Решение проблемы подключения флоппи-дисковода к современному компьютеру. Флоппи дисководы и дискеты. И если говорить о магнитной записи в целом

Одним из самых старых устройств для хранения информации на персональном компьютере является флоппи-дисковод или, сокращенно, FDD (Floppy Disk Drive). Данное устройство, широко применявшееся в течение 1970-х-2000-х гг., теперь нечасто можно встретить в современных компьютерах. Тем не менее, в ряде случаев все же можно увидеть установленный в старом ПК флоппи-дисковод. Кроме того, иногда используются и внешние дисководы для дискет, подключаемые к компьютеру через порты ввода-вывода.

Первый дисковод для гибких дисков и дискета (по-английски - floppy disk) к нему имели 8 дюймов в ширину и были изобретены инженером Аланом Шугартом, работавшим в компании IBM, в начале 1970-х гг. В середине 1970-х им же была разработана дискета формата 5,25 дюймов и привод для ее чтения. В 1981 г. фирмой Sony была разработана дискета и привод 3,5 дюймов. Вначале емкость подобной дискеты составляла 720 КБ, однако впоследствии ее емкость была увеличена вдвое.

Предпринимались неоднократные попытки усовершенствовать дискеты на основе 3,5-дюймового формата. Так, например, в 1987 г. был разработан дисковод для дискет объемом 2,88 МБ, а в конце 1990-х гг. – стандарт LS-120 c еще большим объемом дисков –120 МБ. Однако все эти модификации не получили широкого распространения, во многом из-за дороговизны накопителей и носителей.

Принцип работы

По принципу работы FDD во многом напоминают жесткие диски. Внутри дискеты так же, как и внутри винчестера, находится плоский диск с нанесенным на него магнитным слоем, а информация с диска считывается при помощи магнитной головки. Однако есть и отличия. Прежде всего, floppy disk изготовлен не из твердого материала, а из гибкой полимерной пленки, похожей на пленку магнитной ленты. Именно поэтому диски такого типа называются гибкими. Кроме того, floppy disk не вращается постоянно, а лишь тогда, когда поступает запрос от операционной системы на считывание информации.

Преимуществом FDD по сравнению с винчестером является сменность носителей. Однако недостатков floppy drive тоже имеет немало. Помимо чрезвычайно низкой скорости работы, это и низкая надежность хранения информация, а также невысокая емкость носителя – примерно 1,44 МБ для 3,5-дюймовых дискет. Правда, при использовании нестандартных способов форматирования емкость floppy disk можно незначительно увеличить, но, как правило, это приводит к еще большему снижения надежности записи.

Разновидности

В персональных компьютерах типа IBM PC использовались две основные разновидности FDD – 5,25-дюймовый и 3,5-дюймовый. Оба типа дисковода предназначены для дискет различных типов и размеров и несовместимы друг с другом. Эта ситуация отличается от той, которая имеет место в случае оптических дисководов, которые могут читать как 3,5-дюймовые, так и 5,25-дюймовые диски. В свое время существовали также 8-дюймовые FDD, но уже в 80-х гг. подобные дисководы вышли из употребления. Примерно в 1990-е гг. окончательно вышли из обихода и 5,25-дюймовые дисководы. 3,5-дюймовые floppy drive продержались дольше, до конца 2000-х, да и сейчас их изредка кое-где можно встретить.

Сравнительные размеры внутренних 8, 5,25, и 3,5-дюймовых дисководов

Примеры Floppy дисководов в порядке очередности: 8-ми дюймовый, 5,25 дюймовый и 3,5 дюймов

5,25-дюймовый floppy disk представляет собой диск в картонном корпусе, напоминающим конверт, и имеет прорезь для головки считывания. Подобная дискета полностью оправдывает свое название «гибкой», поскольку ее корпус можно без особого усилия согнуть руками. Однако намеренно сильно сгибать гибкий магнитный диск не рекомендуется, поскольку это почти неизбежно приведет к его выходу из строя.

Подобного недостатка лишена 3,5-дюймовая дискета. В ней магнитный диск заключен в жесткий пластмассовый корпус и согнуть ее руками так просто не получится. Кроме того, 3,5-дюймовая дискета имеет специальную металлическую шторку, которая скрывает прорезь для считывающей головки. Еще одна особенность дискеты – наличие переключателя, блокирующего запись на диск. Объем стандартной 3,5-дюймовой дискеты составляет 1,44 МБ, что больше максимального объема дискеты 5,25-дюймов, который равен 1,2 МБ.

Примеры дискет - слева на право 8, 5,25, и 3,5.

Конструкция 3,5-дюймового FDD также отличается от конструкции 5,25-дюймового. Если при вставке дискеты в прорезь 5,25-дюймового накопителя пользователю необходимо зафиксировать дискету поворотом рычажка, то 3,5-дюймовая фиксируется в приводе автоматически, а выброс дискеты обратно осуществляется при помощи специальной кнопки.

Как и в случае многих других накопителей существуют мобильные версии накопителя на гибких дисках – внешние флоппи-дисководы. Внешний флоппи-дисковод удобен тем, что не занимает места в системном блоке, особенно в том случае, если необходимость в использовании дискет возникает редко. Подобный FDD-дисковод можно подключать к ПК при помощи USB-разъема или разъема LPT.

Применение

Хотя винчестеры появились еще в первых IBM-совместимых персональных компьютерах, тем не менее, без устройства для сменных накопителей ни один компьютер не мог обойтись. Подобным устройством стал флоппи-дисковод, быстро получивший популярность благодаря простоте и невысокой стоимости как самого накопителя, так и носителей информации – дискет.

Впрочем, в ряде случаев флоппи-дисковод мог и полностью заменить жесткий диск. Когда у автора данных строк появился первый IBM-совместимый компьютер, то он не имел ни винчестера, ни, тем более, оптического дисковода, а всего лишь 3,5-дюймовый floppy drive и предоставленный продавцом ПК набор дискет с софтом. Компьютер при этом был вполне работоспособен. Разумеется, речи об использовании Windows 3, или о том, чтобы запустить какие-то объемные программы, речи не шло, но при использовании MS-DOS можно было иметь дело с большинством существующих на то время (начало 90-х) программ и игр. Это говорит о том, что флоппи-диски способны удовлетворить базовые потребности пользователя в хранении информации. Кроме того, гибкие диски в свое время были незаменимы в том случае, когда надо было перезагрузить компьютер для профилактической проверки или установить новую ОС.

Настройка флоппи-дисковода в BIOS

В BIOS существует несколько опций, позволяющих настроить параметры дисководов для гибких дисков. Например, опция позволяет отключить контроллер накопителя для гибких дисков, если таковой не используется в системе, и тем самым высвободить одно системное прерывание. Также в некоторых BIOS можно установить вручную тип и объем носителей дисковода, а также установить запрет записи на гибкие диски.

Заключение

Сегодня многие пользователи, возможно, и не знают, как выглядит флоппи-дисковод и даже обычная дискета. Их функции взяли на себя карты памяти и флеш-накопители. В большинстве системных блоков о floppy drive напоминает разве что оставленный для них 3-дюймовый внешний отсек, а в ОС семейства Windows – неиспользуемые первые буквы логических дисков (A и B), зарезервированные для флоппи-дисководов. Тем не менее, дисковод для дискет нередко можно встретить в старых компьютерах. Кроме того, флоппи-дисководы могут быть полезны при загрузке ПК с целью проведения профилактических мероприятий по обслуживанию компьютера или при установке ОС.

Дисководы для дискет.

Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, а также хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере. Практически все компьютеры имеют хотя бы один дисковод для дискет. Однако как носитель информации дискеты используются все меньше, поскольку они недостаточно надежны и имеют малую по современным меркам емкость.

Наиболее распространены дискеты размером 3,5 и 5,25 дюйма (89 и133 мм).

Часто дискеты размером 5,25 называют пятидюймовыми, а размером 3,5-трехдюймовыми. Трехдюймовые дискеты предпочтительней, поскольку они обеспечивают более надежно, чем пятидюймовые дискеты, хранение информации.

Дискеты различаются друг от друга по своей емкости, то есть по количеству информации, которое на них можно записать. Трехдюймовые дискеты чаще всего имеют емкость 1,44 Мбайта, хотя встречаются старые –емкостью 720 Кбайт. Пяти дюймовые дискеты чаще всего имеют емкость 360 Кбайт (обозначение – Double Side/Double Density, DS/DD) или 1,2 Мбайта (обозначение Double Side/High Density, DS/HD). Дискеты емкостью 360 Мбайт используются очень редко. Они считаются устаревшими.

Пятидюймовые дискеты емкостью 1,2 Мбайта имеют специальное магнитное покрытие, которое позволяет записывать на них более узкую дорожку информации. Это магнитное покрытие труднее размагнитить и намагнитить, чем обычное и поэтому такие дискеты не могут использоваться в дисководах для дискет, емкостью 360 Мбайт. Различить эти два типа дискет можно по тому, что на дискетах емкостью 360 Кбайт вокруг внутреннего отверстия обычно имеется темное кольцо, а у дискет емкостью 1,2Мбайт – нет.

Емкость трехдюймовых дискет определить просто, дискеты емкостью 1,44 Мбайта имеют специальную прорезь (см. рис 3.6), а на дискетах емкостью 720 Кбайт ее нет.

На дискетах размером 5,25 дюйма имеется прорезь для защиты от записи. Если эту прорезь заклеить, то на дискету нельзя будет произвести запись. На дискетах размером 3,5 дюйма вместо прорези защиты от записи имеется специальный переключатель-защелка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Здесь, однако, запись на дискету разрешена, если отверстие, закрываемое защелкой, закрыто, и запрещена, если это отверстие открыто.

Типы дисководов

Дисководы для пятидюймовых и трехдюймовых дискет отличаются друг от друга по внешнему виду. Наиболее распространены трехдюймовые дисководы, поддерживающие дискеты емкостью 1,44 Мбайта, и пятидюймовые дисководы, поддерживающие дискеты емкостью 1,2 Мбайта. На многих современных компьютерах устанавливается только один трехдюймовый дисковод, так как пятидюймовые дисководы считаются устаревшими.

Дисководы для компакт-дисков и CD-рекодеры.

С помощью дисководов для компакт-дисков компьютеры могут считывать специальные компьютерные компакт-диски, а также проигрывать аудио компакт-диски. Компьютерные компакт-диски используются для распространения комплексов программ, данных большого объема, например каталогов, перечней, энциклопедий и т. д. Особенно удобны компакт-диски для распространения мультимедиа-приложений (программ, сочетающих движущиеся изображения, текст и звук), обучающих, демонстрационных и игровых программ.

Внешне компьютерные компакт-диски не отличаются от аудио компакт-дисков (разве лишь нанесенных на них надписями). Диаметр компакт-диска составляет 12 см, верхняя сторона у них используется как этикетка, а нижняя (из белого металла, точнее, алюминия)- содержит информацию. Часто компакт-диски называют CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory).

Компьютерный компакт-диск может содержать до 650 Мбайт информации, то есть столько же, сколько 450 дискет емкостью 1,44 Мбайта. При этом чтение компакт-дисков выполняется в десятки раз быстрее, чтение дискет, а как носители информации компакт-диски гораздо надежнее дискет.

Компакт-диски можно использовать только для чтения содержащейся на них информации. Запись данных на компакт-диски осуществляется при их изготовлении посредством выдавливания процессором углублений на подложке компакт-диска, так что эти участки перестают отражать свет. В дисководах для компакт-дисков нанесенная информация считывается лучом лазера. Для защиты информации от повреждений на подложку наносится прозрачное покрытие.

Вместе с обычными компакт-дисками есть также диски с подложкой золотого цвета. Это так называемые CD-R диски, в них подложка действительно содержит золото. Информация на них наносится лучом лазера на специальных приводах - CD-рекордерах, а считываться они могут как обычные компакт-диски, на дисководах для компакт-дисков. CD-R диски допускают лишь однократную запись информации стереть или исправить записанные на CD-R диск данные невозможно.

Быстродействие дисковода определяется скоростью чтения данных и временем доступа к информации. Для сообщения о скорости чтения данных обычно указывают, во сколько раз дисковод вращает диск быстрее, чем дисководы для аудио компакт-дисков. Так дисководы одинарной скорости обеспечивают скорость чтения 150 Кбайт/с, с двойной скорости - около 300 Кбайт/с, четырехкратной скорости - около 600 Кбайт/с, шестикратной скорости –около 900 Кбайт/с, восьмикратной - около 1200 Кбайт/с и т.д.

Интерфейс дисковода для компакт-дисков это тип контроллера, к которому дисковод должен присоединятся. В продаже имеются дисководы:

· С нестандартным (proprietary) интерфейсом типа Sony, Panasonic и т.д. Это уже сильно устаревшие модели, снятые с производства, где-то в 1994 году. Они должны подключаться к соответствующим контроллерам, расположенным либо на столь же старых звуковых платах, либо на отдельных платах, поставляемых с дисководом.

· С IDE-интерфейсом, то есть подключаемые к контроллерам IDE (EIDE).Это наиболее хорошо выпускаемые модели.

· Со SCSI-интерфейсом, т.е. подключаемые к SCSI- контроллеру, однако в высоко производительных компьютерах оснащенных SCSI-контроллером, применение таких дисководов может быть оправданно, т.к. они обычно быстрее работают и меньше загружают процессор.

· Для использования с портативными компьютерами продаются внешние дисководы, довольно дорогие, подключаемые через PC-карту или через параллельный порт.

Дисководы для компакт-дисков отличаются также:

· По способу загрузки компакт-диска в устройство;

· По размеру встроенного буфера для хранения информации, считанной с компакт-диска от 8 Кбайт до 1 Мбайта.

· По поддерживаемым стандартам компакт-дисков.

CD-чейнджеры

CD-чейнджеры - дисководы с магазином компакт- дисков. В них можно загрузить несколько компакт-дисков, и при обращении к любому из них он автоматически и довольно быстро (за несколько секунд) заменит, установит нужный диск в дисковод (если его там не было). Такое устройство может быть очень удобно для пользователя, работающего с многочисленными компакт-дисками.

CD-рекордеры

CD- рекордеры - это устройства для записи информации на CD-R диски. Впрочем, они могут и читать компакт-диски. CD-рекодеры отличаются по скорости работы с дисками, наиболее распространены двухскоростные и четырехскоростные устройства. Двухскоростной CD-рекодер позволяет записать один диск чуть меньше чем за 40 минут, четырехскоростной чуть быстрее 20 минут. Профессиональные CD-рекодеры (рассчитанные на массовое тиражирование CD-R дисков) могут иметь шестикратную скорость работы и быть оснащены автоподачей CD-R дисков.

Эволюция современного флоппи-диска

Большинство технологий, применяемых в персональных компьютерах, разработано или после появления ПК, или специально для них. Одним из немногих исключений является флоппи-диск, он же гибкий диск, он же дискета. Во многом благодаря гибкому диску стало возможным появление персональных компьютеров, но именно благодаря персональным компьютерам дискета получила столь широкое распространение. Все сказанное ниже о емкостях и форматах относится к IBM-совместимым персональным компьютерам, если не оговорено иное. Это объясняется значительно более широким их распространением, особенно в России. Поэтому ниже вы не встретите описаний экзотических форматов разметки дискет - да не обидятся на меня поклонники платформ Macintosh или Amiga.

Первый образец флоппи-диска был разработан IBM в 1967 году. Тридцать два года - для компьютерной технологии возраст очень почтенный, но, судя по всему, «жива еще моя старушка». Попробуем проследить ее жизнь в развитии.

Время рождения нашей героини относится к начальному периоду развития мини- и микрокомпьютеров. Для них требовался носитель информации, отличный от применявшихся тогда громоздких накопителей на магнитных и перфолентах, жестких дисках и перфокартах (картонных карточках с рядами цифр и сложным узором пробитых машиной отверстий - что-то типа латунных дисков для механического пианино. - Прим. ред. ). Период младенчества и детства, то есть отработки технологий, занял четыре года, так что первые коммерческие накопители были предложены IBM в 1971 году - в том же году, когда Intel представила процессор 4004. Можно сказать, что два события случайно совпали по времени, так как предварительного намерения использовать флоппи-дисковод именно на будущем «Intel-совместимом» персональном компьютере не было. Но эта случайность лишний раз демонстрирует параллельное развитие различных технологий, приведшее к появлению первых персональных компьютеров.

Развитие нашей героини дискеты в чем-то соответствует этапам взросления homo sapiens, а в чем-то ему совершенно противоположно. Человек с возрастом набирается ума, его возможности увеличиваются; это же можно сказать о флоппи-дисках, емкость которых возрастает по мере совершенствования технологии. Зато «рост» дискет имеет совершенно противоположную тенденцию - с возрастом он уменьшается.

Наша героиня родилась размером (точнее, диаметром) 8 дюймов (203,2 мм), что для человека маловато, но для носителя емкостью немногим более 100 Кбайт по тем временам было в самый раз. Нареченная при рождении гибким диском (Flexible Disk), она быстро получила несколько жаргонных названий. Например, «псевдоним» флоппи-диск произошел от английского слова flop («хлопать крыльями»). Действительно, звук, производимый при помахивании конвертом 20x20 см похож на шум, производимый взлетающей птицей соответствующих размеров. Дискетой (diskette) подобный носитель стали называть несколько позже, после первого уменьшения размеров. Это, пожалуй, рекорд по количеству названий для одной и той же технологии.

Первоначально дискета состояла из двух частей: носителя и конверта. Носитель представлял собой круглую пластину с центральным усиленным по краям отверстием и одним или несколькими индексными отверстиями, высеченными из широкой и толстой двухсторонней магнитной ленты. Конверт изготавливался из пластика, гладкого снаружи и покрытого ворсом с внутренней стороны, и имел отверстия для шпинделя, который вращал носитель, прорезь для головок и оптопары считывания индекса.

В самом начале разбивка флоппи-дисков на секторы была жесткой, то есть для каждого сектора пробивалось свое индексное отверстие. В дальнейшем количество индексных отверстий сократили до одного, соответствующего началу дорожки. Поэтому некоторое время сосуществовали флоппи-диски типа Hard Sectored (жесткая разбивка на секторы) и Soft Sectored (одно индексное отверстие). За счет внутренних резервов объем носителя был доведен со 100 до 256 Кбайт, что и осталось физическим пределом для стандартных 8-дюймовых дискет. До конца 70-х годов приводы флоппи-дисков устанавливались в основном в мини-, а потом и в микроЭВМ (привычный нам ПК относится именно к классу микроЭВМ. - Прим. ред. ). Вследствие этого объем производства флоппи-накопителей был невелик, а потому и цены на них зашкаливали за 1000 долларов.

Первым серийным персональным компьютером, в котором применялись гибкие диски размером 8 дюймов, был Apple II, продемонстрированный в виде прототипа в 1976 году. Однако всего несколькими месяцами раньше фирма «Шугарт» объявила о выпуске привода для флоппи-дисков размером 5,25 дюйма по вполне приемлемой цене в 390 долларов. Однако дискеты размером 8 дюймов применялись еще довольно долго, а конструкции приводов блистали разнообразием. Например, в персональном компьютере Rainbow (DEC) для снижения стоимости два устройства имели общий привод блока головок, так что одновременно могло происходить обращение только к одной дискете. Кстати, к вопросу о долголетии. Флоппи-диски размером 8 дюймов выпускаются до сих пор: кто не верит, может проверить сайт фирмы Imation (http://www.imation.com , бывшее подразделение 3M).

Итак, в 1976 году произошло первое уменьшение размеров дискеты c 8 до 5,25 дюйма. Объем ее ненадолго стал равен 180 Кбайт, что было явно недостаточно, поэтому вскоре появились дискеты, запись на которые производилась с обеих сторон. Они получили название Double Density («Двойная Плотность»), хотя была повышена как раз не плотность, а объем. Именно такие приводы были установлены в персональном компьютере IBM PC, увидевшем свет в 1981 году.

По мере роста объемов программ и данных становилось ясно, что и объем дискеты 360 Кбайт явно недостаточен. Был разработан новый формат и, соответственно, новые дискеты и приводы. Для изготовления дискет объемом 1,2 Мбайт были применены улучшенные магнитные материалы, что позволило при снижении ширины дорожки вдвое и увеличении плотности записи получить тем не менее удовлетворительный уровень сигнала от головки чтения. Увеличение количества дорожек ровно вдвое (с 48 до 96) позволило сохранить обратную совместимость, то есть привод для дискет емкостью 1,2 Мбайт мог прочитать дискету емкостью 360 Кбайт. На дискете, что интересно, не было вырезов или отверстий, при помощи которых привод мог бы определить ее тип, эта информация записывалась в оглавлении.

Однако, достигнув приличной (и практически предельной для данной технологии) плотности, дискета размером 5,25 дюйма все еще страдала от «детских болезней», то есть недостаточной механической прочности и степени защиты носителя от внешних воздействий. Через отверстие для блока головок поверхность легко загрязнялась, особенно если дискета хранилась не в конверте. Дискета была в буквальном смысле гибкой: ее можно было свернуть трубочкой и... выкинуть после этого в ближайшее мусорное ведро. Надписи на наклейке можно было делать только мягким фломастером, так как шариковая ручка или карандаш продавливали материал конверта. Так мягкой дискете пришло время обрести твердый панцирь.

В 1980 году Sony продемонстрировала дискету и привод нового стандарта - размером 3,5 дюйма . Теперь ее стало трудно называть гибкой или флоппи - «хлопающей». Сплошной корпус из твердого пластика и отсутствие индексного отверстия обеспечивает механическую защиту носителя. Единственное оставшееся отверстие, предназначенное для доступа головок к носителю, прикрывается подпружиненной металлической шторкой. Для защиты от случайной перезаписи служит не заклеиваемый вырез, как на 5,25-дюймовой дискете (попробуйте в нужный момент найти необходимый для этого кусочек черной липкой бумаги!), а подвижная заслонка, являющаяся частью конструкции корпуса. Первоначально емкость дискеты размером 3,5 дюйма составляла 720 Кбайт (Double Density, DD), а затем выросла до 1,44 Мбайт (High Density, HD).

Именно такой привод (и только он один) устанавливался в компьютеры нашумевшей и достаточно провальной из-за несовместимых инноваций серии компьютеров IBM PS/2. В дальнейшем этот стандарт ввиду очевидных преимуществ вытеснил дискеты 5,25 дюйма. Правда, более удобные дискеты стандарта Sony в жестком пластиковом корпусе еще долго проигрывали «пятидюймовкам» по соотношению «цена/емкость», да и проблема совместимости долго давала знать о себе: 3,5-дюймовые дисководы далеко не везде можно было найти.

Последнее эволюционное усовершенствование дискеты было предпринято фирмой Toshiba в конце 80-х годов. За счет улучшения технологии производства носителей и способов записи емкость дискеты была повышена вдвое - до 2,88 Мбайт. Однако этот формат не прижился в силу целого ряда причин. Большая скорость обмена, принятая в приводе этого формата (более 1 Мбит/с), не поддерживалась большинством ранее выпущенных контроллеров и чипсетов, рассчитанных на скорость 500 Кбит/с, то есть для использования нового привода требовалось приобрести соответствующую карту. Стоимость такой дискеты высока и составляет несколько долларов по сравнению примерно с 50 центами для обычной дискеты емкостью 1,44 Мбайт. И наконец, инерция огромной массы приводов для дискет 1,44 Мбайт, уже имевшихся к тому времени, не позволила раскачать рынок в сторону 2,88-мегабайтного носителя - использование нестандартного формата могло затруднить обмен с внешним миром.

Анатомия дискеты

Как и любой другой магнитный дисковый носитель, гибкий диск разбит на концентрически расположенные дорожки. Дорожки, в свою очередь, разбиты на секторы. Перемещение головки для доступа к различным дорожкам осуществляется при помощи специального привода позиционирования головки, который перемещает в радиальном направлении блок магнитных головок от одной дорожки к другой. Доступ к различным секторам внутри дорожки осуществляется просто за счет вращения носителя. Интересно, что нумерация дорожек начинается с «0», а секторов - с «1», причем эта система впоследствии была перенесена и на жесткие диски.

Принцип записи информации на дискету - такой же, как и в магнитофоне: происходит непосредственный механический контакт головки с магнитным слоем, нанесенным на искусственную пленку - майлар. Этим обусловливается невысокая скорость чтения/записи (носитель не может быстро двигаться относительно головки), невысокие надежность и долговечность (ведь происходит механическое стирание, износ носителя). В отличие от магнитофона, запись осуществляется без высокочастотного подмагничивания - перемагничиванием материала носителя до насыщения.

Как уже отмечалось, первоначально разметка 8-дюймовой дискеты на секторы была жесткой, то есть началу каждого сектора соответствовало индексное отверстие, прохождение которого через оптопару вызывало электрический импульс. Это упрощало конструкцию контроллера (не надо отслеживать начало каждого сектора) и накопителя (не требуется поддерживать высокую стабильность скорости вращения), но ограничивало увеличение емкости за счет внутренних резервов и снижало прочность. Впоследствии благодаря прогрессу микроэлектроники количество индексных отверстий сократилось до одного, соответствующего заголовку дорожки, а опознавание заголовков секторов производилось контроллером. В дискетах размером 3,5 дюйма индексное отверстие отсутствует, синхронизация производится исключительно за счет чтения заголовков.

Позиционирование головки первое время чаще всего осуществлялось при помощи механизма «шаговый двигатель-винт-гайка». Блок головок крепился на каретке, двигающейся по направляющим, параллельным радиусу дискеты. В каретке же имелось отверстие, через которое проходил винт, а на отверстии имелся выступ, входящий в резьбу на винте и исполнявший роль участка резьбы гайки. Шаговый двигатель вращал ходовой винт, перемещая в радиальном направлении блок головок посредством гайки за один шаг на одну дорожку. На дискете размером 8 дюймов только такой механизм мог обеспечить точное позиционирование каретки при ее большом ходе (порядка 60 мм). После появления гибких дисков меньших размеров (5,25 и 3,5 дюйма) была разработана другая, применяющаяся до сих пор кинематическая схема привода головок. В ее основе лежит гибкая упругая металлическая полоска, одним концом укрепленная на каретке, а другим - на барабане, насаженном на вал шагового двигателя. При повороте вала двигателя (и барабана) полоска наматывается или сматывается, другим своим концом перемещая каретку с блоком головок поступательно по радиусу дискеты.

Общие принципы конструкции блока головок классических дискет претерпели мало изменений. Их особенность заключается в наличии двух головок туннельного стирания, расположенных по бокам позади от головки записи/воспроизведения. Роль этих головок заключается в исключении взаимовлияния информации, записанной на соседних дорожках. Проиллюстрировать их работу можно на таком примере: один человек посыпает дорожку песком, а двое, идущие за ним, сметают внутрь весь песок, попавший за края дорожки.

В приводах, которые должны прийти на смену классической дискете, используются еще более сложные головки, которые должны взаимодействовать с двумя разными носителями, иногда даже основанными на разных принципах работы.

Дискета еще успеет простудиться на похоронах своих «убийц»

Итак, эволюционное развитие дискеты закончилось в силу того, что технология достигла предела. Наступил период революций, причем, как и при революции политической, каждый революционер лучше всех знает, что нужно «революционизируемым» пользователям, и действует в соответствии с этим. Результатом явилось множество форматов, отличающихся друг от друга, так что реально совместимость между всеми этими устройствами обеспечивается только благодаря тому, что они могут работать и с дискетой емкостью 1,44 Мбайт. «Убийцы» флоппи-диска выстраиваются в очередь: толкаются локтями и мешают друг другу. Перечислим лишь самые «громкие» имена этих горе-киллеров:

LS-120 (Laser Servo) является детищем Mitsubishi Electronics America и Winstation Systems, обладает емкостью 120 Мбайт и максимальной скоростью обмена 4 Мбайт/с (для интерфейса SCSI). Может также подсоединяться через интерфейс IDE. Как и в новом 200-мегабайтном HiFD-дисководе от Sony, в этом приводе используются различные головки для работы с дискетой емкостью 1,44 Мбайт и с носителем увеличенной емкости. Для чтения/записи носителя емкостью 120 Мбайт используется магнитная головка с «лазерным прицелом». То есть позиционирование головки осуществляется подобно тому, как это происходит в приводах CD-ROM, но только по специально нанесенным при изготовлении носителя служебным дорожкам, не подлежащим перезаписи. На поверхности дискеты LS-120 умещается 2490 дорожек на дюйм против 135 дорожек/дюйм у обычных 1,44-мегабайтных флоппи. Аналог LS-120 по принципу действия и объему, SuperDisk Drive появился в результате разработки фирмы Imation (ранее подразделение 3M).
Дискета и привод формата HiFD (High Capacity Floppy Disk) разработаны совместно Sony, TEAC, Alps и Fuji. При скорости вращения шпинделя 3600 об/мин обеспечивается скорость передачи порядка 600 Кбайт/с (по другим данным, производительность Sony HiFD достигает 3,6 Мбайт/с - тестирование нашей лаборатории покажет. - Прим. ред. ). Емкость картриджа составляет 200 Мбайт.
Привод UHC-31130 придумали Mitsumi Electric и Swan Instruments.
Дисковод Ultra High Density (UHD) от Caleb Technology Corp имеет емкость 144 Мбайт. По информации разработчиков, данный накопитель с интерфейсом IDE обеспечивает семикратный прирост производительности по сравнению с традиционным флоппи-дисководом. Caleb UHD имеет заявленную скорость переноса данных 970 Кбайт/с, стоит порядка 70 долларов и в перспективе планируется нарастить емкость носителя до 540 Мбайт.
Pro-FD от Samsung имеет емкость 123 Мбайт и скорость обмена 625 Кбайт/с. Для позиционирования используется исключительно магнитная технология с самосовмещением.

Одно только изобилие технологий и форматов, собравшихся на «похороны» дискеты, наводит на мысль о том, что слухи о ее смерти сильно преувеличены. Причина широкой популярности (может быть, вынужденной, так как замены ей при сложившейся ситуации нет и быть не может) дискеты состоит именно в том, что можно не проверять наличие определенного типа привода в той фирме, куда отсылаются данные: не нужно долго выяснять у секретаря, есть ли у них Zip или какой магнитооптикой они пользуются. По данным Disk/Trend, в прошлом году было продано около 100 миллионов приводов для дискет емкостью 1,44 Мбайт.

Флоппи-дисковод не только не умер, но даже и не ослабил позиций - по объему продаж в штуках он в 12 раз крепче всех своих конкурентов, вместе взятых, включая Iomega Zip.

Поэтому мое личное мнение таково: если кому и удастся похоронить дискету, то не всем этим «могильщикам» - они больше отталкивают друг друга, стремясь завладеть наследством виновника мероприятия, чем занимаются делом. Тем более что у них уже есть конкурент, обладающий главными качествами дискеты, а именно: полной и абсолютной совместимостью и массовостью. Имеется в виду CD. По мере снижения цен на однократно и многократно перезаписываемые диски и соответствующие приводы они будут получать все более широкое распространение. Их главное преимущество - «фора» из сотен миллионов уже установленных приводов и полная совместимость друг с другом.

Стандартный флоппи-дисковод имеет скорость передачи данных 62 Кбайт/с и среднее время поиска - 84 мс. Это наряду с шиной ISA (к которой до недавних пор подключались дисководы 1,44 Мбайт), является серьезным ограничением их производительности. Даже весьма медленные (по меркам накопителей высокой плотности) дисководы класса LS-120 имеют время поиска около 70 мс, а скорость передачи данных - до 565 Кбайт/с.

КомпьютерПресс 8"1999

(МО), которые представляли собой жесткий полимерный диск, чтение с которого производилось лазером, а запись - при помощи комбинированного воздействия лазера (для нагрева участка поверхности) и неподвижного магнита (для перемагничивания информационного слоя). Они не являются полностью магнитными, хотя и используют картриджи, по форме напоминающие дискеты.

История

Устройство дискеты 3½″

Iomega Zip

К середине 90-х ёмкости дискеты даже в 2,88 МБ уже было недостаточно. На смену дискете 3,5″ претендовали несколько форматов, среди которых наибольшую популярность завоевали дискеты Iomega Zip. Так же, как и дискета 3,5″, носитель Iomega Zip представлял собой мягкий полимерный диск, покрытый ферромагнитным слоем и заключённый в жёсткий корпус с защитной шторкой. В отличие от 3,5″-дискеты, отверстие для магнитных головок располагалось в торце корпуса, а не на боковой поверхности. Существовали дискеты Zip на 100, 250, а к концу существования формата - и 750 МБ. Кроме бо́льшего объёма, диски Zip обеспечивали более надёжное хранение данных и более высокую скорость чтения и записи, чем 3,5″. Однако они так и не смогли вытеснить трёхдюймовые дискеты из-за высокой цены как дисководов, так и дискет, а также из-за неприятной особенности приводов, когда дискета с механическим повреждением диска выводила из строя дисковод, который, в свою очередь, мог испортить вставленную в него после этого дискету.

Форматы

Хронология возникновения форматов дискет

Формат	Год возникновения	Объём в килобайтах
8″		80
8″		256
8″		800
8″ двойной плотности		1000
5¼″		110
5¼″ двойной плотности		360
5¼″ четырёхкратной плотности		720
5¼″ высокой плотности		1200
3″		360
3″ двойной плотности		720
3½″ двойной плотности		720
2″		720
3½″ высокой плотности		1440
3½″ расширенной плотности		2880

Следует отметить, что фактическая ёмкость дискет зависит от способа их форматирования. Поскольку, кроме самых ранних моделей, практически все флоппи-диски не содержат жёстко сформированных дорожек, дорога для экспериментов в области более эффективного использования дискеты была открыта для системных программистов. Результатом стало появление множества не совместимых между собою форматов дискет даже под одними и теми же операционными системами.

Форматы дискет в оборудовании IBM

«Стандартные» форматы дискет IBM PC различались размером диска, количеством секторов на дорожке, количеством используемых сторон (SS обозначает одностороннюю дискету, DS - двухстороннюю), а также типом (плотностью записи) дисковода - тип дисковода маркировался:

SD (англ. Single Density , одинарная плотность, впервые появился в IBM System 3740),
DD (англ. Double Density , двойная плотность, впервые появился в IBM System 34),
QD (англ. Quadruple Density , четверная плотность, использовался в отечественных клонах Robotron-1910 - 5¼″ дискета 720 К, Amstrad PC, Нейрон И9.66 - 5¼″ дискета 640 К),
HD (англ. High Density , высокая плотность, отличался от QD повышенным количеством секторов),
ED (англ. Extra High Density , сверхвысокая плотность).

В дополнительных (нестандартных) дорожках и секторах иногда размещали данные защиты от копирования проприетарных дискет. Стандартные программы, такие, как diskcopy , не переносили эти сектора при копировании.

Рабочие плотности дисководов и ёмкости дискет в килобайтах

Параметр магнитного покрытия	5¼″			3½″
Параметр магнитного покрытия	Двойная плотность (DD)	Четверная плотность (QD)	Высокая плотность (HD)	Двойная плотность (DD)	Высокая плотность (HD)	Сверхвысокая плотность (ED)
Основа магнитного слоя		Fe		Co	Co
Коэрцитивная сила ,	300	300	600	600	720	750
Толщина магнитного слоя , микродюйм	100	100	50	70	40	100
Ширина дорожки, мм	0,300		0,155	0,115	0,115	0,115
Плотность дорожек на дюйм	48	96	96	135	135	135
Линейная плотность	5876	5876	9646	8717	17434	34868
Ёмкость (после форматирования)	360	720	1200 (1213952)	720	1440 (1457664)	2880

Сводная таблица форматов дискет, используемых в IBM PC и совместимых ПК

Диаметр диска, ″	5¼″					3½″
Ёмкость диска, Кбайт	1200	360	320	180	160	2 880	1 440	720
Байт описания носителя в MS-DOS	F9 16	FD 16	FF 16	FC 16	FE 16	F0 16	F0 16	F9 16
Количество сторон (головок)	2	2	2	1	1	2	2	2
Количество дорожек на каждой стороне	80	40	40	40	40	80	80	80
Количество секторов на дорожке	15	9	8	9	8	36	18	9
Размер сектора, байт	512
Количество секторов в кластере	1	2	2	1	1	2	1	2
Длина FAT (в секторах)	2	2	1	2	1	9	9	3
Количество FAT	2	2	2	2	2	2	2	2
Длина корневого каталога в секторах	14	7	7	4	4	15	14	7
Максимальное количество элементов в корневом каталоге	224	112	112	64	64	240	224	112
Общее количество секторов на диске	2400	720	640	360	320	5 760	2 880	1 440
Количество доступных секторов	2371	708	630	351	313	5 726	2 847	1 426
Количество доступных кластеров	2371	354	315	351	313	2 863	2 847	713

Первой (точнее, 0-й) является нижняя головка. В односторонних дисководах фактически используется только нижняя головка, а верхняя заменяется войлочной прокладкой. При этом на односторонних дисководах можно было использовать двухсторонние дискеты, отформатировав каждую сторону отдельно и переворачивая её при необходимости, но чтобы этой возможностью воспользоваться, в пластиковом конверте 8-дюймовой дискеты требовалось прорезать второе индексное окно, симметрично первому.

Все дисководы гибких дисков имеют скорость вращения шпинделя 300 оборотов в минуту, за исключением дисковода для гибких дисков диаметром 5¼″ высокой плотности, шпиндель которого вращается со скоростью 360 мин −1 .

Форматы дискет в прочем зарубежном оборудовании

Дополнительную путаницу внёс тот факт, что компания Apple использовала в своих компьютерах Macintosh дисководы, применяющие иной принцип кодирования при магнитной записи, чем на IBM PC - в результате, несмотря на использование идентичных дискет, перенос информации между платформами на дискетах не был возможен до того момента, когда Apple внедрила дисководы высокой плотности SuperDrive, работавшие в обоих режимах.

Достаточно частой модификацией формата дискет 3½″ является их форматирование на 1,2 МБ (с пониженным числом секторов). Эта возможность обычно может быть включена в BIOS современных компьютеров. Такое использование 3½″ характерно для Японии и ЮАР . В качестве побочного эффекта, активация этой настройки BIOS обычно даёт возможность читать дискеты, отформатированные с использованием драйверов типа 800.com .

Особенности использования дискет в отечественной технике

Кроме вышеперечисленных вариаций форматов, существовал целый ряд усовершенствований и отклонений от стандартного формата дискет:

например, для RT-11 и её адаптированных в СССР версий количество находящихся в обороте несовместимых форматов дискеты превышало десяток. Наиболее известные - применяемые в ДВК MX, MY;
также известны 320/360-килобайтные дискеты Искра-1030/Искра-1031 - фактически они представляли собой SS/QD-дискеты, но их загрузочный сектор был отмаркирован как DS/DD. В результате стандартный дисковод IBM PC не мог прочесть их без использования специальных драйверов (типа 800.com), а дисковод Искра-1030/Искра-1031 , соответственно, не мог читать стандартные дискеты DS/DD от IBM PC;
в компьютерах платформы ZX-Spectrum применялись дискеты 5.25″ и 3.5″, но применялся свой собственный уникальный формат TR-DOS - 16 секторов на дорожке, каждый сектор по 256 байт (вместо 512 байт, стандартных для IBM PC). Поддерживались как двухсторонние, так и односторонние дискеты и дисководы. В результате объём данных составлял 640 и 320 Кб соответственно. Формат поддерживает только корневой каталог, который занимает только первые 8 секторов 0-й дорожки, в 9-м секторе располагается системная информация о дискете - тип (TR-DOS или нет), одно или двухсторонний диск, общее количество файлов и количество свободных секторов (не байт, а именно секторов). Сектора с 10 по 16 на 0-й дорожке не используются. Все файлы располагаются только последовательно - формат TR-DOS понятия не имеет о фрагментации, а максимальный размер файла - 64 Кб. После удаления файла внутри занятого пространства, появляются свободные сектора, которые занять уже нельзя до тех пор, пока не будет выполнена команда уплотнения диска ″Move″. На IBM PC совместимых компьютерах такие дискеты можно прочитать и записать только с помощью специальных программ, например ZX Spectrum Navigator v.1.14 или ZXDStudio.

Кроме формата TR-DOS , в ZX-Spectrum совместимых компьютерах часто применялись и произвольные форматы дисков. Некоторые электронные журналы и игры на всю дискету использовали свой собственный формат, вообще ни с чем не совместимый. Могли использовать сектора по 512 байт, и даже по 1024 байт, и нередко комбинировали разные размеры секторов на одной дорожке, например, по 256 и по 1024 байт, и просто для разных дорожек применялись разные форматы. Например, так делали в электронном журнале ZX-Format. Причём, от номера выпуска к номеру, данный журнал постоянно менял формат дорожек дискет. Делалось это для двух целей: Во-первых, для увеличения объёма данных на дискете, во-вторых, для защиты дискет от пиратского копирования. Такие дискеты на ZX-Spectrum совместимых компьютерах пользователей можно было только прочитать, запустить с них журнал или игру, но нельзя было ничем скопировать. Для копирования таких дискет, для каждого отдельного номера журнала ZX-Format или игры, нужно было написать на ассемблере свой индивидуальный форматер и копировщик, предварительно взломав остальные ступени защиты. Разумеется, нельзя такие дискеты прочитать и скопировать и на IBM PC совместимых компьютерах. Однажды попался вообще уникальный формат - кроме нестандартного размера секторов на дорожке (5 секторов по 1024 байта), номера всех 5 секторов были одинаковыми. Для запуска ПО с такой дискеты использовался специальный загрузчик, размещённый на первой после каталога дорожке со стандартным для ZX-Spectrum формата TR-DOS . В ZX-Spectrum совместимых компьютерах одинаковым образом применялись как 5.25″, так и 3.5″ дискеты, формат при этом не зависит ни от размера дискеты, ни от поддерживаемой ей плотности. Но для использования дискет 3.5″ высокой плотности HD, нужно было изолентой заклеить боковое окошко плотности. Дискеты 5.25″ высокой плотности HD можно применять в ZX-Spectrum только в случае использования дисковода, который так же поддерживает плотность HD, но перемычками дисковод нужно предварительно перевести на формат SD (720 Кб).

Драйвер pu_1700 позволял также обеспечивать форматирование со сдвигом и интерливингом секторов - это ускоряло операции последовательного чтения-записи, так как головка при переходе на следующий цилиндр оказывалась перед первым сектором. При использовании обычного форматирования, когда первый сектор всегда находится за индексным отверстием (5¼″) или за зоной прохождения над герконом или датчиком Холла магнитика, закреплённого на моторе (3½″), за время шага головки начало первого сектора успевает проскочить, поэтому дисководу приходится совершать лишний оборот.

Специальные драйверы-расширители BIOS (800, pu_1700, vformat и ряд других) позволяли форматировать дискеты с произвольным числом дорожек и секторов. Поскольку дисководы обычно поддерживали от одной до четырёх дополнительных дорожек, а также позволяли, в зависимости от конструкционных особенностей, отформатировать на 1-4 сектора на дорожке больше, чем положено по стандарту, эти драйверы обеспечивали появление таких нестандартных форматов, как 800 КБ (80 дорожек, 10 секторов), 840 КБ (84 дорожки, 10 секторов) и т. д. Максимальная ёмкость, устойчиво достигавшаяся таким методом на 3½″ HD-дисководах, составляла 1700 КБ. Эта техника была впоследствии использована в форматах дискет DMF

В 1969 года первая реализация гибкого диска была использована в системе универсальных компьютеров IBM 370. Это было устройство только для чтения, в форме пластмассового диска диаметром 8 (20 сантиметров), покрытого оксидом железа, весом менее 2 унций и емкостью около 80 Кбайт. Диск размещался в защитном корпусе, облицованном изнутри тканевым покрытием для его очистки.

В 1973 года IBM выпускает новую версию такого устройства для использования в системах ввода данных серии 3740. Оно имело совершенно другой формат записи, двигатель вращался в противоположном направлении, устройство обладало способностью как чтения, так и записи и имело вместимость 256 Кбайт. В 1976 года (примерно в это время персональные компьютеры выходили на сцену) форм-фактор 8 был заменен дискетой в 5.2 дюйма, а затем - 3.5 дюймов.

Первоначально 5.25 (133 миллиметров) дискета имела вместимость 160 Кбайт, которую быстро сменили 180 и затем 360 Кбайт с появлением двусторонних дисков. В 1984 года 5.25 дюйма дискета достигла максимальной вместимости в 1.2 Мбайт, и тогда же Apricot и Hewlett-Packard начали выпускать персональные компьютеры с новым 3.5 дюймовом (89 миллиметров) дисководом Sony емкостью 720 Кбайт. Через три года емкость удвоилась до 1.44 Мбайт.

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным оксидом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке с двух сторон сделаны радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Когда диск 3.5 дюйма вставляется в устройство, защитная металлическая заслонка отодвигается, шпиндель дисковода входит в среднее отверстие, а боковой штырек привода помещается в прямоугольное отверстие позиционирования, расположенное рядом. Двигатель вращает диск с частотой 300 оборотов в минуту.

Головка перемещается ведущим винтом, который в свою очередь управляется шаговым двигателем, и, когда винт поворачивается на определенный угол, головка проходит установленное расстояние. Плотность записи данных на дискету ограничивается точностью шагового двигателя, в частности, это означает 135 tpi для дискет 1.44 Мбайт. Диск имеет четыре датчика: дисковый двигатель; защита от записи; наличия диска; и датчик дорожки 00 (остановка на краю дискеты).

Дисководы для гибких дискет используют так называемый «трекинг разомкнутого цикла», они фактически не ищут до-рожки но просто устанавливают головку в «правильную» позицию. В жестких дисках, наоборот, двигатели сервомотора используют головки для проверки позиционирования, что позволяет производить запись с поперечной плотностью во много сотен раз выше, чем это возможно на гибком диске.

За прошедшие годы был ряд попыток увеличить вместимость дискеты, но ни одна не имела успеха. В 1991 года IBM предложила стандарт на НГМД 2.88 Мбайт, использующие дорогие бариево-ферритовые диски - ED -дискеты (Extra High Density), однако это решение не получило распространения. В 1993 года Iomega и 3М предложили «флоптический» диск емкости 21 Мбайт; однако этого не было достаточно, чтобы привлечь интерес потребителей, и изделие исчезло с рынка - оно было чрезмерно дорогим и имело слишком маленькую емкость.

Таблица основных этапов исторической последовательности развития форматов гибких магнитных дисков

Формат гибкого диска	Год выпуска	Форматированная емкость, KiB, если не указано
8 дюймов - DSSD IBM 43 FD / Shugart 850	1976	512.512 Кбит
8 дюймов - SSSD IBM 33FD / Shugart 901	1973	256.256 Кбит
8 дюймов - Memorex 650	1972	175.000 Кбит
8 дюймов - IBM 23FD (только чтение)	1969	81.664 Кбит
5 ¼ (35 track)	1976	89.6
8 DSDD IBM 53FD/Shugart 850	1977	1200
5 ¼ DD	1978	360
3 ½ HP односторонний	1982	280
3 дюйма YE Data YD380	1982	360
3 ½ (DD при первом выпуске)	1984	720
5 ¼ QD	1982	720
3 DD	1984	720
3 дюйма Mitsumi Quick Disk	1985	1280
5 ¼ Perpendicular	1986	100 MiB
3 ½ HD	1987	1440
3 ½ ED	1991	2880
3 ½ LS-120	1996	120.375 MiB
3 ½ LS-240	1997	240.75 MiB
3 ½ HiFD	1998/99	150/200 MiB

Сокращения

KiB - KibiByte (1024 байт~1 Кбайт), MiB - MiBibyte (1024 KiB ~ 1 Мбайт);
SD (Single Density) - одинарная плотность - 48 tpi (дорожек на дюйм);
DD (Double Density) - двойная плотность (96 tpi);
QD (Quad Density) - учетверенная плотность;
HD (High Density) - высокая плотность (135 tpi);
ED (Extended Density) - повышенная плотность;
LS (Laser Servo) - лазерное позиционирование головок;
HiFD (High capacity Floppy Disk) - дискеты высокой емкости;
SS (Single Sided) - односторонняя запись;
DS (Double Sided) - двусторонняя запись.