Что такое дисковод гибких дисков. Гибкий магнитный диск: структура, преимущества и недостатки

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.

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).

(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″
	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

Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное малой ёмкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3.5”, 5.25” (8” диски широкого распространения не получили). Диски 5.25” практически вышли из употребления.

3.5” дискета 5.25” дискета

Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5” закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того 5.25” дискета имеет индексное отверстие, а 3.5” дискета высокой плотности - отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25” дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5” дискета наоборот - если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются 3.5” дискеты высокой плотности.

Для дискет используются следующие обозначения:

SS single side - односторонний диск (одна рабочая поверхность).

DS double side - двусторонний диск.

SD single density - одинарная плотность.

DD double density - двойная плотность.

HD high density - высокая плотность.

Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на жестких дисках. Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура информации на дискете, как физическая так и логическая, такая же как на жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует таблица разбиения диска.

Накопители на жестких дисках

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насажанных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и/или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако, воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому, производители выбирают его согласно собственным соображениям.

В настоящее время, для позиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.

В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается серво-метками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу. Для считывания магнитных меток используется дополнительная серво головка, а для считывания оптических - специальные оптические датчики.

В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит название выделенная запись сервосигналов. Если серво-сигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво-сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись сервосигналов . Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная - повышает емкость устройства.

Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того они позволяют производить небольшие радиальные перемещения «внутри» дорожки, давая возможность отследить центр окружности серво-дорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства.

Парковкой головок называют процесс их перемещения в безопасное положение. Это - так называемое «парковочное» положение головок в той области дисков где ложатся головки. Там, обычно, не записано никакой информации, это специальная «посадочная зона» (Landing Zone). Для фиксации привода головок в этом положении в большинстве ЖД используется маленький постоянный магнит, когда головки принимают парковочное положение - этот магнит соприкасается с основанием корпуса и удерживает позиционер головок от ненужных колебаний. При запуске накопителя схема управления линейным двигателем «отрывает» фиксатор, подавая на двигатель, позиционирующий головки, усиленный импульс тока. В ряде накопителей используются и другие способы фиксации - основанные, например, на воздушном потоке, создаваемом вращением дисков. В запаркованном состоянии накопитель можно транспортировать при достаточно плохих физических условиях (вибрация, удары, сотрясения), т.к. нет опасности повреждения поверхности носителя головками. В настоящее время на всех современных устройствах парковка головок накопителей производится автоматически внутренними схемами контроллера при отключении питания и не требует для этого никаких дополнительных программных операций, как это было с первыми моделями.

Во время работы все механические части накопителя подвергаются тепловому расширению, и расстояния между дорожками, осями шпинделя и позиционером головок чтения/записи меняется. В общем случае это никак не влияет на работу накопителя, поскольку для стабилизации используются обратные связи, однако некоторые модели время от времени выполняют рекалибровку привода головок, сопровождаемую характерным звуком, напоминающим звук при первичном старте, подстраивая систему к изменившимся расстояниям.

Плата электроники современного накопителя на жестких магнитных дисках представляет собой самостоятельный микрокомпьютер с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода и прочими традиционными атрибутами присущими компьютеру. На плате могут располагаться множество переключателей и перемычек, однако не все из них предназначены для использования пользователем. Как правило, руководства пользователя описывают назначение только перемычек, связанных с выбором логического адреса устройства и режима его работы, а для накопителей с интерфейсом SCSI - и перемычки, отвечающие за управление резисторной сборкой (стабилизирующей нагрузкой в цепи).

• Перевод

Для такого тонкого формата у гибких дисков удивительно разнообразная история, и в этой статье на их фоне объединились все – от Beatles, Дэвида Боуи и ABBA до Элиса Купера и стиля хэви-метал. Их появление связано с журналом National Geographic, с рекламной кампанией Макдоналдс с миллионным выигрышем, и с обложками многочисленных модных журналов для девчонок. Их нелегально прессовали на рентгеновских снимках в СССР [знаменитая «музыка на костях» – прим. перев.] и они даже помогли такому отъявленному лгуну, как Ричард Tricky Dicky Никсон, стать президентом США в 1968 году.

Гибкие диски с 1960-х по начало 1990-х годов продавались десятками миллионов – а потом практически исчезли с лица земли на полтора десятилетия. Но, как и подобает продукту, основанному на спиральной царапине, это был ещё не конец.



Гибкий диск Леонарда Коэна. По внешнему краю можно увидеть тёмную аудиодорожку.

«Музыкальные открытки» другого рода – грубые желобки, впрессованные в карточки – продавались примерно с 1950-х годов. Во второй половине 50-х в Британии появились даже гибкие виниловые диски, хотя с технической точки зрения их качество было отвратительным. Через несколько лет был разработан, запатентован и представлен улучшенный гибкий диск - американская компания Eva-Tone Incorporated выпустила его в 1962 году, поначалу назвав «Eva-tone Soundsheet» [звуковой лист]. У этого отпрыска было несколько преимуществ перед его родителями – поющей открыткой и первоначальным спирально-бороздковым продуктом, известным, как виниловая пластинка.

Soundsheet от Eva-tone без сомнения звучал лучше, чем картонные открытки, а поскольку гибкие диски использовали гораздо меньше винила, чем пластинки, их было гораздо дешевле печатать, хранить и перевозить. Часто при изготовлении использовали поливинилхлорид вместо гранулированного винила, что было ещё дешевле. Кроме того, гибкость этих продуктов означала, что их можно продавать на обложках или внутри журналов, буклетов и газет. Они были довольно выносливыми, в отличие от шеллачных дисков на 78 об/мин, которые легко разбивались, если их уронить на пол, или виниловые пластинки 45 об/мин, которые, хотя и были крепче шеллака, всё равно могли случайно сломаться.

Одна маленькая проблемка

Ситуация была похожа на всесторонний выигрыш, но у гибких дисков от Eva-tone, как и у их британских предшественников, всё же была пара минусов. Например, 12" или 10" LP-диски было сложно изготавливать, поскольку гибкие диски были очень лёгкими: типичный диск для сингла или EP весил обычно между 4,5 и 6,5 г – как пара кубиков сахара. Бумажные или картонные упаковки весили больше, порядка 9 г. Сравните это с 40 г типичного винилового сингла, или с 200 г многих шеллачных синглов на 78 об/мин – и поймёте, сколько экономилось материала.

Потом у них была проблема с воспроизведением, когда тяжёлая проигрывающая головка могла просто удерживать гибкий диск на месте. В обычных условиях из такой ситуации было два выхода – можно было проигрывать гибкий диск, положив его поверх винилового, или же положить пару монеток в районе центра диска. Позже некоторые диски марки Soundsheet на самом деле выходили с нарисованными кружочками, обозначавшими места, куда надо было класть монеты. Иногда приходилось выполнять оба трюка одновременно, чтобы заставить пластинку играть.

В СССР тоже такое было

Но было ещё две, неразрешимых проблемы с новыми сверхтонкими записями. Во-первых, хотя после нескольких первых проигрываний для не особенно притязательных ушей качество записи могло поспорить со стандартным винилом, у гибких дисков никогда не было такого диапазона частот, как у полновесных дисков 45 об/м или магнитной плёнки в катушках на 7,5"/с. Профессионально использовать их, к примеру, на радио, можно было только при отсутствии других вариантов. Ещё одним раздражающим фактором была короткая жизнь гибких дисков – их неглубокие прессованные дорожки приводили к увеличению поверхностного шума, царапины появлялись быстрее и звучали громче, поэтому пропуск фрагментов и перепрыгивание иглы быстро становилось основной проблемой диска, проигранного несколько раз.

Звёздные моменты истории гибких дисков

По указанным причинам использование Soundsheet быстро ограничилось тремя, хотя и обширными, областями: промо-записи музыкальных коллективов, детские записи и рекламные записи в журналах – в основном, хотя и не всегда, эти журналы были музыкальными.

Типичным примером может служить гибкий диск The Beatles, отправленный ими в их фан-клуб в 1964 году. На видео ниже можно услышать такие забавные вещи, как трек «пойте с нами» и обращения к фанатам.

Великолепная четвёрка снова сделала это в 1967 году, хотя подача на этот раз была менее иронической и более поспешной, но зато в этот раз там хотя бы была полноценная песня.

Годом позже Ричард Никсон выиграл выборы 1968 года благодаря хорошо профинансированной кампании, использовавшей среди других материалов и Soundsheet. Более миллиона дисков было отправлено голосующим в ключевые штаты, с отметкой «Никсон – тот, кто нам нужен!» и с записью его речи.

Но диски были дешёвыми и прикольными, и продажи не утихали до конца 1960-х. Промо-записи начала 1970-х демонстрируют, насколько масштабной стала индустрия гибких дисков. Диск на видео ниже выполнен в виде прямоугольного листа, и такая форма сохранялась почти до самого конца. В США термин «звуковой лист» всегда был более популярным, чем «гибкий диск» .

Примеры поздравительных открыток на дисках. Сам материал – пластиковая плёнка, которую при помощи ламинирования наносили на распечатанную открытку.

В Британии компании, выпускавшие винил, к примеру, Lyntone, купили лицензию на производство улучшенных гибких дисков у Eva-tone и предпочли более описательный термин «гибкий диск» , поскольку считалось, что слово «диск» подчёркивает связь с виниловыми записями, а первоначальное название из США «звуковой лист» могло запутать меломанов – они могли подумать, что речь идёт о печатных нотах . Наверняка причастные к индустрии люди угорали от старой мюзик-холльной шутки: «Do you like sheet music? ‘No, I just like the good stuff…» ["- Вам нравится нотная музыка? – Нет, предпочитаю хорошую." Шутка основана на созвучии слов sheet и shit – прим. перев.]

Дэвид Боуи сильно выиграл от дисков нового формата, когда его прорывной альбом «The Rise and Fall of Ziggy Stardust and The Spiders From Mars» стал одним из самых быстро набирающих популярность альбомов летом 1972 года. RCA records, с которой он сотрудничал в то время, волновалась, что ей может не хватить винила из-за гигантского спроса – в те годы быстрые продажи миллионного тиража были чем-то из ряда вон выходящим – и в результате ветреные подростковые поп-фанаты не захотят ждать пары недель поступления новой партии и купят что-нибудь другое. Возможно, этот страх не был лишён оснований. И тогда RCA Records использовала диски от Dynaflex для печати десятков тысяч копий песен Ziggy Stardust, используя тонкий лист винила, превосходивший по качеству гибкие диски, но весил на 25% меньше обычного альбома.

RCA Records успела выпустить нужное количество дисков, Ziggy остался в альбомных чартах, вскоре он практически поселился на первых местах и Дэвид Боуи стал подлинной звездой.

Урезаем траты и набрасываемся на бургеры

Кое-какие эксперты по винилу возмущались таким подходом RCA. Но после наступления нефтяного кризиса 1973 года и взлёта стоимости винила такие диски для аудиозаписывающих компаний стали неплохим способом сэкономить на стоимости альбома, урезав его вес, и, как следствие, качество звука. Чем толще и тяжелее альбом, тем лучше воспроизводится аудио – отсюда и мода среди фанатов аудио на диски от 160 до 200 гр.

Примерно в то время лидирующая Британская газета, посвящённая музыке, New Musical Express, выдала эксклюзивную запись Элиса Купера, неплохое подражание Элвису Пресли под названием «Slick Black Limousine». На обратной стороне содержались отрывки из его будущего альбома «Billion Dollar Babies». Это издание высоко ценилось среди фанатов Купера много десятилетий, пока запись не начала появляться на пиратских дисках.

Шведская поп-сенсация ABBA тоже не отказывалась от бесплатной раздачи эксклюзивов: на одностороннем гибком диске «ABBA/Live 77» золотистого цвета расположились отрывки из их австралийского тура того года. Он распространялся только в виде подарков для детей, продававших из дома в дом на рождественских праздниках книги, газеты и журналы для корпорации Jultidningsförlaget. А на другом конце спектра поп-культуры в 1978 году была новаторская британская электронная группа The Human League, раздававшая гибкий диск под названием «Flexi Disc» с 12" синглом «Dignity of Labour», хотя позже его переиздали на альбоме «Reproduction». В то время эта группа считалась артхаусной, и в полном соответствии с их имиджем на этой записи можно было услышать, как члены группы обсуждают, собственно, гибкие диски, и то, следует ли им самим записать такой диск.

Тем временем в США в 80-х Макдоналдс использовал гибкие диски – а в некоторых штатах картонные записи – для распространения римейка дурацкого, но милого хита «Life Is A Rock (but The Radio Rolled Me)» 1974 года для своей рекламной кампании Menu Song, включавшей мгновенный выигрыш суммы в $1 000 000.

Кампания оказалась невероятно успешной и растянулась на 1988 и 1989 годы. Несколько различных версий этой песни было записано и отпечатано на 78 миллионах (!) гибких дисков, которые затем расфасовывали в газеты и рекламные буклеты. На каждой из записей присутствовал голос какого-нибудь приглашённого певца или просто человека из толпы, который пытался исполнять песню – после его ошибки трек заканчивался. Макдоналдс поступил хитрым образом, отпечатав единственный диск, на котором песня заканчивалась правильно. Обладатель этой единственной записи должен был выиграть миллион долларов. После многих месяцев ожидания, во время которых циники вслух сомневались в реальности существования такого диска, его всё-таки нашла Шарлин Прайс из города Гэлэкс в Западной Виргинии, сразу же реализовавшая мечту многих людей: она купила магазин, в котором работала продавщицей. Уволила ли она бывшего босса прямо на месте, история умалчивает…

В Лондоне в 1980-х даже был отдельный журнал, посвящённый гибким дискам. Он назывался Flexi Pop, и почти полностью был посвящён всяким слухам и сплетням, а к журналу прилагался диск с записью песни, в то время находившейся на вершинах чартов. Среди этих кандидатов встречались The Jam, Japan и Depeche Mode, и на пике популярности журнал продавался тиражом 90 000 копий. Недавно о журнале даже написали книгу.

CD убил звезду гибкого диска

Казалось, что гибкие диски будут продаваться всё лучше и всё чаще раздаваться, но конец 80-х стал началом их конца. Тогда появились CD, и они постепенно стали завоёвывать популярность как средство для прослушивания музыки, а люди с ограниченными финансами переключались на пиратские аудиокассеты – при том, что многие из таких кассет были хромовыми или металлическими, и их качество было относительно высоким. Журнал Flexi Pop закрылся, а фабрики, где прессовали диски, всё чаще отказывались принимать недорогие заказы.

Лишь в СССР гибкие диски оставались в массовом обороте до 1990-х годов, и в основном на них были записаны популярные и детские песни. А в 70-х – 80-х годах, когда западная рок-музыка в СССР была запрещена, пираты и фанаты нелегально записывали аудио на плёнку из-под рентгеновских снимков [на самом деле «музыка на костях» существовала с конца 40-х и до начала 80-х, когда начали появляться кассетные магнитофоны – прим. перев.].

Относительно новый журнал Electronic Sound с гибкой пластинкой внутри

С появлением Михаила Горбачёва пришёл конец культурной и политической цензуре, и музыка на костях потеряла свою привлекательность. К 1992 году гибкие диски оказались на грани вымирания. Почти 15 лет они оставались скорее мёртвыми, чем живыми. К 2000-му году даже Eva-tone закончила их производство. Но в 2010-м случился небольшой ренессанс: независимая фабрика Pirates Press заняла нишу винтажных изделий и начала производить гибкие диски всех форм, размеров и цветов.

Эта идея могла оказаться неудачной, но журнал экстремального метала, Decibel, уже начал экспериментировать с такой формой записи, выпуская эксклюзивные треки новых групп, и каждый его выпуск активно расходится. С тех пор многие музыкальные издательства, к примеру, Third Man, Side One Dummy и Domino, а также журналы Alternative Press и немецкий PUNKROCK, регулярно продают или раздают гибкие диски. В 2015 году итальянская фабрика PizzaDischi начала принимать заказы на изготовление таких дисков, в то время как стоимость редких коллекционных изданий старых гибких дисков начала переваливать за £200. Добавить метки