Конструкция дискеты

История изобретения дискеты (гибкого магнитного диска (ГМД), флоппи-диска). Ее описание, конструкция, правила экслуатации. Организация информации на дискете. Массовое вытеснение дискет из обихода. Проблемы, связанные с использованием флоппи-диска.

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).

Хронология возникновения форматов дискет
Формат Год возникновения Объём в килобайтах
8″ 1971 80
8″ 1973 256
8″ 1974 800
8″ двойной плотности 1975 1000
5,25″ 1976 110
5,25″ двойной плотности 1978 360
5,25″ четырёхкратной плотности 1982 ? 720
5,25″ высокой плотности 1984 1200
3″ 1982 ? 360
3″ двойной плотности 1984 ? 720
3,5″ двойной плотности 1984 720
2″ 1985 ? 720?
3,5″ высокой плотности 1987 1440
3,5″ расширенной плотности 1991 2880

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 5,25 3,5
SD 160/180 160/180
DD 320/360 720
QD 640/720
HD 1200 1440
ED 2880

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.

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[1] . 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).

Правила экслуатации дискет

· Дискета является магнитным носителем, и магнитные поля могут разрушить информацию, находящуюся на ней. Поэтому нельзя располагать дискеты вблизи магнитов, электродвигателей, трансформаторов и прочих предметов, создающих магнитное поле.

· Несмотря на то, чтодиск называется гибким, гнуть его не следует, так как это может привести к механическим повреждениям. По этим же причинам не следует их бросать, мятьи подвергать прочим механическим нагрузкам.

· Не следует также оставлять дискеты под прямыми лучами солнца, подвергать их воздействию низких и высоких температур, воздействию агрессивных сред.

· Нельзя касаться руками, острыми и жесткими предметами магнитной поверхности, подвергать её воздействию абразивных материалов − магнитный слой очень тонкий. Наличие грязи также может сильно ухудшить читаемость и записываемость информации.


· Вставлять дискету следует аккуратно, не допуская сильного нажатия. Также аккуратно следует вынимать дискету из дисковода. Нельзя тянуть дискету, если она застряла. Это может повредить не только дискету, но и дисковод. Если есть способности, лучше аккуратно разобрать дисковод, извлечь дискету, и собрать дисковод обратно.

· В зависимости от констукции дисковода после вставки может быть необходимо закрыть шторку (5-дюймовые). Для вынимания дискеты надо открыть шторку или нажать на кнопку около прорези.

· Не стоит пытаться вынимать дискету из дисковода, когда компьютер производит обращение к нему. Физического повреждения это не принесёт, но информация можетбыть разрушена. Проверить, работает ли компьютер с дискетой можно определить по световому индикатору на лицевой панели.

Что делать, если не открывается дискета?

Хотя 3,5"-дискеты уже почти повсеместно вышли из употребления, у некоторых пользователей иногда всё еще возникает такая проблема: на дискете хранится важная информация, а считать ее нельзя, т.к. дискета не открывается. При этом появляется сообщение, что диск в устройстве Диск 3,5 (A: ) не отформатирован и предлагается отформатировать его. Если это предложение отклонить, то дискета не откроется, а если принять, то после форматирования дискета девственно чиста. Как быть?

Проблема решается просто:

– во-первых, согласитесь на форматирование, иначе вы дискету не раскроете. В появившемся окне с предупреждением, что форматирование уничтожит все данные на диске, нажмите OK;

– дождитесь окончания форматирования. После появления диалогового окна Форматирование завершено нажмите OK;

– теперь дискета открывается, но данных на ней как бы нет? Но это не так! Нам нужна программа для восстановления данных. Рекомендуюоднуизлучших – EasyRecovery Professional (Ontrack Data Recovery Inc.). Отыщите программу и установите ее (думаю, что с этим проблем не должно быть!). Запустите программу;

– в главном окне программы в меню (расположено слева) выберите Восстановление данных –> RawRecovery (Восстановление без информации о структуре файловой системы) ;

– после непродолжительного сканирования системы с просьбой подождать появится окно с предупреждением, что восстанавливаемые файлы нужно копировать на другой диск (а не на тот же, с которого восстанавливаем!), нажмите OK;

– в следующем окне выберите Floppy Disk A – FAT 12 , нажмите кнопку Далее ;
– появится окно Сканирование файлов ;

– в следующем окне отметьте файлы, которые вы хотите восстановить, нажмите Далее ;

– выберите место назначения, куда будут скопированы данные, нажав кнопку Обзор –> Далее ;

– появится окно Копирование данных ;

– по окончании копирования нажмите Готово ;

– в появившемся окне Сохранение восстановления с сообщением Вы хотите сохранить состояние вашего восстановления, чтобы продолжить позже? – нажмите Да , если хотите сохранить, или Нет , если сохранять не нужно;
– закройте программу;

– пользуйтесь восстановленными данными.

Создание системной дискеты

Системную дискету можно создать и стандартными средствами Windows. Но в этом случае при запуске компьютера с такой дискеты, на экране вы увидите только большое черное поле с командной строкой, в которой необходимо будет по памяти правильно набирать DOS-овские команды и самому прописывать пути для открытия нужных вам файлов. А вы сумеете это сделать без посторонней помощи?

A:\>mode con cp prepare=((866) ega3.cpi)
MODE: функция PREPARE (подготовка) длякодовойстраницывыполнена
A:\>mode con cp select=866
MODE: функция SELECT (подготовка) длякодовойстраницывыполнена
A:\>keyb ru,,keybrd3.sys
A:\>
A:\>>

Системная дискета, создаваемая по предлагаемой мной технологии позволит вам управлять директориями и файлами компьютерной мышкой с помощью файлового менеджера Pie Commander.

Итак, начинаем (желательно на компьютере с ОС Windows 95-98, но можно и с любым другим):

Запустив "Проводник Windows" (файл Explorer.exe в директории C:\Windows), в дисковод вставляем дискету без сбойных секторов (желательно новую).

В левом окне Проводника кликнуть правой кнопкой мыши на значке "Диск 3,5(А)" и в контекстном меню выбрать "Форматировать".

В открывшемся окне "Форматирование: Диск 3,5(А)" в разделе "Способ форматирования" отметить "Быстрое", в разделе "Прочие параметры" поставить "птичку" на "Скопировать на диск системные файлы". (Если вы уверены, что дискета уже отформатирована, можно в разделе "Способ форматирования" отметить "Только копирование системных файлов")

По окончании форматирования закрыть это окно. На дискете будут находиться 4 файла: Command.com, Drvspace.bin, Io.sys, Msdos.sys, расположенные соответствующим образом, позволяющим компьютеру запуститься с этой дискеты. (Простое копирование этих файлов на дискету не делает её системной)

После этого распаковать на дискету (или скопировать предварительно распакованное) содержимое архива "sistdisk.zip " (объем архива 620 Kb., скачать sistdisk.zip с зеркала). При появлении вопросов, заменить ли имеющиеся на дискете "такие-то" файлы файлами, копируемыми из архива, соглашайтесь на замену.

В результате на дискете окажется 23 файла (среди которых находятся Format.com , используемый для форматирования дисков объёмом до 40Гб., и Fdisk.exe , с помощью которого можно разбить жесткий диск на несколько разделов - C, D, E. коротко об этой программе), и три директории: Cc (в которой находится файловый менеджер Pie Commander), Mouse (с драйверами для мыши) и Smartudm с утилитой чтения S.M.A.R.T. информации винчестеров, Smartudm.exe (описание работы с ней см. в файле Smartudm.txt).

Не вытаскивая дискету из дисковода, через кнопку "Пуск" - "Завершение работы" выберите "Перезагрузить компьютер". При перезагрузке компьютер должен будет загрузиться с созданной вами системной дискеты, в результате чего запустится программа PIE Commander (файловый менеджер типа Нортон Коммандер-а, надеюсь, умеете с ним обращаться) и мышь также будет работать.

интерфейс программы PIE Commander

Если компьютер загрузился с дискеты, то все в порядке. На всякий случай запускаем файл Setup.exe дистрибутива Windows. Должен запуститься мастер установки Windows. Отменяем установку, вытаскиваем дискету из дисковода и перезагружаем компьютер.

Но если при перезагрузке компьютера не происходило обращения к дискете, а как обычно компьютер вошел в рабочий режим Windows, значит, вам необходимо будет войти в Setup (куда можно войти по нажатии клавиши "Delete" или "F2" в начальный момент включения компьютера) где вам необходимо будет изменить настройки BIOS-а таким образом, чтобы запуск компьютера происходил именно так как нужно: вначале происходило обращение к дискете (в качестве "First Boot Device " выберите FDD), а затем к диску С ("Second Boot Device ")