heroy, я без цитирования отвечу, много места тратится.

1. Для того, чтобы удобно было работать с образами TRD, на SD-карте нужно использовать файловую систему FAT. В этом случае можно будет просто записывать образы на карту в виде файлов. Для работы с FAT контроллеру требуется ОЗУ. Ориентировочно - 1 килобайт и выше. Для работы с TR-DOS можно использовать и не 256 байт - во время первых экспериментов я использовал для кэширования дорожки всего 16 байт, постоянно подгружая данные сектора. Это неудобно. Гораздо удобнее закэшировать сразу всю дорожку. Да, вся дорожка, включая служебную информацию, занимает более 6 килобайт. Ну и что? В чем проблема? Как я уже писал - возьми контроллер, у которого достаточно памяти на борту. Есть современные контроллеры, которые ее имеют, зачем жадничать? Мы что, в каменном веке живем?
2. Вообще-то я писал про "МИПСы + адресуемый PSP". И раз уж я писал про это вместе, так и ты в ответе не разрывай. Лишняя производительность контроллера еще никому во вред не пошла. А насчет больших кусков... У меня один знакомый жаловался, что у него "прерывания тормозят". Я посмотрел его исходник - более килобайта тяжелого кода в прерывании! Так что при корректном построении программы проблем не возникнет.
3. Насчет "отлавливания выбранной стороны диска". Если для тебя подпаять один проводок к сигналу SIDE - это "напаивать, напаивать, напаивать соплей", то... даже не знаю, что сказать... Ну, не пишет тырдос номер стороны в индексное поле, что поделать... Насчет формирования индексного импульса не вижу никаких проблем. Уже делал, правда, без особого соблюдения периодичности. Какие еще есть нюансы?
4. А почему это не дергать и не прерывать процессор? Чем это ненормально? Ну и пусть дергается и прерывается - у него работа такая. Или изнашиваться будет быстрее от прерываний и дерганий? И позволь вопрос - ЧТО ИМЕННО не успеет контроллер без вайта жуткого? Ответь, пожалуйста, на этот вопрос, памятуя об АППАРАТНОМ АДРЕСУЕМОМ PSP.
5. Конечно, в внешней памяти можно хранить несколько дорожек. Даже не несколько, а все. Только зачем? Сколько времени требуется дисководу на перемещение головки на нужную дорожку? Сколько времени отводится на успокоение головки? И после успокоения когда фактически начнут читаться/писаться данные? Сложи все три временных промежутка и подумай, сколько времени потребуется контроллеру на чтение дорожки из образа на SD-карте и размещение ее в своей памяти? И тут, кстати, очень не лишними окажутся хорошие МИПСы.

И последний вопрос - разработка любого проекта на микроконтроллере должна начинаться с подбора самого контроллера. Для этого нужно хорошо представлять себе, какие ресурсы могут потребоваться для выполнения поставленной задачи. И с учетом этого выбирать контроллер, желательно с запасом по ресурсам. Так почему ты торгуешься "здесь 256 байт, там килобайт..." вместо того, чтобы просто выбрать контроллер, которому проблема будет "по зубам"?