプリング イジェクト機構 ( Alpsドライブ) があり、ディスクが外れないことがよくありました。このタイプのドライブは「トースター ドライブ」という愛称で呼ばれています。これは、実際のトースターに挟まったトーストのように、ナイフなどの硬くて薄いものを使って挟まったメディアを取り出す必要があるためです^[要出典]。この問題は後に、コモドールがドライブ機構のベンダー ( Mitsumi ) を変更し、フリップ レバーの Newtronics 機構を採用したことで解決され、信頼性が大幅に向上しました。さらに、コモドールはドライブのコントローラ ボードを小型化し、初期の 1541 (ケースの全長に渡る大きなPCB と、多数のTTL チップ)と比較してチップ数を減らしました。ベージュ色のケースの Newtronics 1541 は、1984 - 1986 年に製造されました。

ごく初期の非 II モデル 1541 を除き、すべて Alps または Newtronics メカニズムを使用できます。外観的には、VIC-1541という名称の最初のモデルは、VIC-20 や VIC-1540 のようなオフホワイト色です。その後、C64 の外観に合わせるために、CBM はドライブの色をブラウンベージュに変更し、名前をCommodore 1541に変更しました。

1541 には数多くの欠点があったため、このディスク ドライブのサードパーティクローンの市場が数多く生まれました。例としては、 Oceanic OC-118 (別名Excelerator+)、MSD Super Diskシングルおよびデュアル ドライブ、Enhancer 2000、Indus GT、Blue Chip Electronicsの BCD/5.25、CMDのFD-2000およびFD-4000などがあります。それでも、1541 は家庭で広く使用されるようになった最初のディスク ドライブとなり、Commodore は数百万台を販売しました。

1986 年、コモドールは 1541C をリリースしました。これは、より静かで若干信頼性が高くなった動作と、コモドール 64C の配色にマッチしたライトベージュのケースを備えた改訂版です。1988 年に 1541-II に置き換えられました。これは、外部電源を使用してより低温で動作し、ドライブのデスクトップ フットプリントを小さくできる (電源の「ブリック」は別の場所、通常は床に置く) ものです。その後の ROM 改訂では、保存して置換するコマンドによってデータが破損するソフトウェア バグなど、さまざまな問題が修正されました。

Commodore 1570 は、ヨーロッパで販売されているCommodore 128で使用するために 1541 からアップグレードされたものです。CP /MディスクにアクセスするためのMFM機能、改善された速度、およびやや静かな動作を提供しますが、Commodore が両面ドライブである1571 の生産ラインを開始するまでしか製造されませんでした。最終的に、小型で外部電源ベースの MFM ベースのCommodore 1581 3½ インチ ドライブが製造され、C128 および C64 に 800 KB のアクセスが可能になりました。

1541 にはデバイス番号を変更するためのDIP スイッチがありません。ユーザーがシステムに複数のドライブを追加する場合、ドライブのデバイス番号を恒久的に変更するには回路基板のトレースを切断するか、外部スイッチを手動で配線して外部から変更できるようにする必要があります。^[5] ソフトウェア コマンドを使用してドライブ番号を変更することもできますが、これは一時的なものであり、ドライブの電源を切るとすぐに消去されます。

1541 ドライブは、電源投入時に常にデフォルトでデバイス #8 に設定されます。チェーン内の複数のドライブが使用されている場合、起動手順は、チェーン内の最初のドライブの電源をオンにし、ソフトウェア コマンドを使用してデバイス番号をチェーン内で最も大きい番号に変更し (3 つのドライブが使用されている場合、チェーン内の最初のドライブはデバイス #10 に設定されます)、次のドライブの電源をオンにし、デバイス番号を次に小さい番号に変更し、チェーンの最後のドライブの電源をオンにしてデバイス #8 になるまでこの手順を繰り返します。

2 つのドライブのサポートが普通のApple IIとは異なり、Commodore ソフトウェアがこの設定をサポートすることは比較的まれであり、CBM DOS コピー ファイル コマンドではドライブ間でファイルをコピーできないため、サード パーティのコピー ユーティリティが必要です。

1541-II 以前のモデルにも内部電源があり、大量の熱を発生します。この熱発生は、しばしばユーモアのネタとなりました。たとえば、Compute!は 1988 年に「Commodore 64 は、1500 シリーズのディスク ドライブ上で同時に計算と調理ができるため、アマチュアやプロのシェフに好まれていました」と述べています。^{[6] 1989 年の}MikroBittiの一連のユーモラスなヒントでは、「遅くまでプログラミングしているとき、1541 の上でコーヒーやケバブを暖かく保つことができます」と書かれています。^[7] MikroBittiの1541-II のレビューでは、外部電源により「トースターに関するジョークはなくなるはずです」と書かれています。

初期の生産時に搭載されたドライブヘッド機構は、位置ずれを起こしやすいことで有名です。1541 のドライブヘッドのノッキングとそれに続く位置ずれの最も一般的な原因は、市販ソフトウェアのコピー防止機構です。 ^{[8]この問題の主な原因は、ディスクドライブ自体に、}読み取り/書き込みヘッドがトラック 0 に到達したことを検出する手段がないことです。したがって、ディスクがフォーマットされていない場合やディスク エラーが発生した場合、ユニットはトラック 0 の方向にヘッドを 40 回移動しようとします (1541 DOS は 35 トラックしか使用しませんが、ドライブ機構自体は 40 トラック ユニットであるため、ヘッドがどこにあったかに関係なく、トラック 0 に到達することが保証されます)。トラック 0 に到達すると、その方向にヘッドを移動しようとするたびに、ヘッドは固定されたストッパーにぶつかります。たとえば、この手順の前にヘッドがたまたまトラック 18 (ディレクトリがある場所) にあった場合、ヘッドは実際には 18 回移動され、その後 22 回ストッパーにぶつかることになります。この衝突により特徴的な「機関銃」のような音が発生し、遅かれ早かれヘッドの位置がずれてしまいます。

初期の 1541 ドライブの信頼性の問題の多くは、ヘッド アライメント部品の欠陥が原因であった可能性が高い。あるディーラーは1983 年にCompute!のGazetteに、修理した数百台のドライブの故障のうち 3 台を除くすべてにこの部品が原因だったと語っている。^[4]ドライブの信頼性が低すぎたため、 Info誌は「元の設計仕様の 1 つに『平均故障間隔: 10 アクセス』と書かれていたように思えることがある」とジョークを飛ばした。ユーザーはソフトウェア プログラムとキャリブレーション ディスクを使用して、ドライブを自分で再調整できる。ドライブをケースから取り出し、ヘッドを動かすステッピング モーターを固定しているネジを緩め、キャリブレーション ディスクをドライブに入れた状態で、プログラムが適切なアライメントを示すまでステッピング モーターをゆっくりと前後に回す。その後、ネジを締めてドライブをケースに戻す。^[8]

1541 用のサードパーティの修正では、ソリッド ヘッド ストップがスプリング ストップに置き換えられ、ヘッドの寿命が大幅に延びました。^[8]後期の1571ドライブ (1541 互換) には、フォト インタラプタによるトラック ゼロ検出が組み込まれているため、この問題の影響を受けません。また、ドライブ コントローラの ROM にあるソフトウェア ソリューションにより、再読み取りは発生しませんが、実際のエラーが発生した場合は問題が発生する可能性があります。

Alps ドライブ メカニズムのアライメントの問題により、Commodore は 1984 年にサプライヤーを Newtronics に切り替えました。Newtronics メカニズム ドライブには、ドライブ ドアを閉じるためのプルダウン タブではなくレバーがあります。切り替え後にアライメントの問題は解決されましたが、Newtronics ドライブでは、読み取り/書き込みヘッドの多くが適切に密閉されていないため、湿気がヘッドに浸透してショートするという、新たな信頼性の問題が生じました。

1541 の PCB は主に 6502 CPU、2 つの6522 VIAチップ、2k の作業用 RAM で構成されています。最大 48k の RAM を追加できます。これは主にコピー防止スキームを破るのに役立ちます。ディスク トラック全体をドライブ RAM にロードできるためです。一方、標準の 2k は数セクター (理論上は 8 ですが、RAM の一部は CBM DOS によって作業領域として使用されていました) しか収容できません。コモドール ユーザーの中には、1541 を即席の数値演算コプロセッサとして使用し、バックグラウンド処理のために数値演算コードをドライブにアップロードしています。^{[9] [10] [11] [12] [13]}

1541 は、 PET/CBMシリーズのパーソナルおよびビジネス コンピュータ用の以前のディスク ドライブに搭載されていたIEEE-488パラレル インターフェイスの独自のシリアル化派生規格を使用していますが、 ^[14] VIC-20 の開発中は、高価な IEEE-488 ケーブルに代わる安価なケーブルが求められていました。家庭用コンピュータ周辺機器用の安価なケーブルをすぐに入手できるようにするために、コモドールはシリアル インターフェイスに標準のDIN コネクタを選択しました。ディスク ドライブやプリンタなどのその他の周辺機器は、デイジー チェーンセットアップを介してコンピュータに接続され、コンピュータ自体に必要なコネクタは 1 つだけです。

1985年のIEEE Spectrumは次のように述べています。 ^[15]

C-64 の唯一の大きな欠点は、マシン自体ではなく、ディスク ドライブにあります。適度に高速なディスク ドライブと適切なディスク オペレーティング システム (DOS) があれば、C-64 はビジネス市場で Apple や他のビジネス コンピュータと競合できるでしょう。しかし、現在のディスク ドライブでは、おもちゃというイメージを払拭するのは困難です。

C-64の設計者は、1541の速度が遅いのは、マーケティング部門がコンピュータを1540と互換性を持たせるよう主張したためだとした。1540が遅いのは、6522 VIAインターフェース・コントローラの欠陥のためである。^[15]当初、コモドールは、新しいシリアル・インターフェースで高速ドライブ速度を維持するために、ハードウェア・シフト・レジスタ（6522の1つのコンポーネント）を使用するつもりだった。しかし、このチップのハードウェア・バグにより、当初の設計は予想どおりに動作せず、ROMコードは急いで書き直され、すべての操作をソフトウェアで処理することになった。ジム・バターフィールドによると、これにより速度が5分の1に低下する。^[16] 1540との互換性が必須でなければ、ディスク・インターフェースははるかに高速になっていただろう。いずれにせよ、C64は通常、VIC-IIディスプレイ出力がDENビット（レジスタ$D011、ビット4）へのレジスタ書き込みによって無効にされない限り、1540では動作しません。これにより、特定のビデオライン中にCPUが停止することがなくなり、正しいシリアルタイミングが確保されます。^[17]

VIC-20 および C64 に実装されている Commodore DOS は、1 秒あたり512バイトの転送速度であるのに対し、 Atari 810は 1 秒あたり 1,000 バイト、Apple Disk IIは 1 秒あたり 15,000 バイト、^[15]、Commodore Datasetteストレージ システムの 300ボーのデータ転送速度である。1 枚のディスクをコピーするには、読み取りに 10 分、書き込みに 10 分、合計 20 分かかる。ただし、コンピュータとドライブはどちらも簡単に再プログラムできるため、サードパーティはドライブの動作を大幅に高速化するより効率的なファームウェアをすぐに作成した。ハードウェアを変更せずに、一部の「高速ローダー」ユーティリティ (1541 のオンボード ROM のルーチンをバイパスする) は、最大 4 kbit/s の速度を達成できた。これらの製品の中で最も一般的なのは、Epyx Fast Load、Final Cartridge、Action ReplayプラグインROM カートリッジで、これらにはすべて、マシン コード モニターとディスク エディターソフトウェアも搭載されています。当時の人気コンピュータ雑誌 Commodore も、入力による高速ロード ユーティリティを発売し、Compute! の Gazette は1985 年にTurboDisk を、RUN は1987 年にSizzle を出版しました。

各 1541 には独自のオンボード ディスク コントローラとディスク オペレーティング システムが搭載されていますが、PET コンピュータによく搭載され、1541 が下位互換性を持つ4040などの古いデュアル ドライブのように、ユーザーが 2 つの 1541 ドライブにディスクのコピー (1 つのドライブが読み取り、もう 1 つが書き込み) を指示することはできません (1541は 4040 ディスクを読み取ることはできますが、書き込みはできません。ヘッダーバイト数のわずかな違いにより、4040 と 1541 は読み取りのみの互換性があるためです)。当初、ドライブからドライブへのコピーには、C64 上で実行されるソフトウェアが必要で、最初に 1 つのドライブからコンピュータのメモリに読み取り、次に別のドライブに書き込みました。Fast Hack'emと、その後の他のディスク バックアップ プログラムがリリースされて初めて、1541 のペアで真のドライブ間コピーが可能になりました。ユーザーは、必要に応じて、C64 をドライブ (つまり、デイジー チェーンの最初のドライブ) から取り外し、ドライブがディスク全体のコピーを実行している間にコンピューターで他の操作を行うことができました。

1541 ドライブは、標準の 5¼ インチ 2 倍密度フロッピー メディアを使用します。高密度メディアは、磁気コーティングが異なるため、より高い磁気保持力を必要とするため機能しません。GCR エンコード方式ではインデックス ホールを使用しないため、このドライブはハード セクタディスクとも互換性があります。標準の CBM DOS フォーマットは、35 トラック、256 バイト セクタで 170 KB です。これは、PET 2031、2040、および 4040 ドライブで使用されるフォーマットに似ていますが、ヘッダー バイト数がわずかに異なるため、これらのドライブと 1541 は読み取り専用です。つまり、一方のドライブでフォーマットされたディスクに、もう一方のドライブで書き込むことはできません。ドライブへの書き込みは可能ですが、ヘッダー サイズが一致していないと、各トラックのデータ部分のデータが破損します。

4040 ドライブは、35 トラックのユニットである Shugart SA-400 を使用しているため、ドライブ メカニズムの物理的な制限により、このフォーマットになっています。1541 は 40 トラックのメカニズムを使用していますが、初期のユニットの信頼性の問題のため、コモドールは意図的に CBM DOS フォーマットを 35 トラックに制限しました。低レベルのプログラミングにより、ドライブ ヘッドをトラック 36 ～ 40 に移動して書き込みを行うことが可能です。これは、コピー防止の目的やディスクに追加データを取得する目的で、商用ソフトウェアによって実行されることがあります。

ただし、DOS ではディレクトリとファイルの割り当て情報 (BAM、ブロック可用性マップ) 用に 1 つのトラックが予約されています。また、通常のファイルの場合、各物理セクターの 2 バイトが DOS によってファイルの次の物理トラックとセクターへのポインターとして使用されるため、ブロックの 256 バイトのうち 254 バイトだけがファイルの内容に使用されます。

ディスク側がカスタムフォーマットで準備されていない場合（データディスクなど）、フォーマット後に664ブロックが空きになり、664  ×  254 =168,656 バイト（またはほぼユーザーデータ用（165 KB）

カスタム フォーマットとロード/保存ルーチン (サードパーティの DOS に含まれている場合もあります。以下を参照) を使用すると、機械的に可能な 40 トラックすべてを使用できます。

ドライブがインデックス ホールを使用しないため、ディスケットを逆さまに挿入し、反対側をフォーマットすることで「フリッピー フロッピー」を作成することも可能であり、商用ソフトウェアがこのようなディスクで配布されることは一般的かつ普通です。

トラック36～42は非標準です。ビットレートは読み取り/書き込みヘッドと信号回路間の生のビットレートなので、実際の有効なデータレートはGCRエンコーディングにより5/4倍低くなります。^[18]

1541 ディスクには通常 35 トラックがあります。トラック 18 は予約済みで、残りのトラックはデータ ストレージに使用できます。ヘッダーは BAM とともに 18/0 (トラック 18、セクター 0) にあり、ディレクトリは 18/1 (トラック 18、セクター 1) から始まります。ファイル インターリーブは 10 ブロックで、ディレクトリ インターリーブは 3 ブロックです。

ヘッダーの内容: ヘッダーは他の Commodore ディスク ヘッダーと似ていますが、構造上の違いは BAM オフセット ( $04 ) とサイズ、およびラベル + ID + タイプ オフセット ( $90 ) です。

$00–01 最初のディレクトリセクターへのT/S参照（18/1）
    02 DOS版（'A'）
 04-8F BAM エントリ (トラックあたり 4 バイト: 空きセクター数 + セクター用 24 ビット)
 90-9F ディスク ラベル、$A0 パッド入り
 A2-A3 ディスクID
 A5-A6 DOSタイプ（「2A」）

初期のコピー保護スキームでは、ディスクに読み取りエラーを意図的に導入し、正しいエラー メッセージが返されない限りソフトウェアのロードを拒否します。一般的な考え方は、単純なディスク コピー プログラムではエラーをコピーできないというものです。これらのエラーのいずれかが発生すると、ディスク ドライブ (多くのフロッピー ディスク ドライブと同様) は、最初にヘッドをトラック 0 にリセットした後、1 回以上の再読み取りを試みます。これらのスキームで抑止効果のあるものはほとんどありません。さまざまなソフトウェア会社がすぐに「ニブラー」ユーティリティをリリースし、保護されたディスクをコピーしたり、場合によっては保護を解除したりできるようになりました。

Commodoreのコピープロテクションは、特定のハードウェア構成では機能しないことがあります。たとえば、 Gunshipは、2台目のディスクドライブまたはプリンターがコンピュータに接続されていると読み込まれません。^[19]同様に、RolandのRatraceは追加のハードウェアが検出されるとクラッシュします。テープバージョンは、ゲームの実行中にフロッピードライブの電源がオンになった場合でもクラッシュします。

• コモドール64
• コモドール64周辺機器
• 1541 アルティメット

• ディスク保存プロジェクト: 内部ドライブの仕組みとコピー保護
• Project 64 の Web サイトに掲載されていない 1541 ドライブの機能
• RUNマガジン64号
• devili.iki.fi: 1541 を超えて、64 と 128 用の大容量ストレージ、COMPUTE! の Gazette、第 32 号、1986 年 2 月 (市場概要)
• Bitsavers の 1541 メンテナンス ガイド
• Freespin、フロッピードライブで動作するコモドール 1541 のグラフィカル デモ
• 究極のコモドール 1541 ディスク ドライブ トーク (ビデオ)、2021 年 8 月の VCF West 2021 での講演の録画