A> GEM DRIVE

Der GEM Drive von [[de:compañias:cirtech|Cirtech]] ist ein Solid-State-Massenspeichergerät (Silicon RAM Drive), das an den seitlichen Erweiterungsport des Amstrad PCW der 8000er-Serie angeschlossen wird.

Hardware-Bilder

Gerätefront

Geräterückseite

Geräteinnenleben

Interface Front

Interface Rückseite

Interface Platine Oben

Interface Platine Unten

Beschreibung, Kontext und Erhaltungsgeschichte

Der Ende der 1980er Jahre von der renommierten schottischen Firma Cirtech im Vereinigten Königreich und auf europäischen Märkten vertriebene GEM Drive gehört zu den fortschrittlichsten und am besten optimierten Solid-State-Sekundärspeichergeräten für die Amstrad PCW-Reihe. Im Bereich der digitalen Erhaltung gab es erhebliche Verwirrung in der technischen Fachliteratur, in der dieses Gerät fälschlicherweise als mechanische Festplatte oder als konventionelles externes Diskettenlaufwerk klassifiziert wurde. In Wirklichkeit handelt es sich um ein **nichtflüchtiges Silizium-Disklaufwerk (Silicon RAM Drive)**, das auf statischen oder dynamischen RAM-Chips basiert und durch ein integriertes Batteriesystem kontinuierlich gepuffert wird.

Die Benennung dieses Peripheriegeräts beruht auf einer strategischen produkttechnischen Entscheidung: die Behebung der gravierenden Performance-Einschränkungen des Amstrad PCW bei der Ausführung der grafischen Desktop-Umgebung **GEM (Graphics Environment Manager) von Digital Research**. Das GEM-System und seine nativen professionellen Desktop-Publishing-Anwendungen (wie MicroDesign 2, OCP Advanced Art Studio oder anspruchsvolle Textverarbeitungsprogramme) erforderten ständige Lese- und Schreibzugriffe auf Systemdateien, Bildschirmzeichensätze und Maustreiber. Die Ausführung dieser Zugriffe über die langsamen, nativen mechanischen 3-Zoll-Diskettenlaufwerke mit nur 180 KB bremste den Arbeitsfluss drastisch aus und erschöpfte den verfügbaren Speicherplatz. Der GEM Drive stellte eine verzögerungsfreie virtuelle Festplatte bereit, welche die Datentransferraten vervielfachte und die mechanischen Laufwerke des Rechners entlastete.

Hardware-Architektur und nichtflüchtige Stromumschaltung

Die Platine und das modulare Design des GEM Drive von Cirtech zeichnen sich durch ein robustes elektronisches Layout aus, das so konstruiert wurde, dass das gesamte Dateisystem auch bei ausgeschaltetem Computer vollständig geschützt bleibt:

Spannungsüberwachungs-Subsystem und Akkumulator-Batterie: Um die natürliche Flüchtigkeit von RAM-Bausteinen bei getrennter Stromzufuhr zu verhindern, integriert die Platine eine Überwachungsschaltung, welche die Stromschienen des PCW-Erweiterungsbusses ständig kontrolliert. Solange der Computer eingeschaltet ist, bezieht das Peripheriegerät Strom vom Rechner und hält einen internen Nickel-Cadmium- (NiCd) oder Lithium-Akkumulator voll geladen. Im selben Moment, in dem der PCW ausgeschaltet wird, schaltet die Überwachung die Stromleitungen der Speicherchips in Nanosekunden auf die Batterien um, wodurch die logische Struktur der Disk über Monate hinweg erhalten bleibt.
Z80-Bus-Durchschleifschnittstelle und Dekodierung: Die Interface-Karte wird direkt an den seitlichen 50-poligen Erweiterungsbus des PCW gesteckt. Cirtech implementierte doppelseitige Durchlauf-Leiterbahnen (Pass-Through) auf eurer Platine, um sicherzustellen, dass Anwender die Verbindung zu anderen zwingend erforderlichen Büroperipheriegeräten, wie dem SIO/Parallel-Interface CPS8256, nicht verlieren.

Speicherbank-Paginierung (Paging) und BIOS-Patches

Für eine nahtlose Integration in das Betriebssystem und die Anwendungssoftware musste die Cirtech-Entwicklung einen Mechanismus zum Mapping von Speicherblöcken implementieren, um die nativen Grenzen der CPU zu umgehen:

Adressierungsfenster der CPU: Der Zilog Z80-Prozessor im Amstrad PCW verfügt über einen 16-Bit-Adressbus, was bedeutet, dass er in seinem nativen Speicherbereich maximal 64 KB gleichzeitig indizieren kann. Um die massiven Speicherarrays des GEM Drive zu verwalten, öffnete die in der Schnittstelle integrierte digitale Logik ein festes Fenster oder einen Transferpuffer, der im Ein-/Ausgabe-Adressraum (I/O) der Maschine platziert war. Die Software wählte die aktive Speicherbank der Silizium-Disk aus, indem sie den Seitenindex in das Kontrollregister von Cirtech schrieb. Unmittelbar danach führte sie ultraschnelle Blocktransferbefehle (wie LDIR oder INIR) aus, wodurch sofortige Lese- und Schreibtransferraten erreicht wurden, die mechanische Diskettenlaufwerke komplett pulverisierten.
Automatische Boot-Injektion: Das Hardware-Kit wurde mit einer speziellen Dienstprogramm-Software ausgeliefert, die exklusiv für die Betriebssystemumgebung CP/M Plus entwickelt wurde. Während der Systemstartphase modifizierte ein residenter Gerätetreiber – der als Low-Level-Patch innerhalb des BIOS-Layouts agierte – dynamisch die Blockallokationsvektoren des Systems. Dies ermöglichte es CP/M Plus, den GEM Drive automatisch als natives, permanentes Festplattenlaufwerk zu erkennen, das unabhängig von der flüchtigen RAM-Disk des Computers (Drive M:) arbeitete. Infolgedessen wurden feste logische Laufwerksbuchstaben (häufig Drive C: oder Drive D:) zugewiesen, die ausschließlich für das Hosting der Kernbinärdateien der GEM-Desktop-Umgebung reserviert waren.