3.4. ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

НАКОПИТЕЛИ НА ГИБКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - конце 1990-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД - «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД - «накопитель на гибких магнитных дисках»).

Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk » («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или жёсткой. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковода гибких дисков (флоппи-дисковода).

Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.

Гибкие дискеты (8 ″; 5, 25 ″; 3,5″ соответственно)

История

· 1971 - Первая дискета диаметром в 200 мм (8″) с соответствующим дисководом была представлена фирмой IBM. Обычно само изобретение приписывается Алану Шугарту , работавшему в конце 1960-х годов в IBM.

· 1973 - Алан Шугерт основывает собственную фирму Shugart Associates .

· 1976 - Алан Шугерт разработал дискету диаметром 5,25″.

· 1981 - Sony выводит на рынок дискету диаметром 3,5″ (90 мм). В первой версии объём составляет 720 килобайт (9 секторов). Поздняя версия имеет объём 1440 килобайт или 1,40 мегабайт (18 секторов). Именно этот тип дискеты становится стандартом (после того, как IBM использует его в своём IBM PC).

Позже появились так называемые ED-дискеты (от англ. Extended Density - «расширенная плотность»), имевшие объём 2880 килобайт (36 секторов), которые так и не получили широкого распространения.

Форматы

Хронология возникновения форматов дискет
Формат	Год возникновения	Объём в килобайтах
8″ двойной плотности
5,25″ двойной плотности
5,25″ четырёхкратной плотности
5,25″ высокой плотности
3″ двойной плотности
3,5″ двойной плотности
3,5″ высокой плотности
3,5″ расширенной плотности

Следует отметить, что фактическая ёмкость дискет зависела от способа их форматирования. Поскольку кроме самых ранних моделей, практически все флоппи-диски не содержали 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. Например, для RT-11 и её адаптированных в СССР версий количество находящихся в обороте несовместимых форматов дискеты превышало десяток. (Наиболее известные - MX, MY применяемые в ДВК).

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.

«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 как SD - одинарная плотность, DD - двойная плотность, QD - четверная плотность (использовался в клонах, таких как Robotron-1910 - 5,25″ дискета 720 К , Amstrad PC, ПК Нейрон - 5,25″ дискета 640 К, HD - высокая плотность (отличался от QD повышенным количеством секторов), ED - расширенная плотность.

Рабочие плотности дисководов и ёмкости дискет в килобайтах
Плотность	Дюймов

8-дюймовые дисководы долгое время были предусмотрены в BIOS и поддерживались MS-DOS, но точной информации о том, поставлялись ли они потребителям, нет (возможно, поставлялись предприятиям и организациям и не продавались физическим лицам).

Кроме вышеперечисленных вариаций форматов, существовал целый ряд усовершенствований и отклонений от стандартного формата дискет. Наиболее известные - 320/360 Кб дискеты Искра-1030/Искра-1031 - фактически представляли из себя SS/QD дискеты, но бут-сектор их был отмаркирован как DS/DD. В результате стандартный дисковод IBM PC не мог прочесть их без использования специальных драйверов (800.com), а дисковод Искра-1030/Искра-1031, соответственно, не мог читать стандарные дискеты DS/DD от IBM PC.

Специальные драйверы-расширители BIOS 800, pu_1700 и ряд других позволяли форматировать дискеты с произвольным числом дорожек и секторов. Поскольку дисководы обычно поддерживали от одной до 4 дополнительных дорожек, а также позволяли, в зависимости от конструкционных особенностей, отформатировать на 1-4 сектора на дорожке больше, чем положено по стандарту, эти драйвера 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 3,5 ″ HD-дисководах, составляла 1700 Кб.

Эта техника была впоследствии использована в Windows 98, а также Майкрософт-овском формате дискет DMF, расширившим ёмкость дискет до 1,68 Мб за счёт форматирования дискет на 21 сектор в аналогичном IBM формате XDF. XDF использовался в дистрибутивах OS/2, а DMF - в дистрибутивах различных программных продуктов от Майкрософт.

Наконец, достаточно частой модификацией формата дискет 3,5″ является их форматирование на 1,2 Мб (с пониженным числом секторов). Эта возможность обычно может быть включена в BIOS современных компьютеров. Такое использование 3,5″ характерно для Японии и ЮА Р. В качестве побочного эффекта, активация этой настройки BIOS обычно даёт возможность читать дискеты, отформатированные с использованием драйверов типа 800.

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

Неформатированная ёмкость дискеты 3,5″, определяемая плотностью записи и площадью носителя, составляет 2 Мб.

Высота дисковода для 5,25″ дискет равна 1 U. Все дисководы компакт-дисков, включая Blu-ray, имеют ширину и высоту такую же, как у 5,25″ дисковода (это не относится к дисководам ноутбуков).

Ширина дисковода 5,25″ почти равна трём его высотам. Это иногда использовали производители корпусов ЭВМ, где три устройства, помещённые в квадратную «корзину», могли быть вместе с ней переориентированы с горизонтального на вертикальное расположение.

Исчезновение

Одной из главных проблем, связанных с использованием дискет, была их недолговечность. Наиболее уязвимым элементом конструкции дискеты был жестяной или пластиковый кожух, закрывающий собственно гибкий диск: его края могли отгибаться, что приводило к застреванию дискеты в дисководе, возвращавшая кожух в исходное положение пружина могла смещаться, в результате кожух дискеты отделялся от корпуса и больше не возвращался в исходное положение. Сам пластиковый корпус дискеты не служил достаточной защитой гибкого диска от механических повреждений (например, при падении дискеты на пол), которые выводили магнитный носитель из строя. В щели между корпусом дискеты и кожухом могла проникать пыль. А сам гибкий диск мог относительно легко размагнититься от воздействия металлических намагниченных поверхностей, природных магнитов, электромагнитных полей вблизи высокочастотных приборов, что делало хранение информации на дискетах крайне ненадежным.

Массовое вытеснение дискет из обихода началось с появлением перезаписываемых компакт-дисков, и особенно, носителей на основе флэш-памяти, обладающих гораздо меньшей удельной стоимостью, на порядки большей емкостью, большим фактическим числом циклов перезаписи и долговечностью и большей скоростью обмена данными.

Промежуточным вариантом между ними и традиционным дискетами являются магнитооптические носители, Iomega Zip , Iomega Jaz и другие. Такие сменные носители иногда также называют дискетами.

Однако, даже в 2009, дискета (обычно 3,5") и соответствующий дисковод необходимы (при невозможности сделать это через интернет непосредственно из операционной системы), чтобы "перепрошить " флэш-память BIOS многих материнских плат, например, Gigabyte . Так же их ещё используют для работы с небольшими файлами (как правило с текстовыми), для переноски этих файлов с одного компьютера на другой. Так что с полной уверенностью можно сказать, что дискеты будут использоваться ещё несколько лет, по крайней мере до того момента, когда цена на самые дешёвые flash-накопители не будет сопоставимы с ценами на дискеты (сейчас их разница ~10 раз, но неуклонно уменьшается).

Чуть более сорока лет назад появились первые компьютерные дискеты, а тридцать лет назад вышли всем известные 3,5-дюймовые дискеты. И они выпускаются до сих пор! В наши дни для переноса информации пользуются флешками и внешними жесткими дисками, а все предыдущие разработки уже почти преданы забвению. IT. TUT.BY изучил, какие сменные носители оставили заметный след в компьютерной истории, а какие могли стать стандартом на долгие годы вперед.

Здесь мы рассмотрим только дискеты и картриджи с магнитооптическими дисками, которые вставлялись в считывающие устройства, а обычные диски и стримеры с магнитной лентой разбирать не будем.

Дискета 8" (Floppy Disc)

Разработчик: IBM

Год выпуска: 1971

Размеры: 200х200х1 мм

Объем: от 80 Кб в начале выпуска до 1,2 Мб

Распространение: повсеместное

В 1967 году в фирме IBM под руководством Алана Шугарта организуется группа для разработки новых гибких дисков. В 1971 году на рынок была выпущена первая восьмидюймовая дискета: круглый плоский гибкий диск в пластиковом конверте размерами 20х20 см. Из-за своей гибкости новинка получила имя Floppy Disc - "гибкий диск". Поначалу емкость составляла всего 80 килобайт, но со временем плотность записи удалось повысить, и через пяток лет дискеты уже могли вместить более мегабайта информации.

Дискета 5,25" (Mini Floppy Disk)

Разработчик: Shugart Associates

Год выпуска: 1976

Размеры: 133х133х1 мм

Объем: от 110 Кб в начале выпуска до 1,2 Мб

Скорость обмена данными: до 63 Кб/с

Распространение: повсеместное

Через два года после выхода первых восьмидюймовых дискет Алан Шугарт основывает собственную компанию Shugart Associates, которая через три года представила новую разработку - пятидюймовую дискету и дисковод. Также компания отметилась разработкой стандарта SASI, который впоследствии был переименован в SCSI. Дискеты были односторонними и двусторонними, многие разработчики компьютеров использовали свои собственные способы форматирования и алгоритмы записи, из-за чего диски, записанные в одном дисководе, могли не читаться в другом. Школьники периода заката СССР и первых лет независимости союзных республик загружали с таких дискет компьютеры и играли в простейшие игры. К середине восьмидесятых емкость дискет удалось повысить в десять раз. А фирма Shugart Associates, кстати, впоследствии сменила имя на всем известное Seagate.

Дискета 3,5" (Micro Floppy Disk)

Разработчик: Sony

Год выпуска: 1981

Размеры: 93х89х3 мм

Объем: от 720 Кб в начале выпуска до 1,44 Мб (стандарт), до 2,88 Мб (Extended Density)

Скорость обмена данными: до 63 Кб/с

Распространение: повсеместное

В 1981 году фирма Sony предлагает совершенно новый вид дискет: трехдюймовые. Они уже не были по-настоящему гибкими, но название осталось. Теперь магнитный кружок был заключен в пластик толщиной три миллиметра, а отверстие для головок прикрывалось шторкой на пружинке. Эти шторки, особенно металлические, в процессе эксплуатации расшатывались и отгибались, и нередко отрывались внутри дисковода и оставались там. Дискеты стали очень популярными, и разные производители компьютеров оснащали ими свои машины. Фирма Sony выпускала несколько моделей цифровых фотокамер, запись в которых велась на дискеты. Стандартная емкость дискет уже к 1987 году выросла до 1,44 Мб, а чуть позже благодаря еще большей плотности записи можно было "выжать" вплоть до 2,88 Мб. Ушлые студенты в общежитиях (в том числе белорусских) за деньги "разгоняли" флоппики до 1,7-1,8 Мб, при этом они могли читаться в обычных дисководах. Несмотря ни на что, трехдюймовые дискеты выпускаются до сих пор. Дискеты почти вышли из употребления, но до сих пор во многих программах значок команды "Сохранить" выполнен в виде дискеты.

Amstrad Disc 3" (Compact Floppy Disc, CF2)

Разработчик: Hitachi, Maxell, Matsushita

Год выпуска: 1982

Размеры: 100х80х5 мм

Объем: от 125 Кб в начале выпуска до 720 Кб

Распространение: довольно широкое - преимущественно компьютеры Amstrad CPC и Amstrad PCW, также Tatung Einstein, ZX Spectrum +3, Sega SF-7000, Gavilan SC

Amstrad, известный производитель компьютеров, решил пойти своим путем и продвигал трехдюймовые дискеты другого формата от Hitachi. Еще более удивительным выглядит то, что компанию-то основал тот самый Алан Шугарт, который разработал первые дискеты. Сам магнитный диск внутри корпуса занимал менее половины свободного места - остальное приходилось на механизмы защиты носителя, из-за чего себестоимость этих дисков была довольно высока. Несмотря на то что эти дискеты обходились дороже, чем стандартные 3,5-дюймовые флоппики при меньшем объеме памяти, компания довольно долго продвигала их и немало преуспела: одних только компьютеров Amstrad CPC было выпущено более 3 миллионов штук.

Bernoulli Box

Разработчик: Iomega

Год выпуска: 1983

Размеры: Bernoulli Box: 27,5х21 см, Bernoulli Box II: 14х13,6х0,9 см

Объем: от 5 Мб в начале выпуска до 230 Мб

Скорость обмена данными: до 1,95 Мб/с

Распространение: малое

Компания Iomega, впоследствии один из основных "китов" рынка сменных носителей, в 1983 году разработала оригинальный диск Bernoulli Box. В нем гибкий диск вращается с большой скоростью (3000 оборотов в минуту), в результате чего поверхность диска непосредственно под считывающей головкой изгибается и с ней не контактирует: операции чтения/записи выполняются через воздушную подушку. Уравнения для описания этих воздушных потоков еще в 18 веке предложил видный швейцарский ученый Даниил Бернулли. Благодаря этой разработке компания получила известность, хотя первые продукты не отличались ни вместимостью, ни портативностью: первые картриджи были размерами 27,5х21 см и вмещали всего 5 мегабайт информации. Второе поколение уменьшилось в размерах примерно вчетверо, а объем памяти к 1994 году вырос до 230 мегабайт. Но к тому времени начали активно продвигаться магнитооптические диски.

Магнитооптический диск (Magneto-optical drive, МО)

Разработчик: Sony

Год выпуска: 1985

Размеры: 133хх133х6 мм, 93х89х6 мм, 72х68х5 мм для MiniDisc

Объем: от 650 Мб до 9,2 Гб у 5-дюймовых, от 128 Мб до 2,3 Гб у 3,5-дюймовых, 980 Мб у "минидисков"

Скорость обмена данными: до 10 Мб/с

Распространение: значительное

Магнитооптические диски выглядят как обычные компакт-диски стандартного и уменьшенного размеров, заключенные в коробку. Но при этом у них есть важное отличие: запись ведется именно магнитным способом, то есть сначала лазер прогревает поверхность до большой температуры, а потом электромагнитным импульсом изменяется намагниченность участков. Система обладает большой надежностью и стойкостью к механическим повреждениям и магнитному излучению, но обеспечивала невысокую скорость записи и обладала высоким расходом энергии. И диски, и приводы дорого стоили, так что очень широкого распространения, как компакт-диски, магнитооптика не получила. Сдерживало распространение и то, что очень долго такие диски позволяли записывать данные лишь один раз. Но в некоторых отраслях (например, медицина), где требуется сохранность большого объема информации в течение долгого времени (а МО-диски "живут" до 50 лет) технология получила признание. Sony до сих пор выпускает магнитооптические диски как малого, так и большого размеров. Музыкальные диски MiniDisc, представленные все той же компанией Sony в 1992 году, - частный случай магнитооптических дисков. Если поначалу они позволяли записывать только музыку, то модификации MD Data (1993) и Hi-MD (2004) обеспечивают запись любых данных объемом, соответственно, в 650 Мб и 980 Мб. "Минидиски" тоже до сих пор выпускаются.

Диски SyQuest

Разработчик: SyQuest

Год выпуска: около 1990

Размеры: формат 5,25" (примерно 13х13 см) и 3,5" (примерно 9х9 см)

Объем: 5,25": 44, 88 и 200 Мб; 3,5": 105 и 270 Мб

Распространение: среднее (преимущественно с компьютерами MacIntosh)

Компания QyQuest, основанная в 1982 году бывшим работником компании Seagate Сайедом Ифтикаром, вышла на рынок со съемными жесткими дисками для компьютеров IBM XT. Позже фирма разработала несколько различных систем дисков-картриджей. Самыми популярными стали 5,25-дюймовые картриджи SQ400/SQ800/SQ2000 (объемом в 44, 88 и 200 Мб), а также 3,5-дюймовые SQ310/SQ327 (объемом в 105 и 270 Мб). Основным их недостатком, помимо размеров, было то, что более поздние системы были не полностью совместимы с более ранними. Так, приводы для 200-мегабайтных дисков могли только читать 88-мегабайтные диски, но не могли на них записывать. Младшие системы не могли ни читать, ни записывать на старшие. В год выхода 44-мегабайтные диски стоили около 100 долларов. Разнообразие малосовместимых стандартов и отсутствие нормального товарного имени для той или иной технологии не позволили дискам завоевать широкую популярность. Магнитооптические диски обеспечивали больший объем, а вскоре появились и Zip-диски от Iomega.

Floptical

Разработчик: Insite Peripherals

Год выпуска: 1991 (Insite Floptical), 1998 (Caleb UHD144, Sony HiFD)

Размеры: 93х89х3 мм

Объем: 21 Мб (Insite Floptical), 144 Мб (Caleb UHD144), 150-200 Мб (Sony HiFD)

Скорость обмена данными: до 125 Кб/с

Распространение: очень малое

Еще одна магнитооптическая технология, но уже другого вида. Информация считывается магнитными головками, а оптическая подсистема (инфракрасные светодиоды) обеспечивают точность позиционирования головки. Таким образом вместо обычных 135 дорожек на дюйм, как у флоппи-дискет, здесь добились плотности записи в 1250 дорожек на дюйм. Floptical-дисководы были совместимы с обычными 3,5-дюймовыми дискетами, и поначалу Floptical-диски позиционировались как преемник дискет, но этого не произошло. Семь лет спустя компания Caleb Technology разработала свою аналогичную систему - Caleb UHD144, а фирма Sony выпустила диски Sony HiFD. Обе эти системы также были совместимы с обычными дискетами и обе тоже называли в качестве дискетозаменителей, однако на рынке их ждал громкий провал, потому что к тому времени рынок сменных носителей на 100-250 Мб был захвачен Zip-дисками компании Iomega.

Zip Drive (Iomega Zip)

Разработчик: Iomega

Год выпуска: 1994

Размеры: 98х98х6 мм

Объем: от 100 Мб в начале выпуска до 750 Мб

Скорость обмена данными: около 1 Мб/с

Распространение: очень широкое

Компакт-диски еще были дороги и не позволяли стирать записи (CD-RW появились только в 1997-м), магнитооптические диски были дороги и прожорливы, а емкости обычных дискет уже не хватало. Компания Iomega доработала технологию магнитной записи и представила Zip-диски: по размеру чуть больше флоппи-дискет, а вместимость - аж 100 мегабайт. Головка к диску подводилась не сверху, а сбоку, и скорость обмена данными была примерно в 15 раз быстрее, чем у обычных дискет. Дисководы выпускались в нескольких форматах - как внешние, так и внутренние, изящной формы и синего цвета, которые можно было располагать на столе плашмя или вертикально. Технология быстро завоевала популярность. Несмотря на "щелчки смерти", которые были признаком выхода дисков из строя, "зипы" успешно продавались. В год выхода дисководы стоили 100 долларов, а диски - по 20 долларов; позже появились 250-мегабайтные диски (округлой формы, но тех же габаритов) и 750-мегабайтные (привычной формы). С начала двухтысячных популярность Zip-дисков пошла на спад, но компания Iomega до сих пор продает 100-мегабайтные диски по 9 долларов за штуку, а "семьсотпятидесятки" - по 12,5 доллара. Многие энтузиасты старинной техники все еще используют эпохальные девайсы.

<Продолжение следует>

«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 2008 год — прошло 41 года 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? Это наверное, 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.

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.

Сегодня для хранения информации мы используем HDD, SSD, SD-карты, USB-флэшки. Уже намного реже мы вставляем в ноутбуки лазерные диски. У меня лично дома ни одного устройства, поддерживающего этот носитель, нет.

Многие из нас давно не видели аудио и видеокассет, бобин с магнитными плёнками, дискет, и тем более перфокарт и перфолент. Эти носители, некоторые из которых известны ещё с XVIII века, почти исчезли.

Но только почти. Сегодня мы поговорим о временах, когда в ходу были «мягкие» носители данных, и о том, что все они до сих пор живы благодаря прочному укоренению в государственных и военных учреждениях и исследовательских центрах.

Перфокарты и перфоленты

Перфокарты, которые мы знаем как способ хранения и передачи информации для компьютеров в 1920-1950-х годах, корнями уходят в докомпьютерное время. А именно - в 1725 год, когда перфорированную бумагу начали использовать для управления ткацким станком.

Базиль Бушон, сын сборщика орга́нов, адаптировал используемую для автоматического проигрывания музыки систему («развернул» цилиндр с штырьками/калками) под нужды ткацкого дела.
Он использовал перфорированную бумагу в рулоне, чтобы станок воспроизводил рисунок на ткани. Коллега Бушона, Жан-Баптист Фалькон, заменил бумажную ленту на скреплённые между собой перфорированные карты.

Ткацкий станок Базиля Бушона

Механизм усовершенствовал Жозеф Мари Жаккар. Свой ткацкий станок для крупноузорчатых тканей он создал в 1804 году. Перфорировнные карты позволяли в автоматическом режиме, практически без участия мастера, осуществлять определённое чередование подъёмов и опускания нитей основы, чтобы отобразить на ткани заданный узор.

Перфорированные карты в ткацком станке Жаккара

Результат работы Жаккардова станка

В ткацком деле до сих пор используются Жаккардовы станки, улучшенные, автоматизированные. Но перфокарты работают до сих пор. Ниже вы видите пример перфокарты с сайта по домоводству для станка Brother - с мотоциклистом для детского свитера.

Перфокарта для современной вязальной машины Brother

Чарльз Бэббидж в 1822 году построил первую модель своей разностной машины, которая состояла из валиков и шестерней, вращаемых при помощи специального рычага. Тогда же он попросил правительство Великобритании профинансировать его дальнейшую работу. В процессе он столкнулся со множеством проблем, так что через девять лет работа встала. Хотя частично машина функционировала и производила вычисления. Позже он возвращался к работе в 1847-1849 годах. Для этого огромного калькулятора Бэббидж даже разработал принтер, который в 2000 году запустили в лондонском Музее науки.

80-колонная перфокарта советского производства для табулятора IBM, 1980 год

В 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе построил один из первых программируемых компьютеров в мире - Z1 . Машина имела устройство ввода в виде клавиатуры, сделанной из пишущей машинки, электрический привод и была способна вычислять данные в десятичной системе в виде чисел с плавающей запятой. Данные выводились с помощью панели на лампах.

Машина выполняла умножение за 5 секунд. Тактовая частота составляла 1 Гц. Система работала за счёт двигателя пылесоса мощностью в 1 киловатт.

Z1 была оснащена устройством чтения перфоленты, которое предоставляло код операции для каждой инструкции.

Конрад Цузе и воссозданная после Второй мировой вычислительная машина Z1

Перфолента для вычислительной машины Z1

В 1940 годы американские артиллеристы использовали таблицы стрельбы, содержащие информацию о поправках прицела в соответствии с дистанциями до цели. Расчёты траекторий одним человеком для одного типа орудия и одного снаряда занимали более двух недель. Нужно было посчитать около трёх тысяч траекторий для множества комбинаций параметров - температуры воздуха, плотности почвы, скорости ветра и так далее. Учёный из Пенсильванского университета Джон Уильям Мокли задумал использовать вакуумные лампы в качестве элементной базы для электронной дифференцирующей машины. С этого начинается история ENIAC, а затем его улучшенной версии - EDVAC.

ENIAC собрали в 1945 году. Первой задачей было математическое моделирование термоядерного взрыва супер-бомбы по гипотезе Улама-Теллера. Задача была настолько сложной, что даже при игнорировании многих физических эффектов и максимальном упрощении уравнения для ввода программы в компьютер понадобился миллион перфокарт.

Для чтения перфокарт использовали табулятор IBM. Одной из проблем этого носителя информации была невысокая скорость работы: слишком много времени уходило на перфорацию на картах выведенных в процессе расчётов данных и их ввод в машину для дальнейших вычислений. Для решения этой проблемы изобретатели начали работать над новыми способами ввода и хранения данных - над магнитными лентами.

Первые программисты ENIAC: на корточках - Рут Лихтерман, стоит - Мэрлин Уэскофф. 1946 год.

Бобины чистых перфолент советского производства.

Магнитная лента

В 1898 году датский физик и инженер Вальдемар Поульсен запатентовал способ магнитной записи за проволоку. Устройство называлось «телеграфон». С усилителя сигнал подавался на записывающую головку, вдоль которой с постоянной скоростью перемещалась проволока и намагничивалась соответственно сигналу.

В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлеймер с помощью клея нанёс напыление порошка оксида железа на тонкую бумагу, и годом позже получил патент на применение магнитного порошка на бумаге или киноплёнке. Но патент отменили из-за того, что такое применение порошка было изложено в патенте Поульсена.

Идеи Поульсена и Пфлеймера использовала компания AEG, разработавшая прибор для магнитной записи «Магнетофон-К1». Магнитную ленту для «магнетофона» изготавливал химический концерн BASF. Устройство представили на радиовыставке в Берлине в 1935 году.

Патент США на записывающее устройство на магнитной проволоке.

«Магнетофон-К1»

В 1951 году изобретатели компьютера ENIAC Джон Экерт и Джон Мокли работали над новой машиной. Ей стал первый условно коммерческий компьютер в США - UNIVAC I. Компьютер строили для нужд Военно-воздушных сил и топографической службы Армии США, а заказ был размещён от лица Бюро переписи населения. Всего были выпущены сорок шесть экземпляров UNIVAC I для установки в правительственных учреждениях, частных корпорациях и университетах. Второй экземпляр был установлен в Пентагоне. Последние экземпляры выключили в 1970 году после 13 лет службы в коммерческой страховой компании.

Стоимость машины начиналась со 159 000 долларов. Со временем цена составила от 1 250 000 до 1 500 000 долларов. В переводе на деньги 2016 года максимальная цена UNIVAC I составляла 12 480 000 долларов.

В качестве носителя данных в этом компьютере впервые использовали магнитную ленту. Одновременно можно было подключить до десяти ленточных накопителей UNISERVO.

UNISERVO стал первым ленточным накопителем для коммерческого компьютера и имел успех. Ленты UNIVAC из никелированной бронзы были шириной в половину дюйма и длиной до 450 метров. Данные записывались на восьми дорожках, где шесть были собственно для данных, одна - для контроля чётности, и ещё одна - для синхронизации. Одна лента вмещала 1 440 000 шестибитных символов.

Ленточные накопители UNISERVO для UNIVAC

В 1960 году в IBM разработали первую пластиковую карту с магнитной полосой. Штрих-коды и перфорация не отличались надёжностью, и для банковских карт было необходимо придумать новый способ хранения данных. Выбор пал на магнитную ленту. Сегодня все банковские карты имеют магнитную ленту, хотя всё чаще начинают использовать чипы и NFC.

Первые прототипы карт с магнитной полосой

В персональных компьютерах 1970-1980-х годов для хранения информации часто использовались аудиокассеты. Воспроизведение и запись программ осуществляли либо с помощью специальных накопителей, либо с помощью обычных бытовых аудиомагнитофонов. Попробуйте сказать вслух «аудиомагнитофон» - как-то необычно звучит, верно?

Sinclair ZX Spectrum+2

Магнитофон Atari XC12 для компьютеров Atari 65XE и 130XE.

Многие уже забыли, как выглядят аудиокассеты и видеокассеты. Кто-то их никогда не видел и не держал в руках. Но для бизнеса и исследовательских центров магнитные ленты до сих пор имеют огромное значение.