पहला यूक्रेनी एसएसडी ड्राइव या दूसरा स्विस कंप्यूटर का जीवन

दुर्भाग्य से, यूक्रेन में उद्यमों की एक बड़ी संख्या पुराने औद्योगिक उपकरणों पर काम करती है, जो कुछ साल पहले दर्जन या उससे अधिक निर्मित हैं। संघ के पतन और धातु के लिए स्थानीय रूप से विकसित मशीन टूल्स की बिक्री के बाद, बचा हुआ उद्यम पश्चिम में दूसरे हाथ से नियंत्रित मशीनों को प्राप्त करना शुरू कर दिया: प्लाज्मा कटर, लकड़ी, धातु मशीनें, उत्कीर्णन उपकरण, आदि। लेकिन इस तरह के लोहे की अपेक्षाकृत कम लागत भी एक नकारात्मक पहलू है - विफलताओं के कारण डाउनटाइम, स्पेयर पार्ट्स की अनुपलब्धता और समर्थन की पूरी कमी।
यह पोस्ट इस बारे में है कि कैसे एक वुडवर्किंग मशीन में हार्ड ड्राइव के एक सरल प्रतिस्थापन के लिए हमारे स्वयं के ठोस राज्य ड्राइव के निर्माण की आवश्यकता होती है, और इसके विकास में हमें किन कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। कौन परवाह करता है कि पहला यूक्रेनी "विनचेस्टर-एसएसडी" कैसे बनाया गया था, मैं बिल्ली के लिए पूछता हूं।


सबसे पहले, थोड़ा पृष्ठभूमि। कुछ साल पहले, एक दोषपूर्ण सीगेट 1.2 जीबी लैपटॉप ड्राइव, 1997 रिलीज के साथ एक ग्राहक, एक प्रसिद्ध कीव कंपनी के सूचना वसूली केंद्र में बदल गया।
मशीन में विनचेस्टर का उपयोग किया गया था, इसलिए जब उन्होंने अभी भी अपनी सेवा दी, तो उत्पादन बंद हो गया। डेटा रिकवरी के साथ कोई विशेष समस्या नहीं थी, एक घंटे के भीतर एक पूर्ण प्रतिलिपि बनाई गई थी और खुश ग्राहक ज़ाइटॉमिर के लिए छोड़ दिया था। लेकिन उस दिन उन्होंने कई बार कीव का दौरा किया। अलग-अलग डिस्क पर लगातार कई प्रतियां मशीन पर शुरू नहीं हुईं। सौभाग्य से, वही सीगेट ST91351AG डोनर ड्राइव गोदाम में पाया गया था, बरामद डेटा इसे लिखा गया था और यह काम किया था।
लगभग एक साल बाद, स्थिति ने खुद को दोहराया, लेकिन ड्राइव पहले से ही लंबे समय तक देख रहा था - उस समय यह ईबे पर भी नहीं था। और फिर से ग्राहक को कई वर्षों से संचित डोनर वेयरहाउस द्वारा बचाया गया था - दूर के शेल्फ पर वे पाए गए और शायद दुनिया में इस मॉडल के अंतिम डिस्क में से एक को पुनर्जीवित किया।


सूचना पुनर्प्राप्ति केंद्र में दाता डिस्क

इस बार, क्लाइंट को फ्लैश पर स्विच करने के बारे में सोचने के लिए कहा गया था, यहां तक ​​कि आईडीई फ्लैश मॉड्यूल भी मिला था, इसे मशीन से जोड़ने के लिए एडेप्टर बनाए गए थे, और एक ड्राइव पासपोर्ट बदल दिया गया था। लेकिन ग्राहक ने परेशान नहीं करने का फैसला किया, और उससे बूट करने के पहले असफल प्रयास के बाद, उसने इस विचार को छोड़ दिया।


पहले एडाप्टरों में से एक

कुछ महीने पहले, डिस्क फिर से लौट आई। इस बार, यह स्पष्ट था कि 15 साल से अधिक समय से लगातार डिस्क की तलाश करना एक विकल्प नहीं था, और मशीन को आधुनिक बनाने और आधुनिक मीडिया में स्थानांतरित करने की आवश्यकता थी। समाधान के रूप में, इसे फ्लैश पर स्विच करने का प्रस्ताव था। इस पसंद के कई कारण थे, लेकिन मुख्य यह था कि एसएसडी हार्ड ड्राइव की तुलना में कंपन के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं।
इस निर्णय ने अध्ययन और प्रयोगों की एक बड़ी श्रृंखला की शुरुआत को चिह्नित किया, जो फ्लैश मेमोरी के आधार पर अपने स्वयं के ठोस-राज्य ड्राइव के कामकाजी संस्करण के दो महीनों में विकास और निर्माण में परिणत हुआ। यह बिल्कुल एक एसएसडी नहीं है, बल्कि कई विशिष्ट विशेषताओं के साथ औद्योगिक उपकरणों के लिए एक विशेष आईडीई-टू-कॉम्पैक्टफ्लेश एडाप्टर है।
लेकिन सबसे पहले, समस्या को हल करने का प्रयास किया गया था, जैसा कि वे कहते हैं, माथे में। हमने कई अलग-अलग आईडीई फ्लैश मॉड्यूल और कॉम्पैक्टफ्लैश कार्ड एकत्र किए, उन्हें रिकवर किए गए डेटा को कॉपी किया और ज़ाइटॉमिर की यात्रा पर चले गए।


हमारे वार्ड - IMA BIMA वुडवर्किंग मशीन

लेकिन फ्लैश ड्राइव में से एक भी मशीन में बूट करने में सक्षम नहीं था। किसी भी BIOS सेटिंग्स और कनेक्शन मोड के साथ, बूट प्रयासों के परिणामस्वरूप डिस्क रीड एरर होता है। बूट सेक्टर को सही करने का प्रयास किया गया, परिणामस्वरूप, त्रुटि गायब हो गई, लेकिन सिस्टम शुरू होने के तुरंत बाद क्रैश हो गया।
जब यह स्पष्ट हो गया कि समस्या को हल नहीं किया जा सकता है, तो हमने मशीन को डिसाइड किया, ऑपरेटर पैनल और औद्योगिक कंप्यूटर को नष्ट कर दिया और उपकरण को हमारे शोध स्थल पर ले गए।


अनुसंधान स्टैंड

चूंकि किसी भी लंबे समय तक उत्पादन को रोकना संभव नहीं था, समानांतर में हमने कंप्यूटर के अपने परीक्षण बेंच को 48 एमबीडीएक्स 2 प्रोसेसर पर इकट्ठा किया, जिसमें 16 एमबी रैम था। इसके लिए धन्यवाद, साथ ही इस तथ्य के कारण कि हम "अंतिम" सीगेट ST91351AG की मरम्मत करने में सक्षम थे, हमारे ड्राइव के विकास के दौरान उत्पादन डाउनटाइम से बचा गया था।
NUM 1062W मशीन का कंट्रोल कंप्यूटर, "प्योरब्रेड स्विस", 1998 में NUM द्वारा 24 एमबी रैम के साथ औद्योगिक संस्करण 486DX2-66 में विकसित और इकट्ठा किया गया था। मशीन पर सेवा के निशान के अनुसार, आखिरी बार इसकी सेवा 1999 में हुई थी, जबकि जर्मनी में अभी भी है। फिर रोकथाम की गई, और उसके बाद उन्होंने 2010 तक सुचारू रूप से काम किया, जब पहली बार हार्ड ड्राइव विफल हो गया।


"सिस्टम" NUM 1062W

ओएस / 2 डब्ल्यूएआरपी, जिसे अब भुला दिया गया है, का उपयोग इस औद्योगिक कंप्यूटर में ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में किया जाता है; मशीन को विशेष एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है।
EPOS ATA एनालाइजर प्रोटोकॉल एनालाइजर का उपयोग करते हुए बहुत से शोध और प्रयोग किए गए हैं।


EPOS ATA विश्लेषक प्रोटोकॉल विश्लेषक

विश्लेषक एक कॉम्पैक्ट डिवाइस है जो अध्ययन के तहत सिस्टम के बीच की खाई और SATA या PATA इंटरफ़ेस के साथ एक ड्राइव से जुड़ता है और उन सभी कमांड और डेटा को स्वीकार करता है जो वे विनिमय करते हैं। एकत्रित जानकारी (एक्सचेंज प्रोटोकॉल) को यूएसबी के माध्यम से एक अलग टूल कंप्यूटर पर प्रेषित किया जाता है, जहां इसे विशेष सॉफ्टवेयर का उपयोग करके संसाधित किया जाता है।
विश्लेषक ने बार-बार हमें ऐसी स्थितियों में मदद की है, अधिक आश्चर्य तब हुआ जब यह पता चला कि कुछ "कचरा" आईडीई बस के माध्यम से प्रेषित किया गया था, न कि मानक एटीए कमांड।
स्विस कंप्यूटर के साथ विश्लेषक के इस तरह के गलत व्यवहार का विश्लेषण करते समय, मुझे 486 संगत मदरबोर्ड की वास्तुकला की याद दिलानी पड़ी। कारण पाया गया - मदरबोर्ड पर आईडीई इंटरफ़ेस नियंत्रक ने बस को 5V के स्तर के साथ सिग्नल भेजे। वर्तमान में, एटीए मानक की आवश्यकताओं के अनुसार, उनके पास 3.3V का स्तर होना चाहिए, इसलिए सभी आधुनिक नियंत्रक microcircuits इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रेषित आदेशों की सही व्याख्या नहीं कर सके।
ऐसी स्थिति में समाधान स्पष्ट लग रहा था। हम एक स्तर कनवर्टर के विकास और निर्माण के बारे में निर्धारित करते हैं। इसके अलावा, प्रयोगों के परिणामों के अनुसार, हम पहले ही अपनी टेस्ट बेंच पर मूल सीगेट ST91351AG से ऑपरेटिंग सिस्टम लॉन्च करने में कामयाब रहे हैं। CompactFlash और IDE फ्लैश पर परीक्षण प्रतियां भी एक बेंच पीसी पर ओएस / 2 WARP भरी हुई हैं।
कुछ हफ़्ते के बाद, हमने मुद्रित सर्किट बोर्ड प्राप्त किए और एक स्तर कनवर्टर इकट्ठे किए। इसकी मदद से, ड्राइव के साथ डेटा के आदान-प्रदान के लिए पहला प्रोटोकॉल प्राप्त किया गया था। और फिर यह पता चला कि समस्या बस में सभी गैर-मानक स्तरों पर नहीं है। इसके अलावा, मदरबोर्ड की गहन परीक्षा के परिणामस्वरूप, यह पता चला है कि ओवरवॉल्टेज की समस्या नियंत्रक (74ACT16245DGGE4) के एक खराबी आईडीई बफर चिप के कारण हुई थी। उसे बदल दिया गया और शोध जारी रहा।


टूटी हुई मदरबोर्ड बफर चिप

उस समय, मध्यवर्ती परिणाम निम्नानुसार थे। हमारे परीक्षण बेंच पर, ओएस / 2 डब्ल्यूएआरपी को मूल सीगेट और लगभग किसी भी हार्ड ड्राइव, आईडीई फ्लैश और कॉम्पेक्टफैश से लोड किया गया था। लेकिन केवल सीगेट अभी भी परीक्षण कंप्यूटर पर चल रहा था।
प्रश्न निश्चित रूप से एक विशिष्ट ड्राइव से बंधा नहीं था - यह संस्करण पहले से एक द्वारा गिरा दिया गया था। एटीए एनालाइजर के आधार पर विकसित डिस्क पासपोर्ट एमुलेटर का उपयोग करके चेक किया गया था। एमुलेटर का सार काफी सरल है - जब IDENTIFY DEVICE कमांड को इंटरसेप्ट करता है (यह सभी डिस्क कॉन्फ़िगरेशन की जानकारी देता है - मॉडल, सीरियल नंबर, समर्थित मोड, आदि), यह कनेक्टेड डिस्क पर कमांड का अनुवाद नहीं करता है, लेकिन पासपोर्ट की मेजबानी के लिए हमें आवश्यक रिटर्न देता है।
यह पता लगाने के लिए कि यह सीगेट इतना विशेष क्यों है, दर्जनों प्रोटोकॉल हटा दिए गए थे और एक विश्लेषक का उपयोग करके सावधानीपूर्वक विश्लेषण किया गया था। वे विभिन्न प्लेटफार्मों के लिए एक मामूली सुधार के साथ लगभग समान थे - अर्थात। कमांड सेट और संचरित डेटा परीक्षण के तहत कंप्यूटर पर डिस्क के आरंभीकरण के दौरान और परीक्षण बेंच मेल खाता था। लेकिन एक निश्चित क्षण के बाद, कुछ समझ से बाहर हो गया, जिसके परिणामस्वरूप किसी भी ड्राइव से NUM 1062W में बूट करने में असमर्थता थी।


प्रोटोकॉल में से एक का एक टुकड़ा

हमने दो दर्जन से अधिक डिस्क की कोशिश की - सहकर्मी बीमार सेज के साथी, लेकिन उनमें से किसी ने भी सिस्टम को बूट करने की अनुमति नहीं दी। हालांकि, एकत्र की गई बड़ी मात्रा में डेटा ने डाउनलोड विफलता के समय को स्थानीय बनाना संभव बना दिया। इस क्षण का तार्किक और संकेत स्तरों पर बहुत सावधानी से विश्लेषण किया गया था।
यह समस्या होस्ट और डिस्क के बीच डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन में त्रुटि थी। वास्तव में, एक निश्चित समय पर, NUM 1062W मदरबोर्ड का IDE नियंत्रक बस में ऐसी अवस्था में बनता है जिसे ATA मानक के किसी भी संस्करण में वर्णित नहीं किया जाता है। मानक रूप से, ऐसी स्थितियों को किसी भी ड्राइव द्वारा एक त्रुटि संदेश के साथ छोड़ दिया जाना चाहिए। सीगेट को छोड़कर सभी डिस्क ने इस स्थिति पर सही ढंग से प्रतिक्रिया की, जिसने इसे अनदेखा कर दिया और आगे के आदेशों को संसाधित करने के लिए आगे बढ़ा।
इस प्रकार, आईडीई नियंत्रक और डिस्क के फर्मवेयर में पूरक त्रुटियों के कारण उपकरण को डिस्क को बांधने की एक अनूठी प्रणाली का निर्माण हुआ। मुझे ऐसा लगता है कि मदरबोर्ड विकास के स्तर पर, इस सिगेट के साथ डिबगिंग का प्रदर्शन किया गया था, और जब यह पता चला कि अन्य डिस्क बहुत अच्छी तरह से काम नहीं करती हैं, तो यह एक विशेषता बन गई।
दुर्भाग्य से, कंप्यूटर डेवलपर के लिए हमारे अनुरोध मूर्त लाभ नहीं लाए। केवल एक चीज जो हम स्विस से प्राप्त करने में सक्षम थे, वह यह थी कि ऐसे उपकरण लंबे समय से बंद हैं और समर्थित नहीं हैं, लेकिन अगर हमें सेवा प्रलेखन की आवश्यकता है, तो वे इसे प्रदान करने के लिए तैयार हैं, स्वाभाविक रूप से शुल्क के लिए। हालांकि, उन्होंने बताया कि प्रलेखन में सर्किटरी और वायरिंग आरेख नहीं हैं, और वे इसके अभाव के कारण ऐसी जानकारी नहीं दे सकते हैं।
जब समस्या स्पष्ट रूप से पहचानी गई थी, तो हमने एक विशेष मशीन के लिए सीधे एक डिस्क एमुलेटर विकसित करना शुरू किया। सबसे पहले, भविष्य के उपकरण का लेआउट विकसित किया गया था। यह हार्ड डिस्क सर्विसिंग के लिए एक डिवाइस के लिए एक डिबग बोर्ड पर आधारित था, जिसे पहले किसी अन्य प्रोजेक्ट के लिए विकसित किया गया था, और एटमेल कॉन्ट्रैक्टर पर बनाया गया था। इस लेआउट पर, पहली बार, हमने IDE फ्लैश ड्राइव और CompactFlash कार्ड से NUM 1062W पर सफलतापूर्वक बूट किया।


डिबग लेआउट

उसके बाद, "लड़ाकू परिस्थितियों" में परीक्षण करने का निर्णय लिया गया - सीधे कारखाने में। हम ग्राहक के उत्पादन स्थल पर गए, जहां हम उस भावी ड्राइव के मॉडल से जुड़े थे, जिसे हमने मशीन में विकसित किया था। ओह चमत्कार - यह सब काम करता है, और आईडीई फ्लैश मॉड्यूल और कॉम्पैक्टफ्लैश कार्ड दोनों के लिए सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए हैं।


"मुकाबला स्थितियों" में लेआउट का परीक्षण

ट्रायल रन के बाद, आईडीई इंटरफेस के साथ कई 2.5 इंच सॉलिड-स्टेट ड्राइव किए गए थे। वे वाहक के रूप में एक औद्योगिक CompactFlash कार्ड का उपयोग करते हैं। पहले यूक्रेनी "एसएसडी-ड्राइव" को औद्योगिक उपकरण के लिए हार्ड डिस्क एमुलेटर कहा जाता था।


मूल डिस्क, डिबग लेआउट, हमारी डिस्क का अंतिम संस्करण


हमारे डिस्क का उपकरण

इसके अलावा, उत्पादन में लेआउट के परीक्षण के दौरान, यह पता चला कि मशीन के लिए नियंत्रण कार्यक्रम फ्लॉपी डिस्क पर किए जाते हैं। यह कर्मचारियों के लिए बड़ी असुविधा पैदा करता है, क्योंकि फ्लॉपी डिस्क लंबे समय तक उत्पादन की स्थिति में "लाइव" नहीं होती है। ग्राहक के अनुसार, एक फ्लॉपी डिस्क 3-5 नियंत्रण कार्यक्रमों की रिकॉर्डिंग के लिए पर्याप्त है, जिसके बाद इसे बदलने की आवश्यकता है। इसलिए, हमने USB फ्लैश ड्राइव के आधार पर FDD एमुलेटर के साथ ड्राइव को बदलने का प्रस्ताव दिया। इस अतिरिक्त उन्नयन के परिणामस्वरूप, IMA BIMA प्रसंस्करण केंद्र को पूरी तरह से चुंबकीय भंडारण प्रौद्योगिकियों से आधुनिक ठोस राज्य मीडिया में स्थानांतरित किया गया है।

परिणाम:

• फ्लैश मेमोरी पर आधारित आधुनिक सॉलिड-स्टेट ड्राइव के साथ अप्रचलित चुंबकीय ड्राइव (HDD और FDD) को बदलने की गैर-तुच्छ समस्या को हल किया गया, जिसने जीवन को विस्तारित करने और एक सीएनसी वुडवर्किंग मशीन के संचालन की विश्वसनीयता बढ़ाने की अनुमति दी।
• हमारे द्वारा विकसित HDD एमुलेटर में कई विशेष कार्य हैं, जिनमें पासपोर्ट को बदलने की क्षमता, मक्खी पर प्रोटोकॉल को संशोधित करना और अनिर्दिष्ट डेटा विनिमय त्रुटियों को ठीक करना शामिल है। इसके लिए धन्यवाद, लगभग किसी भी औद्योगिक उपकरण और गैर-मानक विशेष उपकरण को अपग्रेड करना संभव है जो आईडीई इंटरफेस के साथ पुरानी हार्ड ड्राइव का उपयोग करते हैं।

PS हम वर्तमान में SCSI इंटरफ़ेस के लिए एक एनालॉग के निर्माण पर काम कर रहे हैं, जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, चिकित्सा प्रौद्योगिकी में। यदि विषय दिलचस्प है, तो निम्नलिखित पदों में मैं यह बताने की कोशिश करूंगा कि हम इस दिशा में क्या करते हैं।