HD Kit (A cheap one at that!)

 "We  don't  know who discovered water,  but we  are  certain  it
wasn't a fish."
                                                      John Culkin

       ST HARDWARE REVIEW: HD KIT 3.0 BY KARL-HEINZ WIRNER
                      by Richard Karsmakers

 With  the  MEGA STE and TT being capable of High  Density  drive
connection,  the whole phenomenon of High Density drives seems to
have  entered a blooming era.  High Density drives,  as  you  may
know,  can  store  twice as much information on one track  as  an
ordinary Double Density drive,  therewith allowing 1.44 Mb to  be
stored  on  one double-sided floppy disk.  Special  High  Density
floppies are required for that.
 Many third-party manufacturers offer hardware kits with which it
is  possible to use HD drives with other ST machines.  They  have
gotten cheaper and cheaper in the last year or so,  and now  they
have  reached  a point that makes HD drives  affordable  for  the
masses - 25 German marks (i.e.  about 30 Dutch guilders, US$15 or
less than £10).
 But hold your horses for a while.  There are quite a lot of buts
as you will read below.

HD Kit 3

 German hardware freak,  Karl-Heinz Wirner designed a little chip
that  allows your system to get to grips with a  HD  drive.  It's
called a GAL 3.0,  which comprises the "HD Kit 3" that costs  the
above mentioned 25 German marks. The chip, when it detects a High
Density disk being inserted,  feeds 16 Mhz instead of the usual 8
Mhz  into  the  floppy controller  so  that  the  writing/reading
density can be doubled. Yes, it's really that simple.
 If you think you can now use HD floppies with your 1040 or  MEGA
ST  then  you're  wrong,  of  course.  It's  pretty  obvious  for
everybody  but the layman - you need a High Density Floppy  drive
as only those can actually detect a High Density floppy disk  and
give  the  GAL the appropriate signal it  waits  for.  Karl-Heinz
can sell you one of those for 130 German marks (a very good  one,
a TEAC 235 HF), though. This is still quite affordable.
 When reading the rather extensive documentation that comes  with
the GAL,  you will notice two more things. For starters, you will
need to have a Western Digital 1772-xx-02 Floppy Disk Controller.
If  you  don't have one of those,  doubling  its  frequency  will
result  in too much heat being developed which can then  lead  to
the chip overheating and getting damaged.
 Second, and most important, you need soldering experience.

Building it in

 The  GAL  chip  needs  to be built on top  of  the  Floppy  Disk
Controller, for which you need a chip socket (the first thing you
need that wasn't mentioned at the start of the documentation). In
the  MEGA ST (such as mine) it is located below the power  supply
which has to be removed. No problems so far.
 After  that the problems really start.  You need a damn  lot  of
soldering  experience as you will be required to solder  about  a
dozen little wires between GAL pins, FDC pins, the Shifter (where
the  16  Mhz frequency will be tapped) and the  floppy's  Shugart
bus.  This required more than just soldering experience - it also
needs  an entire afternoon and a professional ST  hardware  freak
(such as Herman Mulder of Compurepair,  Haarlem,  who did it  for
me).  He told me the people behind this kit assume you have quite
a  bit of knowledge and the odd thingy lying around (like a  chip
socket, and more stuff that will follow below).
 The  power  needed by the GAL is taken from  the  soundchip,  of
which the ground pins are also used.  Pins 18,  19,  20 and 21 of
the  soundchip have to be cut from the main print,  bent  up  and
connected to the GAL.  The 16 Mhz signal is tapped off pin 39  of
the Shifter.
 With  the 16 Mhz Shifter bit you can get some problems if  other
hardware  extensions  (such  as 16 Mhz CPU  speeders  or  new  AT
emulators!)  are  already present in your system - so  a  16  Mhz
quartz  oscillator will be another thing you have to buy that  is
not  mentioned  beforehand  in case you have one  of  those  nice
hardware thingies in your ST!
 If  you want to use a third disk drive (e.g.  a 5.25"  one)  you
need  to  buy  another switch that is  not  mentioned  beforehand
either.
 Once built in, the GAL plus socket was slightly too high for the
power  supply not to touch it when built back in - but this  does
not throw up problems that cannot be overcome.
 The  actual  disk drive in this case (a TEAC 235  HF)  could  be
built  in easily - if you have a slim-line (i.e.  very low)  disk
drive  built  in already,  all you need to do is  screw  off  the
holder,  screw holder on HD drive and insert the whole thing back
in your ST again.  For the disk eject button to come out you have
to  saw  out a bit of the MEGA ST housing which is done  under  a
minute and which is quite easthetically pleasing in spite of  the
way it sounds.

Steprate Adaption

 Each  time when a HD floppy is used in the HD  drive,  a  signal
coming from that drive's Shugart bus will tell the GAL to  double
the frequency to be fed to the Floppy Disk Controller.  This will
then become 16 Mhz,  taken from the shifter (or the  oscillator).
This has the disadvantage that all times required to do something
are halved, which has severe consequences for the step rate, i.e.
the  time  the Floppy Disk Controller gives the drive  to  switch
from  one  track  to the next.  Normally,  a disk  drive  uses  3
milliseconds  here  (except 5.25" drives and old 3.5"  ones)  but
when you use a HD floppy this suddenly becomes 1.5 milliseconds -
which  is not enough and which will result in 'drive  not  ready'
messages and the like.
 This  can  be solved in two ways.  The easy way is  inserting  a
little program in your AUTO folder that doubles the step rate  to
6 ms. A program like this is included on disk when buying the GAL
chip,  so  that's  OK.  The slight disadvantage  is  that  normal
density disks will get processed a bit slower (but more notably a
bit LOUDER) because the step rate is then 6 ms and 3 ms only with
HD disks.
 This calls for the second way, which the manual initially states
can  be done by purchasing an 74LS123 chip (which costs  about  1
German mark).  Further in the manual,  however,  it is clear that
the  author  thinks you have certain stuff lying around  at  your
place anyway,  such as a 100nF condensator and a 56 kOhm resistor
- again some stuff that is not mentioned right away!).
 Any  way,  this  chip takes care that the  steprate  is  changed
accordingly  when a normal-or HD density disk is inserted in  the
drive.

The Software

 When  buying the GAL 3.0 chip you get a disk with "Pump Up"  and
"Step"  programs.  The first program is a PD utility  written  by
Claus  Brod  that  can format common disk  formats  including  HD
format (which we need).  The "Step" program was already mentioned
above, and allows for the steprate to be manipulated.

More on HD disks

 It  is not possible to format a normal (Double Density) disk  as
High Density Disk - at least not by default.  The TEAC disk drive
has  some jumpers built in that can be set so that  normal  disks
are recognised as HD disks and vice versa, however.
 High  Density  disks are recognised by HD drives because  of  an
additional  hole they have,  on the opposite side of  the  write-
protect hole. Double Density disks can be used as HD disks simply
by drilling a hole where needed, although of course the chance of
format  errors is higher as the magnetic particles are not  dense
enough.  In general this tends to work,  though, just like Single
Density  (67 TPI) disks can be used as Double Density  ones  with
relative safety.
 Setting  the jumpers accordingly can cause Double Density  disks
to be used as HD ones.  Real HD ones can have their holes covered
by tape in that case so that they also get properly recognised.

Concluding

 High  Density disk drives are here to stay!  For a bit of  money
you  can  use  floppies with doubled storage  capacity  which  is
something everybody should start thinking about.  As a matter  of
fact,  720 Kb (i.e.  Double Density) disk drives are not built in
large  quantities  any more and often a new 3.5"  drive  will  by
default be a HD one even though you may not know.  I'm told  that
most repair centres replace damaged 720 Kb disk drives with  1.44
Mb ones by default,  without the consumer ever finding  out.  The
drives are just as expensive,  and HD drives can be used for  720
Kb without any problems. All that is required then will be a chip
like the GAL to use HD disks!
 The "HD Kit 3" in combination with a HD drive is surely a  cheap
and  reliable  means  of adding High  Density  capacity  to  your
computer  -  provided you've got an FDC type  WD  1772-xx-02  and
extensive soldering experience. The manual is clear, but neglects
to sum up all you need is specific cases right from the start.
 I would, however, advise everybody not to buy the "HD Kit 3" but
instead shell out a bit more and buy the "HD Kit 4" at 50  German
marks (assembly kit) or 99 German marks (tested,  built, ready to
plug  on  the  Shugart bus with one soldering  connection  to  be
made).

Prices and stuff

 The "HD Kit 3" (including manual and software) costs DM 25.  For
DM  30 you get all the other parts you need (presumably also  the
74LS123) except for the quartz oscillator.
 The "HD Kit 4" (kit featuring print,  GAL,  software and manual)
costs DM 50.  For DM 99 you get the whole thing tested and  ready
to plug in (with only one soldering connection to be made,  which
should present no problem even to the layman).
 The  new  and silent version of the TEAC 235 HF drive  costs  DM
130.

 The address to write to for information is:

 Karl-Heinz Wirner
 Heisterbacherstr. 127
 D-5330 Königswinter 1
 BRD
 Tel. 02223-1567

 At  this  address you can buy the HD Kits as well  as  the  TEAC
drive mentioned above. Don't forget enclosing International Reply
Coupons for a reply!