С миру по нитке

Эволюция сменных носителей: от дискет до магнитооптики. Дискеты

05.09.2019

Диск (floppy disk, diskette ) - сменный носитель информации, используемый для многократной (или почти многократной…) записи и хранения данных.

Несколько десятилетий назад были такие носители информации как дискеты, которые были большими, а компьютеры «дискетных» времён скоростью похвастаться не могли. С тех пор, однако, мир сильно изменился: дискеты сначала сильно уменьшились в размерах, а после и вовсе повымерли, уступив место компакт-дискам (жизнь последних тоже уже практически закончилась). Компьютеры же значительно прибавили в скорости и обзавелись значительно большей памятью.

Ёмкость 5-дюймовых дискет (точный габарит - 5,25’’) находится, в зависимости от года выпуска, в диапазоне от 360 Кб до 1,2Мб. Скорость чтения данных с неё - 500 кбит/с. Начало выпуска - 1976 год.

В 1990-е и первую половину «нулевых» годов в компьютерах использовался дисковод 3,5 дюйма для гибких дисков объемом 1,44 Мбайт. В более старых системах могли быть установлены дисководы 5,25 дюйма для гибких дисков объемом 1,2 Мбайт. А совсем уж "древние" модели дисководов 5,25 дюйма, рассчитанные на работу с дискетами объемом 360 и 720 Кбайт, в настоящее время не используются.

Дискеты диаметром 5,25 и 3,5 дюйма различаются как конструкциями, так и физическими свойствами.

Гибкий диск находится внутри пластикового футляра. Диск диаметром 3,5 дюйма имеет более твёрдый футляр, чем диск диаметром 5,25 дюйма. Непосредственно сами диски, в сущности, одинаковы, за исключением размеров.

В конструкции дискет этих двух типов есть и различия, и сходства. В этом разделе описаны физические свойства и конструкции дискет каждого типа.

Дискета формата 5,25 дюйма обладает следующей конструкцией. В её центре находится большое круглое отверстие. Когда закрывается дверца дисковода, конусообразный зажим захватывает и устанавливает дискету с помощью центрального отверстия. У большинства дискет края отверстия были окантованы пластиковым кольцом для того, чтобы диск выдерживал механические нагрузки со стороны захватывающего механизма. В дискетах высокой плотности это кольцо обычно отсутствовало, так как погрешности его расположения на дискете могли привести к проблемам, возникающим при позиционировании головок.

Справа, сразу под центральным отверстием, находится маленькое круглое отверстие, именуемое индексным. Если вы аккуратно повернете диск, находящийся внутри футляра, то увидите маленькую дырочку на диске. Дисковод использует индексное отверстие как начальную точку отсчета для всех секторов на диске. Это что-то вроде Гринвичского меридиана, но только для секторов диска. В очень старых компьютерах использовались диски с аппаратной разбивкой на секторы, которые имели индексные отверстия для каждого сектора.

Под центральным отверстием находится паз, немного напоминающий вытянутую беговую дорожку, через который видна поверхность диска. Через это отверстие головки дисковода считывают и записывают информацию на диск.

С правой стороны, на расстоянии примерно одного дюйма от верхнего края, в футляре дискеты имеется прямоугольная выемка. Если она есть, запись на диск разрешена. Дискеты без выемки (или с заклеенной выемкой) защищены от записи. Дискеты, которые продаются с записанными на них программами, обычно не имеют этой выемки.

На обратной стороне футляра, внизу, возле отверстия для головок есть две очень маленькие овальные выемки, которые смягчают нагрузку на диск и предохраняют его от искривления. Дисковод может также использовать эти выемки, чтобы установить диск в правильное положение.

Как дискеты, так и дисководы пятидюймовых дисков существуют одно- и двусторонние. При использовании одностороннего дисковода считать вторую сторону, просто перевернув дискету, не удаётся из-за расположения окна индексного отверстия - для этого требуется наличие аналогичного окна, расположенного симметрично существующему. Механизм защиты данных также был пересмотрен - окно располагается справа, и заклеенное отверстие означает защищенный диск. Это было сделано для защиты от неправильной установки.

Надёжностью такие носители информации похвастаться не могли, посему человеческие умы не прекращали разработок новых средств хранения данных и нашли их. Тем не менее дискеты - наша история. Поэтому эта статья здесь.

На другой используются (использовались) специальные внешние носители (дискеты и диски). Естественно технологии не стоят на месте и придумываются все новые и новые устройства, либо же усовершенствуются старые в плане скорости передачи данных и объема памяти.

В этой статье мы рассмотрим, как и когда появились первые диски, дискеты, а также их основные характеристики и особенности.

Дискета 8” (дюймов) – В 1971 году впервые была представлена 8-дюймовая дискета и дисковод для нее. Эту дискету выпустила компания IBM. Сам диск состоит из полимерного материала с магнитным покрытием в пластиковой упаковке. В зависимости от количества секторов такие дискеты имели разный объем и подразделялись на 80 кб, 256 кб и 800 кб.

Дискета 5,25” – В 1976 году компания Shugart Associates разработала и выпустила дисковод и дискеты размером 5,25 дюймов. 5-дюймовые дискеты быстро приобрели популярность и вытеснили своих предшественников. Эта дискета мало чем отличалась от 8-дюймовых родителей, разве что она была меньше по размеру, пластиковое покрытие было жестче, а края приводного отверстия были укреплены пластиковым кольцом. Такие диски (в зависимости от формата) умещали в себе 110, 360, 720 или 1200 килобайт данных.

Дискета 3,5” – В 1981 году компания Sony впервые демонстрирует дискету размером 3,5 дюйма. Эта дискета уже конкретно отличалась от предыдущих. Дискету покрывал жесткий корпус, в центре дискеты располагалась металлическая втулка, которая позволяла правильно позиционировать ее в дисководе. Дискеты в основном были 1,44 МБ, но встречались и 720 кб, а также и 2,88 МБ. Этот вид дискет больше всего продержался на рынке и даже до сих пор используется во многих структурах и учреждениях.

Iomega ZIP – В середине 90-х на смену 3,5 дюймовым дискетам пришли ZIP-диски. Внешне они напоминали 3,5” дискеты, но были немного толще. Предполагалось, что они заменят предыдущее поколение, так как 1,44 МБ было уже недостаточно для хранения данных. ZIP диски выпускались объемом 100 МБ и 250 МБ (На закате даже встречались 750 МБ). Но диски так и не приобрели популярность, так как дисководы и сами диски стоили очень дорого, поэтому люди так и остались верны 3,5” товарищам.

КОМПАКТ-ДИСКИ (CD-ROM/CD-RW/DVD-ROM/DVD+R/DWD-R/DVDRWBlueRay)

Впервые компакт-диск был разработан компанией Sony аж в 1979 году, а в 1982 году началось массовое производство этих дисков. Изначально хотели использовать CD только для аудиозаписей, но позже стали хранить на них вообще все цифровые данные. Вице-президент компании Sony настаивал чтобы на диске могла полностью уместиться девятая симфония Бетховена, которая занимала 74 минуты (под руководством Вильгельма Фуртвенглера), тогда на таком диске уместилось бы любое классическое произведение. Если брать объем данных, то такая дискета вмещала 650 МБ. Начиная где-то с 2000 года стали выпускаться диски объемом 700 МБ (80 минут).

Сам диск состоит из поликарбоната, покрытого тонким слоем металла (алюминия, серебра) , который в свою очередь покрывается тонким слоем лака.

В 1988 году появляется формат CD-R (Recordable — Записываемый). Это тот же самый компакт диск, но пустой, иными словами «Болванка». На нее можно было записывать любую информацию, но потом ее удалить с диска было нельзя.

В 1997 году появляется формат CD-RW (ReWritable — Перезаписываемый). Это то тже самый CD-R, только теперь данные с него можно было стирать и записывать другие.

DVD (Digital Video Disk – Цифровой видео диск) – диск имел те же размеры, что и обычный CD и внешне ничем не отличался, но имел более плотную структуру. Первые диски появились в Японии в 1996 году, а их объем составлял 1,46 ГБ (DVD-1), что превосходило обычные CD в два раза. Наибольшую популярность приобрели DVD объемом 4,7 ГБ (DVD-5). Максимальный объем DVD составляет 17,08 ГБ (DVD-18).

DVD-R – первый DVD-R был выпущен в 1997 году и его стоимость составляла 50 долларов, а объем 3,95 ГБ. Многие задаются вопросом: чем отличается DVD-R от DVD+R? Всё очень просто. С них обоих нельзя стирать информацию, но на «+» можно до записывать, а на «-» нельзя.

DVD-RAM – Перезаписываемые диски, но в отличие от DVD-RW их можно перезаписывать хоть 100000 раз (обычные рассчитаны на 1000). Также информация считывается намного быстрее и запись на него происходит как на съемный жесткий диск, т.е. без дополнительного софта. Конечно такой диск и стоит дороже, да еще и не во всех проигрывателях может считываться.

BD (BlueRay Disc) – диск с более высокой плотностью, чем DVD. В основном рассчитан на то, чтобы записывать туда фильмы повышенной четкости. Диск впервые был представлен широкой массе в 2006 году. Его объем составляет 25 ГБ (однослойные) и 50 ГБ (двухслойные). Также имеются мини BD 7,8 ГБ.

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

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.

"Далёкий 1967 год. Специалисты лаборатории IBM из Сан-Хосе, занимающиеся разработкой носителей информации, пытаются создать недорогое устройство, способное хранить и передавать микропрограммы для процессоров, мэйнфреймов и управляющих модулей. Цена устройства не должна превышать 5 USD (иначе, его нельзя будет считать заменяемым). Поставка же, не должна вызывать никаких сложностей, а надежность - сомнений".

Сейчас на дворе 2005 год - прошло 38 лет после появления первого прообраза дискеты, но FDD продолжает жить! В чём же секрет такой живучести этого "пережитка" прошлого, такого же, как матричный принтер или COM порт? Мне кажется, в соотношении цена/надёжность/ качество. Нам сейчас тяжело понять какой переворот в своё время вызвала обычная дискета. А жаль! В миг стали не нужны тонны перфокарт, километры магнитной ленты. Один пластиковый конверт и никаких проблем и ошибок! То о чём сегодня будет рассказано, должно раскрыть читателю в полной мере гениальность такого невзрачного, на первый взгляд, изобретения, как обычная дискета.

Считается, что floppy drive disks были изобретены в 1971 году для решения задачи, с которой корпорация IBM столкнулась при создании компьютера System 370. Проблема состояла в том, что программы, хранившиеся в ее памяти на полупроводниках, стирались всякий раз, когда отключалось питание компьютера. "Для перезагрузки машины приходилось снова записывать в память управляющую программу", - вспоминал Эл Шугарт, бывший тогда менеджером по запоминающим устройствам прямого доступа в IBM. Впоследствии основатель компании Shugart Associates и производитель устройств хранения информации - Seagate Technology.

Хотя Шугарта нередко называют отцом дискеты, сам он считает настоящим ее создателем Дэвида Нобла. Нобл, был старшим инженером лаборатории в Сан-Хосе и стойко выносил на своих плечах тяготы работы в качестве единственного подчиненного Шугарта. Прежде всего Нобл опробовал существовавшие тогда технологии. Но вскоре понял, что надо искать принципиально новые пути. Именно тогда и была предложена первая дискета. В течение года Нобл (группа которого уже значительно пополнилась) завершил работу над устройством, получившим в IBM название "диск памяти". Это фактически и была дискета. Она представляла собой 8-дюймовый пластмассовый диск, покрытый закисью железа, обеспечивающий доступ только по чтению. Весил этот диск около 2 унций, емкость его составляла 80 Кбайт. Поворотным моментом в создании дискеты было изобретение защитного футляра. "Мы добились того, что наш диск работал, но никак не могли предложить для него хорошей защитной оболочки", - вспоминал Шугарт. - "Любая пылинка начисто уничтожала данные. Процент ошибок был очень велик". И вот разработчикам пришла идея поместить устройство в футляр из нетканого материала, который обеспечивал бы постоянную протирку поверхности дискеты в процессе ее вращения. Таким образом, поверхность всегда оставалась чистой. "Эта идея в конечном счете решила все дело", - считает Шугарт.

После всеобъемлющих испытаний дискета была встроена в System 370; это произошло в 1971 году. Кроме того, она использовалась для загрузки микропрограмм в контроллер дискового пакета Merlin 3330 компании IBM.

И все же конструкция дискеты, появившейся в 1971 году, не стала стандартом для отрасли, считает Джим Портер, ныне президент аналитической компании Disk/Trend. В те времена, о которых идет речь, Портер работал в MEMOREX - независимой компании, занимавшейся производством дискет. В 1973 году IBM представила новую версию дискеты, на этот раз для системы 3704 Data Entry System. "Формат записи был совершенно иным, к тому же дискета вращалась в другую сторону", - пояснил Портер. Она обеспечивала возможность чтения и записи и позволяла хранить до 256 Кбайт данных. У пользователей появилась возможность вводить данные с дискет, а не с перфокарт. Принципиальное отличие изобретения от всех предыдущих заключалась в приводе флоппи-диска (гибкого диска, или просто дискеты), где имелось два двигателя: один обеспечивал стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещал головку записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависела от типа дискеты и составляла от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда был шаговым. С его помощью головки перемещались по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличии от привода винчестера головки в данном устройстве не "парили" над поверхностью, а касались её.

Представители IBM утверждали, что новое устройство позволяет вместить такой же объем информации, как 3 тыс. перфокарт. Выпуск новой дискеты стал своего рода выстрелом стартового пистолета для производителей этих устройств. Даже сейчас некоторые компании используют восьмидюймовые дискеты!!! Преимущественно при работе с компьютеризованными станками. Но в 1976 году, примерно тогда же, когда появились первые персональные компьютеры, была разработана дискета размером 5,25 дюйма.

По словам Портера (компания Wang Laboratories) - работавшего над настольным компьютером, который мог бы выполнять функции текстового процессора: - "Восьмидюймовая дискета для него была, очевидно, слишком велика". Компания в сотрудничестве с Shugart Associates приступила к работе над устройством меньшего размера". "Размер дискеты мы обсуждали очень горячо - целую ночь просидели в одном из баров Бостона. Ответ нам подсказал случай - кто-то обратил внимание на салфетку, подложенную под стакан с коктейлем, ее размер был как раз 5,25 дюйма, - вспоминал Портер. - Мы похитили ее, привезли в Бостон и сказали нашим инженерам: "Раз подобный пустячок пользуется спросом, пусть наша дискета будет такого же размера". Совершенствование дискет не остановилось на размере салфетки, последствии появилась столь популярная сейчас трехдюймовая дискета, разработанная корпорацией Sony более 30 лет назад. Этот накопитель прожил богатую жизнь и живёт по сей день, хотя надо отметить, что большинство компаний уже отказались от собственного производства трёхдюймовых дискет. Одной из первых фирм, закрывшей свои заводы по производству флоппи-дисков, стала в 1996 KAO, ее примеру последовали IBM, 3M/Imation. Большинство этих компаний перевели производство к третьим компаниям или перешли к новомодной на сегодняшний день практике аутсорсинга. Уже в середине 90-х годов все специалисты заговорили о том, что скорость, а главное - емкость флоппи-дисков, уже не удовлетворяет потребностям сегодняшнего дня. Потребление стандартных дискет стабилизировалось, и к концу 2000 года началось падение продаж по всему миру.

Продажи дискет 3,5" в Европе (млн.шт.)

ГОД 1998 1999 2000 2001 2002

Продажи 565 560 572 505 450

Ситуация в России оказалась несколько иной. Здесь рост рынка флоппи-дискет в количественном выражении продолжался вплоть до 2002 года. Теперь же стоит обратиться и к технической стороне вопроса. Известно, что для каждого из типоразмеров дискет (5,25 или 3,5 дюйма) были разработаны свои специальные приводы соответствующего форм-фактора. Дискеты каждого типоразмера (5,25 и 3,5 дюйма) стали двусторонними (Double Sided, DS), а односторонние постепенно перестали производиться.

Плотность записи могла быть различной:

  • одинарной (Single Density, SD);
  • двойной (Double Density, DD);
  • высокой (High Density, HD).

Поскольку об одинарной плотности уже мало кто вспоминает, такую классификацию я пропущу, и расскажу только о двусторонних дискетах двойной плотности (DS/DD, емкость 360 или 720 Кбайт) и двусторонних дискетах высокой плотности (DS/HD, емкость 1,2, 1,44 или 2,88 Мбайта). Плотность записи дискеты определяется величиной зазора между диском и магнитной головкой, а от стабильности зазора зависит качество самой записи (считывания). Для повышения плотности было жизненно необходимо уменьшить зазор. Однако, при этом значительно повышались требования к качеству рабочей поверхности дискеты. В качестве материала для изготовления магнитных дисков стали применять алюминиевый сплав Д16МП (МП - магнитная память).

Сама же дискета представляла собой слой магнито - мягкого материала, нанесенного на специальную подложку, выполненную из полимерного немагнитного пластического вещества, степень жесткости которого могла быть различной в зависимости от реализации. Сам же носитель помещался в бумажный, пластмассовый или другой кожух-корпус. В кожухе дискета свободно вращалась приводом дисковода через окно центрального захвата. Это обеспечивало прохождение площади дорожки под устройством чтения/записи - головкой чтения/записи. На кожухе дискеты располагались отверстия:

  • · центрального захвата;
  • · отверстие позиционирования головки;
  • · отверстие физической защиты от записи;
  • · направляющие отверстия и пазы;
  • · отверстия авто определения типа магнитного покрытия;
  • · отверстие определения полного оборота носителя;
  • · отверстие для позиционирования магнитных головок чтения/ записи у 3.14 дюймовых носителей закрыто металлической задвижкой.
  • · отверстие для центрального захвата и вращения на шпинделе привода вращения диска (в отличие от носителя диаметром 5.25 дюймов, находится только с нижней стороны дискеты).

Ещё одним принципиальным новшеством, для своего времени, стала такая операция, как форматирование. Изначально форматирование дискет производилось при помощи специального программного обеспечения - довольно необычного, для сегодняшнего обывателя. Как правило, производителями дискет указывался параметр называемый числом точек на дюйм носителя - TRACK PER INCH (TPI). Данный параметр говорил, какую максимальную плотность размещения областей независимой намагниченности может иметь носитель.

Первые дисководы были огромными! Они не располагались внутри системного блока, а находились снаружи. Дисковод представлял собой универсальное устройство чтения/записи. Каждый тип носителя, как правило, требовал собственного устройства - для чтения 8", 5" и 3" дюймовых дискет. Такой дисковод состоял из двигателя, системы управления вращением носителя, двигателя, системы управления позиционированием головок чтения/записи, схем формирования и преобразования сигналов и др. электронных устройств.

Остаётся из вышеописанного сделать вывод о том, что разработка обычной дискеты стала одной из важнейших составляющих успеха персональных компьютеров.