Mit einer Vinyl-Schallplatte booten

• Ein Experiment, bei dem ein IBM PC statt mit einem gewöhnlichen Boot-Medium über einen Plattenspieler gebootet wird
• Ein 64 KB großes RAM-Disk-Image auf FreeDOS-Basis wurde in ein analoges Audiosignal umgewandelt und auf eine 10-Zoll-Vinylplatte geschnitten
• Über die Kassettenschnittstelle des PCs wird das Audiosignal wieder in digitale Daten zurückgewandelt, in den Speicher geladen und anschließend gebootet
• Um Signalverzerrungen zu minimieren, waren eine RIAA-Entzerrungskorrektur und Anpassungen an den Verstärker-Einstellungen nötig
• Ein ungewöhnliches Boot-Experiment, das die kreative Nutzung von Legacy-Systemen trotz Hardware-Beschränkungen zeigt

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Projektüberblick

• Das Experiment ist so aufgebaut, dass ein IBM PC direkt mit einem Plattenspieler verbunden gebootet wird
  • Wenn das BIOS des PCs bei anderen Boot-Optionen (Diskette, Festplatte usw.) scheitert, ruft der ROM-Bootloader die Kassettenschnittstelle auf
  • Über diese Schnittstelle liest er das vom Plattenspieler abgespielte Audiosignal und führt den Boot-Vorgang aus
• Verwendet wurde ein 64 KB großes RAM-Disk-Image auf Basis des FreeDOS-Kernels
  • Enthält eine verkleinerte Version von COMMAND.COM und eine angepasste Version von INTERLNK für die Dateiübertragung über ein Druckerkabel
  • Der ROM-Bootloader dekodiert das Audiosignal, lädt es in den Speicher und startet dann das System

Technischer Aufbau

• Der Bootloader ist eine Kombination aus den Projekten BootLPT/86 und 5150CAXX, jedoch ohne Unterstützung für den Druckerport
  • Er wird im ROM des BIOS-Erweiterungssockels untergebracht; eine Installation auf Festplatte oder Diskette wäre ebenfalls möglich, für das Experiment wurde jedoch ROM verwendet
• Die Verbindung zwischen PC und Verstärker nutzt dieselbe Kabelstruktur wie bei 5150CAXX, allerdings ohne Line-In-Anschluss
• Die Kassettenschnittstelle besteht aus PC-Speaker-Timer-Kanal 2 (Ausgang) und 8255A-5 PPI Port C Kanal 4 (Eingang)
  • Für Software-Modulation und -Demodulation wird die INT-15h-Routine des BIOS verwendet

Audiosignal und Herstellung der Vinylplatte

• Das Boot-Image wurde passend zum Protokoll „IBM cassette tape“ umgewandelt und an ein Plattenschneidegerät gesendet
• Die Vinylplatte wird mit einer RIAA-Entzerrungskurve geschnitten, daher ist bei der Wiedergabe eine zusätzliche Korrektur am Verstärker nötig
  • Höhen -10 dB bei 10 kHz, Tiefen +6 dB bei 50 Hz, Ausgangsspannung etwa 0,7 V
  • Phasen- und Loudness-Korrektur sind vollständig deaktiviert
• Die Signalqualität ist äußerst wichtig; Knackser oder Knistern können den Datenstrom unterbrechen
  • Geschwindigkeitsabweichungen von ±2–3 % sowie leichtes Wow (Drehzahlschwankung) sind jedoch tolerierbar

Verteilung von Bootloader und Image

• Das Bootloader-Binärfile wurde für den 2364-Chip entworfen und kann per Adapter auch mit einem 2764-Chip verwendet werden
  • Es läuft auf einem IBM 5150 mit mindestens 512 KB RAM und monochromem Bildschirm
• Das Boot-Disk-Image ist am Ende der BootLPT/86-Dokumentation verfügbar; eine analoge FLAC-Version wird über einen separaten Link bereitgestellt

Reaktionen der Community

• In den Kommentaren gab es viele positive Reaktionen wie „Wiederbelebung von Retro-Technik“ oder „ein ähnliches Konzept wie Kassetten-Booting“
• Einige Nutzer fragten nach der Nutzbarkeit eines Sound-Blaster-Eingangs und der Kompatibilität mit Open-Source-BIOS wie GlaBIOS
• Der Entwickler stellte klar, dass die Umsetzung allein über ein Erweiterungs-ROM und ohne BIOS-Modifikationen erfolgt
• Mehrere Leser hinterließen humorvolle Kommentare wie „Wenn man sie rückwärts abspielt, bootet Linux“

Bedeutung

• Das Experiment ist ein Beispiel dafür, ein analoges Audiomedium in ein digitales Boot-Medium zu verwandeln
• Es ist ein technischer Versuch, die Kassettenschnittstelle des IBM PC und die BIOS-Erweiterungsstruktur kreativ wiederzuverwenden
• Für moderne Systeme ist es unnötig, aber ein spannendes Projekt zur Erforschung von Legacy-Hardware-Verständnis und Signalverarbeitungstechniken

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Hacker-News-Kommentare

• Früher nutzten Scanner SCSI-Schnittstellen, und ich habe mich gefragt, ob man sie als Boot-Gerät verwenden könnte
  Wenn man den Scanner-Treiber und die OCR-Software ins BIOS packen würde, müsste es vielleicht gehen. Heute wäre es dank uEFI womöglich sogar einfacher
  • Ich finde, das ist eine wirklich geniale Idee
    Ich hatte früher einen SCSI-Scanner und bedaure, ihn für Ersatzteile zerlegt zu haben
    Man könnte wohl auch einen einfachen Bootloader bauen, der auf Papier gedruckte Schwarz-Weiß-Muster einliest, in den Speicher lädt und dann bootet. Ich frage mich, wie groß die Speicherkapazität eines A4-Blatts wäre
  • Es wäre lustig, das auf einem PowerPC-Mac mittleren Alters in Forth umzusetzen
  • Noch ältere Scanner waren über ein Centronics-Kabel direkt an den ISA-Bus angeschlossen
  • Jemand sollte das tatsächlich ausprobieren. Das ist wirklich eine coole Idee
  • Statt OCR könnte man auch einfach direkt Binärdaten einlesen. Man könnte auch wie mit Lochkarten booten
• Früher gab es eine Zeit, in der Software in Magazinen in Form von Flexidiscs verteilt wurde
  Das steht auch im Flexi_disc-Wiki: Wegen der geringen Zuverlässigkeit empfahlen Magazine, sie zuerst auf Kassette zu kopieren. Die Discs ließen sich meist nur ein- oder zweimal abspielen
  • Ich erinnere mich daran, dass man in Magazinen Disketten bekam, aber dass Software auf Flexidiscs verteilt wurde, höre ich zum ersten Mal
    In Großbritannien soll ein Thompson-Twins-Spiel so verteilt worden sein
  • Ich hatte einen Acorn Electron und bekam Software auf Audiokassetten
    Manchmal wurden Demos verteilt, indem man ein Tape auf das Cover des Magazins klebte, und ich erinnere mich auch daran, Tapes mit einem Bleistift wieder aufzuwickeln, um sie zu reparieren
    Mit einem Doppelkassettendeck für Musik konnte man sie auch kopieren
  • Ich habe in den 80ern mal aus einem Musikmagazin eine Flexidisc bekommen und damals gedacht, dass man darauf auch Software unterbringen könnte. Gesehen, dass es tatsächlich umgesetzt wurde, habe ich aber nie
• Aus heutiger Nutzersicht wirken Speichermedien fast wie eine perfekte Abstraktion
  Kleine Rechtecke ohne bewegliche Teile, die Daten blockweise speichern und laden, bei geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit
  Früher waren Speichermedien viel „physischer“ — langsam, laut, empfindlich gegenüber Magnetfeldern und voller komplexer mechanischer Teile. Am Geräusch allein konnte man Probleme erkennen
  • Als ich zum ersten Mal Slackware installiert habe, hatte ich nicht genug Disketten und habe während der Installation einige Dateien gelöscht. Dann tauchten ständig defekte Disketten auf, sodass ich das System wohl zehnmal neu installiert habe. Nicht zu empfehlen
  • Schon beim Geräusch eines Zip-Laufwerks bekomme ich PTSD. Man konnte hören, wie die Daten vor den eigenen Augen verschwanden
  • Meine Eltern räumen gerade den Abstellraum auf und haben alte Festplatten und Disketten gefunden, also bin ich mit dem Archivieren beschäftigt
    Es ist spannend, die Entwicklung von Speichermedien direkt mitzuerleben. Conner-Festplatten sind robust wie Panzer, und das Geräusch beim Hochdrehen ist großartig
    Dabei merkt man wieder, wie erstaunlich viel Engineering hinter simplen Bytes und Blöcken steckte
  • Früher hatte man viel häufiger die Erfahrung, Daten mit den Händen zu bearbeiten
    Unser erster Computer lud Programme über einen angeschlossenen Kassettenrekorder von Radio Shack
    Das Zurückspulen des Bands, das Drücken der Wiedergabetaste und das Eingeben des Ladebefehls fühlten sich fast wie ein Ritual an
    Als ich später ein 5¼-Zoll-Diskettenlaufwerk bekam, war das wirklich bewegend. Ab da habe ich mit dem Programmieren angefangen
  • Am Geräusch des Diskettenlaufwerks konnte man schon erkennen, in welchem Boot-Zustand es gerade war
• In meinem Land wurde früher Software für den Atari 800 über Radio ausgestrahlt. Und es hat tatsächlich funktioniert
  • In den Niederlanden sendete ein Radioprogramm namens Hobbyscoop im Rahmen eines Projekts namens BASICODE Software
    BASICODE-Wiki
  • Auch der finnische öffentlich-rechtliche Sender YLE strahlte in den 1980ern Software für den Commodore 64 aus
    Eine Aufnahme der ersten Sendung existiert noch. Bei gutem FM-Empfang funktionierte das ziemlich gut
  • Es gab auch eine Version für den ZX Spectrum
    Passender Link
  • Auch in Polen sendete der öffentlich-rechtliche Rundfunk Software für Atari, ZX Spectrum und Commodore 64
    Nicht meine Generation, aber ein interessanter Versuch
  • Ich habe Amiga-Backups auf VHS-Kassetten gespeichert. Das hat tatsächlich funktioniert
• Eines meiner Lieblingsstücke in meiner Plattensammlung ist die 8-Bit Construction Set 12"
  Discogs-Link
  Sie enthält Boot-Tracks für Atari und C64 zusammen mit Chiptune-Musik
• Als wir früher bei AWS am Glacier-Projekt gearbeitet haben, habe ich einmal vorgeschlagen, zum 1. April einen Scherzartikel über „Datenspeicherung auf Vinyl-Schallplatten“ zu veröffentlichen
  Die Pointe war, dass 9 von 10 Kunden das haptische Gefühl wiederhergestellter Daten mögen. Dazu kam es nie, aber im Team fanden wir es ziemlich lustig
  • Wenn man Daten in Titan-Schallplatten eingravieren würde, könnten sie wohl auch unter extremen Bedingungen wie Feuer oder Überschwemmungen lange erhalten bleiben
  • Von einer optischen Jukebox zu einer Vinyl-Jukebox ist der Sprung gar nicht so groß. Das könnte tatsächlich machbar sein
• Apple ][-Software kann über den Audioanschluss eines Mobiltelefons gebootet werden
  Man muss sie nur über Seiten wie asciiexpress.net streamen
  Mit Vinyl müsste es wohl auch gehen, aber ich habe keine Ausrüstung, um selbst zu schneiden
  Bei intheclouds.io bekommt man so etwas für etwa 100 Dollar
• Wenn ich Vinyl-DJing mache, gefällt mir das physische Gefühl am meisten
  Ich habe auch digitales Equipment, aber die Befriedigung, schwarze Scheiben direkt zu handhaben, ist unersetzlich
  Selbst kleine Fehler oder die Unvollkommenheit der Rille sind direkt hörbar und machen es lebendiger
• Das Interessanteste an Vinyl ist, dass man die Tracks mit den Augen sehen kann
  Wenn man die Platte aus der Hülle nimmt, kann man an der Länge der Rillen erkennen, wie viele Tracks es gibt und wie lang sie sind, und man kann direkt zum gewünschten Track springen. Viel intuitiver als bei Kassetten
  • Ein lesenswerter LA-Times-Artikel
  • Frühe Hip-Hop-DJs nutzten diese Eigenschaft, um direkt zu den Drum-Breaks zu springen
• Ich wusste gar nicht, dass es im PC einmal eine eingebaute Kassettenschnittstelle gab
  • Mit dem XT-Modell wurde sie entfernt, deshalb existierte sie nur gut zwei Jahre lang. Dafür kamen drei ISA-Slots hinzu
  • Frühe PCs waren 8-Bit-Maschinen sehr ähnlich. Es gab BASIC im ROM und auch eine Kassettenschnittstelle. Man konnte sogar einen Fernseher als Monitor verwenden
  • Früher gab es nicht einmal serielle Ports auf dem Mainboard. Alles waren Erweiterungskarten
    Stattdessen gab es eine Band-Schnittstelle in Form einer Audiobuchse, und man musste Wiedergabe und Stopp manuell bedienen
  • Bei Heimcomputern mit 16 Bit oder weniger vor den 80ern war das eine verbreitete Funktion, aber sie war so langsam und unpraktisch, dass sie keine guten Erinnerungen hinterlassen hat