Что такое гибкий диск. Гибкий магнитный диск: структура, преимущества и недостатки

Дискета , гибкий магнитный диск (ГМД ), флоппи-диск , жарг. флоп − переносной магнитный носитель информации. Представляет собой диск из пластика, покрытый магнитным материалом и помещённый в защитный конверт.

Чтение и запись информации на дискету производится посредством дисковода. Запись производится головкой дисковода, скользящей пращающемуся диску и намагничивающей поверхность.

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

Конструкция дискеты

Основными компонентами дискеты являются магнитный диск, хранящий информацию и конверт, выполняющий защитную функцию для диска.

Конверт 8- и 5,25-дюймовых дискет был сделан из материала, позволяющего достаточно легко его изгибать, что и стало поводом называть их «гибкими». 3,5-дюймовые дискеты уже производились в жёстком пластмассовом корпусе, но название за ними сохранилось.

В конверте сделано два основных отверстия: одно в центре для того, чтобы шпиндельный двигатель мог захватить и вращать магнитный диск, другое вытянуто от центра к краю, и служит для того, чтобы головки могли касаться поверхности диска. у двусторонних дискет для этого по отверстию с каждой стороны. У трёхдюймовых дискет отверстия для головок при транспортировке закрыты шторкой, которая открывается механикой дисковода при вставлении дискеты.

На конверте также располагается окошко или вырез для защиты от записи. На 8- и 5-дюймовых дискетах для защиты требуется заклеить вырез (для чего вместе с дискетой поставлялся кусочек бумаги с клеевым слоем). На 3-дюймовой дискете достаточно передвинуть ползунок в окошке, чтобы оно открылось.

Организация информации на дискете

Физически, информация на дискете представляет собой последовательность намагниченных в разных направлениях участков, последовательности намагничивания определяются ошибкоустойчивым кодированием.

Данные на дискету записываются концентрическими дорожками, вдоль направления вращения диска. Стандартно на стороне дискеты помещается 40 или 80 дорожек. Обычно есть возможность записать ещё 2-4 дорожки, но это уже определяется механическими ограничителями.

Каждая дорожка при этом разбита на несколько секторов. Посекторная запись обеспечивает произвольный доступ достаточно небольшими фрагментами. Некоторые системы производят чтение и запись дорожки целиком, и тогда разбитие на сектора может либо не производиться, либо быть чисто логическим. Обычно размер сектора составляет 512 Б, хотя некоторые системы используют значения от 128 до 1024 Б. 512-битных секторов обычно помещается на дискету 9 (двойная плотность записи), 15 (5-дюймовые дискеты высокой плотности) или 18 (3-дюймовые дискеты высокой 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.

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 Майкрософтовском формате дискет DMF, расширившим ёмкость дискет до 1,68 Мб за счёт форматирования дискет на 21 сектор в аналогичном IBMовском формате XDF.

XDF использовался в дистрибутивах OS/2, а DMF - в дистрибутивах различных программных продуктов от Майкрософт.

Драйвер pu_1700 позволял также обеспечивать форматирование со сдвигом и интерливингом секторов - это ускоряло операции последовательного чтения-записи, но лишало совместимости даже при стандартном количестве секторов, сторон и дорожек.

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 ЮАР. 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.

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>

Рис. 2.

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD -- Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель -- это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины -- платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации -- программ и данных.

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки -- на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.

Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от сотен Мегабайт до десятков Гбайт или даже сотни Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя достигает 5600 - 7200 оборотов в минуту, среднее время поиска данных -- 10 мс, максимальная скорость передачи данных до 40 Мбайт/с. В отличие от дискеты, винчестерский диск вращается непрерывно. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (64 Кбайт и более), который существенно повышает их производительность.

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.

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, позиционен 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, т.к. нет опасности повреждения поверхности носителя головками.

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. 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).

ГИБКИЙ ДИСК

Рис. 3.

Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) -- устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

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

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации.

Рис. 4.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней.

Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Накопители на жестких магнитных дисках

Если гибкие диски -- это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск -- информационный склад компьютера.

Половина владельцев персональных компьютеров даже не подозревают, что есть такая технология, как магнитная запись, а остальная половина пользователей уверены, что эта запись, включая носитель - гибкий магнитный диск, канула в лету. Однако если углубиться в данный вопрос, можно обнаружить что заводы-изготовители продолжают выпуск магнитных дисков и лент. Для чего? Где применяется морально устаревшая технология? В фокусе данной статьи - магнитная запись на разные носители информации, технологии XX века.

Историческая справка

Многие источники массовой информации указывают на то, что магнитные диски пришли на смену магнитным лентам как более компактные носители. Это неправда. На самом деле дискеты - это заменители перфокарт. А конкурентами магнитных лент они быть не могут по одной простой причине - их емкости несоизмеримы.

Выпуск самого первого магнитного диска произведен компанией IBM, которая в 1971 году показала миру дискету диаметром восемь дюймов и дисковод, способный производить запись и считывание данных с носителя информации. Емкость дискеты составляла сто килобайт, чего было вполне достаточно для хранения и того времени. Спустя несколько лет на рынке появился носитель размером пять с четвертью дюймов, а в 1981 году всемирно известный концерн Sony представил на рынке дискету диаметром 3,5 дюйма. Поначалу объем дискеты составлял 720 килобайт. Но позже, благодаря увеличению плотности записи, появились носители емкостью 1,44 Мб и 2,88 Мб.

И если говорить о магнитной записи в целом

Перенос информации может осуществляться не только на гибкий магнитный диск, но и на пленку и жесткие носители. Принцип действия записи на мягкий носитель известен всем. Запись на магнитный носитель осуществляется последовательно. Соответственно, и считывание должно происходить обратным образом. Это для и является огромным минусом. Но есть и свои плюсы, ведь, благодаря высокой плотности записи, один носитель может хранить большой объем информации. Примером таких устройств являются стримеры. А вот запись на жесткий носитель позволяет получить доступ к данным значительно быстрее благодаря всего двум механизмам - вращающемуся шпинделю, который раскручивает поверхность диска с данными, и движущейся считывающей информацию головке.

На вершине славы

Если емкость гибких магнитных дисков ограничивается площадью поверхности носителя, то мягкую пленку можно намотать на бобину длиной с полкилометра. Что активно и делается заводами-изготовителями. В XXI веке интерес к стримерам не только не угас, а, наоборот, вырос. Производители разрабатывают и совершенствуют новые технологии для этих устройств. На один такой, небольшой носитель с магнитной лентой можно записать от 0,5 до 4 терабайт информации. Стримеры широко используются в крупных корпорациях для хранения архивов баз данных. В киностудиях на носителях размещают фильмы, отправленные в архив. Администраторы крупных интернет-ресурсов на картриджах к стримеру хранят резервные копии всех важных сайтов. И всё это благодаря нескольким устройства, которые до сих пор не удалось превзойти ни одной технологии.

1. Огромная плотность записи при небольших размерах носителя.
2. Низкое энергопотребление по сравнению с аналогичными носителями большой емкости.
3. Высокая надежность и стабильность работы.

Триумф, который так и не состоялся

Как известно, монополия на рынке дает возможность устанавливать свои собственные цены, но ожидать какого-то грандиозного развития от продуктов, не имеющих аналогов, не стоит. Вышло так, что малоизвестная компания Iomega Zip вышла на рынок технологий ИТ в конце XX века с инновацией, которая не имела аналогов в мире. Представлен был дисковод и 3,5-дюймовые накопители на гибких магнитных дисках к нему, позволяющие записывать данные размером 100, 250 и 750 мегабайт на один носитель. Цена такого устройства была настолько завышена, что не только обычные пользователи, а и огромные корпорации предпочли воздержаться от покупки. Из-за низкого спроса производителю не сразу удалось узнать о том, что поврежденная дискета выводит из строя дисковод. Развиться технологии помешала лазерная запись, информация о которой не была засекречена от других производителей.

Устройство и конструкция гибкого накопителя информации

Слово «дискета» стало производным от английского слова diskette, которое, в свою очередь, стало сокращением от floppy disk. В переводе floppy означает «гибкий». В итоге дословно - гибкий магнитный диск. Как называется - разобрались. Осталось понять его конструкцию. Принцип действия сводится к наличию размеченной области на поверхности носителя и головки, способной производить запись и чтение, которая размещается в приводе. Помимо этого, в приводе размещен специальный вал, который занимается вращением гибкого диска. Доступ к поверхности магнитного носителя осуществляется через специальное окошко дискеты, длина которого позволяет головке перемещаться по всему радиусу поверхности диска. Для защиты магнитной поверхности окошко защищено специальной шторкой, которая открывается механическим путем при вставлении дискеты в привод. Отсутствие шторки на работоспособность устройства не влияет, но может повлечь за собой загрязнение поверхности, так как структура магнитного диска способна притягивать к себе пыль.

Принцип действия и небольшие странности

Принцип записи магнитного слоя на гибкий носитель довольно интересный. Помимо записывающей, в устройстве есть две контролирующие головки, которые находятся позади основной и смещены в стороны друг от друга. Их задачей является защита перезаписи информации на дорожках, находящихся рядом с записываемой. Если пишущая магнитная головка сильным импульсом затронула информацию, находящуюся рядом, то контролирующая головка это изменение отменяет. Выглядит это довольно странно со стороны. Ведь если взять для сравнения жесткий магнитный диск, можно увидеть, что он имеет всего одну головку для каждой поверхности диска. Дело в том, что пишущая головка, встроенная в привод гибких дисков, не имеет высокочастотного подмагничивания из-за сложности своей конструкции. Поэтому и было найдено такое простое и недорогое решение.

Вытеснение технологии с рынка ИТ

Буквально несколько лет назад при покупке персонального компьютера обязательным атрибутом в системном блоке являлись накопители на гибких магнитных дисках. Но интерес к устройству у пользователей быстро угас. И сейчас наличие 3,5-дюймового дисковода говорит о том, что владелец ПК имеет слабый компьютер. Причин такого исчезновения гибких накопителей с рынка много. Вот несколько из них.

1. Малая емкость для записи. По сути, на диск нельзя записать даже одну песню.
2. Ненадежность хранения информации. Дискета размагничивается под действием больших магнитных полей. Например, разовая поездка на троллейбусе или метро, способна отформатировать дискету.
3. Даже глупость, запущенная в СМИ производителями SSD-накопителей про опасные воздействия жесткого магнитного диска и всех накопителей с этой технологией, дала свой результат.

Безопасность прежде всего

Это может показаться странным, но дискета очень популярна в государственных структурах США, включая администрацию президента. Магнитный диск предназначен для авторизации пользователей при входе в систему управления. В то время как весь мир перешел на использование USB-ключей, Америка использует технологии прошлого века. Такой подход объясняется тем, что очень часто, завладев USB-ключом, мошенник получает доступ к закрытой информации. Немало художественных фильмов раскрывают эту проблему в сюжете.

С магнитными дисками всё иначе. Большую роль играют одновременно преимущества и недостатки гибких дисков. Помимо низкой стоимости, малых размеров, возможности перезаписи, быстрого считывания, определения носителя любой операционной системой без драйверов, к преимуществу можно отнести легкий вывод носителя из строя. Естественно, без возможности восстановления. Это главное преимущество дискеты. В случае непредвиденной ситуации носитель легко уничтожить вместе с важной информацией. Получить же новый ключ не составит особого труда, для этого достаточно обратиться в службу безопасности своей структуры.

Образовательная система

А вот русские дети о дискетах знают больше, чем их родители. Ведь большинство российских школ до сих пор имеют на балансе персональные компьютеры со встроенным дисководом для гибких магнитных дисков. А благодаря школьным программам по информатике, которые за несколько лет не претерпели особых изменений, все ученики получают и практические навыки пользования магнитными дисками. Ведь объем дискеты позволяет хранить на одном носителе два языка программирования начального уровня вместе с выполненными заданиями за весь год обучения. И без базовых знаний языков программирования BASIC и Turbo Pascal ни один технический вуз не откроет перед абитуриентом свои двери.

Инструмент системного администратора

Именно гибкий магнитный диск, а не USB-накопитель или системный администратор использует для обновления прошивки системных устройств, серверов и систем управления. Помимо этого, дискета служит для переноса ключей авторизации, системных настроек оборудования, настройки контроллеров и массивов. Не говоря уже о том, что банальное повреждение BIOS любого персонального компьютера можно исправить либо с помощью дискеты, либо программатором. Причин активного использования гибкого магнитного диска тут несколько.

1. Для считывания данных с носителя используется встроенный в устройство дисковод, которому для работы не нужны драйверы. Никаких обнаружений и настройки.
2. Дешевле дисковода и носителя с такой же отказоустойчивостью на рынке уже в течении десятилетия ничего нет.
3. Нет потребности в больших объемах информации - 1,44 Мб для систем на базе Unix хватает для сохранения необходимых данных.

О развлечениях программистов

Из-за того, что структура магнитного диска представляет собой спираль, считывающей головке приходится постоянно передвигаться по поверхности носителя. При этом который перемещает эту головку, создает специфический звук в дисководе, который очень хорошо слышен в большом помещении. Именно этим и пользуются программисты уже многие годы. Используя один из языков программирования низкого уровня (Turbo Pascal или С+), с помощью специальных команд можно добиться управления шаговым с помощью последовательных и кратковременных обращений компьютера к разным данным, записанным по всему диску. Многим удается воспроизвести очень сложную мелодию с помощью нескольких дисководов, каждый из которых выполняет роль одного инструмента. В средствах массовой информации можно более подробно ознакомиться с этим видом развлечения.

В заключение

Вывод напрашивается один: гибкий магнитный диск, как и жесткий, рано списывать со счетов. Отработав в сфере ИТ порядка 25 лет, дискеты и винчестеры остаются востребованными во многих сферах жизнедеятельности человека. Наряду с недостатками, которые приписывают этим носителям информации, у них есть и много достоинств, которые можно увидеть при попытке познакомиться с технологией поближе. Естественно, не стоит обращать внимания на глупости недалеких людей, которые говорят про опасные воздействия жесткого магнитного диска, да и всей магнитной записи в целом. Всё оборудование, массово представленное на рынке, проходит не одну сертификацию, прежде чем попасть на прилавок.

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

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.

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).