フロッピーディスク

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8インチ、5¼インチ、および3½インチのフロッピーディスク
8インチ、5¼インチ(フルハイト)、および3½インチドライブ
ハウジングから取り外された3.5インチフロッピーディスク

フロッピーディスクまたはフロッピーディスクは、(時には何気なくと呼ばれるフロッピーまたはディスケット)の一種であるディスク・ストレージの薄くフレキシブルディスクからなる磁気記憶塵埃を除去布で裏打ち正方形またはほぼ正方形プラスチックエンクロージャ内の媒体回転するディスクからの粒子。フロッピーディスクは、フロッピーディスクドライブFDDからの読み取りと書き込みが行われます。

IBMによって発明および製造された最初のフロッピーディスクのディスク直径は8インチ(203.2 mm)でした。[1]その後、5¼インチ、次に3½インチがユビキタスな形式のデータストレージになり、21世紀の最初の年に転送されました。[2] 3½インチフロッピーディスクは、外付けUSBフロッピーディスクドライブで引き続き使用できます。 5¼インチ、8インチ、および非標準のフロッピーディスク用のUSBドライブは、ほとんど存在しません。一部の個人や組織は、フロッピーディスクからデータを読み取ったり転送したりするために古い機器を使い続けています。

フロッピーディスクは20世紀後半の文化では非常に一般的であったため、多くの電子およびソフトウェアプログラムは、21世紀に入ってもフロッピーディスクのように見える保存アイコンを使用し続けていますフロッピーディスクドライブはまだ特にして、いくつかの限定された用途を有するが、従来産業用コンピュータ機器、彼らははるかに大きいデータ記憶容量とのデータの格納方法に取って代わられているデータ転送速度などの、USBフラッシュドライブメモリカード光ディスク、およびストレージローカルコンピュータネットワーククラウドストレージを介して利用できます

歴史


ドライブ挿入された8インチフロッピーディスク

前面に3½インチフロッピーディスク、縮尺どおり)
粘着ラベルが貼られた3½インチの高密度フロッピーディスク

1960年代後半に開発された最初の商用フロッピーディスクは、直径8インチ(203.2 mm)でした。[1] [2]これらは1971年にIBM製品のコンポーネントとして市販され、1972年からMemorexなどによって個別に販売されました。[3]これらのディスクおよび関連するドライブは、IBMや、Memorex、Shugart AssociatesBurroughsCorporationなどの他の企業によって製造および改良されました[4]「フロッピーディスク」という用語は、早くも1970年に印刷されましたが[5]、IBMは最初のメディアをタイプ1ディスケットとして発表しました。 1973年、業界は「フロッピーディスク」または「フロッピー」という用語を使い続けました。

1976年、シュガートアソシエイツは5¼インチのFDDを発表しました。1978年までに、そのようなFDDを製造しているメーカーは10社を超えました。[6]競合するフロッピーディスク形式があり、ハードセクターバージョンとソフトセクターバージョン、および差分マンチェスターエンコーディング(DM)、Modified Frequency Modulation(MFM)、M 2 FM群符号化記録などのエンコーディングスキームがありました。(GCR)。 5¼インチフォーマットはほとんどの用途で8インチフォーマットに取って代わり、ハードディスクフォーマットは姿を消しました。 DOSベースのPCでの5¼インチフォーマットの最も一般的な容量は、MFMエンコーディングを使用した両面倍密度(DSDD)フォーマットで360KBでした。 1984年、IBMはPC-ATモデルで1.2 MBの両面5¼インチフロッピーディスクを発表しましたが、あまり人気がありませんでした。 IBMは、1986年にコンバーチブルラップトップコンピューターで720 KBの倍密度3.5インチマイクロフロッピーディスクの使用を開始し、IBM Personal System / 2で1.44MBの高密度バージョンの使用を開始しました。1987年の(PS / 2)ライン。これらのディスクドライブは、古いPCモデルに追加できます。 1988年、IBMは最上位のPS / 2モデルに2.88MB両面拡張密度(DSED)ディスケット用のドライブを導入しましたが、これは商業的な失敗でした。

1980年代初頭を通して、5¼インチフォーマットの限界が明らかになりました。もともとは8インチ形式よりも実用的であるように設計されていましたが、大きすぎると見なされるようになりました。記録メディアの品質が向上するにつれて、データをより小さな領域に保存できるようになりました。[7] 2、2½-、3-、3¼-、[8] 3½-および4インチ(およびソニーの90mm×94mm(3.54インチ×3.70インチ)ディスク)のドライブを使用して、いくつかのソリューションが開発されました)さまざまな企業から提供されています。[7]これらはすべてスライディング金属と硬質場合を含む、古い形式に対していくつかの利点を共有し(以降、時々プラスチック)ほこりや損傷から繊細な磁気媒体を保護する助けヘッドスロット、上シャッタ摺動ライト保護タブは、以前のディスクで使用されていた粘着タブよりもはるかに便利でした。確立された5¼インチフォーマットの大きな市場シェアは、これらの多様な相互に互換性のない新しいフォーマットが大きな市場シェアを獲得することを困難にしました。[7] 1982年に多くのメーカーによって導入されたソニーのデザインの変形は、その後急速に採用されました。1988年までに、3½インチは5¼インチを上回りました。[9]

一般に、フロッピーディスクという用語は存続しましたが[nb 1]、後のスタイルのフロッピーディスクは内部フロッピーディスクの周りに堅いケースがあります。

1980年代の終わりまでに、5¼インチのディスクは3½インチのディスクに取って代わられました。この間、PCには両方のサイズのドライブが搭載されることがよくありました。 1990年代半ばまでに、3.5インチディスクが主流のフロッピーディスクになったため、5¼インチドライブは事実上姿を消しました。 3½インチディスクの利点は、容量が大きく、物理的なサイズが小さく、ケースが硬いため、汚れやその他の環境リスクからの保護が強化されたことです。人がドライブの穴から5¼インチディスクの露出したディスク表面に触れると、指紋がディスクを汚す可能性があります。その後、ディスクがドライブにロードされると、ディスクドライブヘッドが汚れる可能性があります。また、このタイプのディスクは、折りたたんだり折り目を付けたりして、通常は少なくとも部分的に読み取り不能にします。しかし、主にその単純な構造(金属部品なし)による5¼インチディスク単価はその歴史を通して低く、通常は3.5インチディスクの3分の1から2分の1の範囲でした。[要出典]

有病率

Imation USBフロッピードライブ、モデル01946:高密度ディスクを受け入れる外付けドライブ

フロッピーディスクは、ソフトウェアの配布、データの転送、およびバックアップの作成のためにパーソナルコンピュータで使用される1980年代から1990年代に一般的になりました。ハードディスクが一般の人々に手頃な価格になる前は、[nb 2]フロッピーディスクは、コンピュータのオペレーティングシステム(OS)を格納するためによく使用されていました。当時のほとんどの家庭用コンピュータには、基本OSとBASIC読み取り専用メモリ(ROM)に格納されており、フロッピーディスクからより高度なOSをロードするオプションがあります。

1990年代初頭までに、ソフトウェアサイズの増加は、WindowsAdobePhotoshopのような大きなパッケージが12枚以上のディスクを必要とすることを意味しました。 1996年には、推定50億枚の標準フロッピーディスクが使用されていました。[10]その後、より大きなパッケージの配布は、CD-ROMDVD、およびオンライン配布に徐々に置き換えられました

既存の3½インチ設計を強化する試みは、1990年代後半スーパーディスクでした。これは、非常に狭いデータトラックと、120MBの容量を持つ高精度のヘッドガイダンスメカニズム[11]および標準の3½インチフロッピーとの下位互換性を使用しました。規格争いを最終的に記録型のCD / DVDの、ソリッドステートフラッシュストレージ、そして最終的にオンラインストレージは、これらすべてのリムーバブルディスクのフォーマットは時代遅れだろうが、簡単には、スーパーディスクや他の高密度フロッピーディスク製品の間に発生しました。外付けUSBベースのフロッピーディスクドライブは引き続き利用可能であり、多くの最新システムは、そのようなドライブから起動するためのファームウェアサポートを提供します。

他のフォーマットへの段階的な移行

1990年代初頭頃にオーストラリアの小売業者BigWで販売された、小売用の3½インチおよび5¼インチのフロッピーディスククリーニングキットの前面と背面

1990年代半ばに、Iomega Zipディスクのように、機械的に互換性のない高密度フロッピーディスクが導入されましたプロプライエタリフォーマット間の競争と、ディスクが使用されるコンピューター用の高価なドライブを購入する必要性によって、採用は制限されていました。場合によっては、大容量バージョンのドライブとメディアが元のドライブと下位互換性がなく、ユーザーを新旧の採用者に分割することで、市場浸透の失敗が悪化しました消費者は、実証されておらず急速に変化するテクノロジーに高額な投資を行うことを警戒していたため、どのテクノロジーも確立された標準にはなりませんでした。

Appleが導入されたのiMac G3をCD-ROMドライブが、フロッピードライブと1998年に、これにより、USB接続のフロッピードライブが人気のアクセサリになりました。iMacには書き込み可能なリムーバブルメディアデバイスが付属していなかったためです。

記録可能なCDは、容量が大きく、既存のCD-ROMドライブとの互換性があり、再書き込み可能なCDとパケット書き込みの出現により、フロッピーディスクと同様の再利用性があるため、代替手段として宣伝されましたただし、CD-R / RWはほとんどがアーカイブ媒体であり、データを交換したり、媒体自体のファイルを編集したりするための媒体ではありませんでした。これは、小さな更新を許可するパケット書き込みの共通標準がなかったためです。光磁気ディスクなどの他のフォーマット、フロッピーディスクの柔軟性と大容量を組み合わせましたが、コストのためにニッチなままでした。大容量の下位互換性のあるフロッピーテクノロジは、しばらくの間普及し、オプションとして販売されたり、標準のPCに含まれたりしましたが、長期的には、その使用は専門家や愛好家に限定されていました。

フラッシュベースのUSBサムドライブはついに実用的で人気のある代替品となり、従来のファイルシステムとフロッピーディスクのすべての一般的な使用シナリオをサポートしました。他のソリューションとは対照的に、必要なのはすでに一般的なUSBポートだけだったため、採用を妨げる新しいドライブタイプや特別なソフトウェアは必要ありませんでした

さまざまなデータストレージメディア

21世紀初頭に使用

フロッピーハードウェアエミュレータ、3 1/2インチドライブと同じサイズは、ユーザにUSBインタフェースを提供します

2002年までに、ほとんどのメーカーは、ファイル転送と緊急ブートデバイス、および使い慣れたデバイスを持っているという一般的な安全感に対するユーザーの要求を満たすために、フロッピーディスクドライブを標準装備として提供していました。[12]この時までに、フロッピードライブの小売価格は約20ドル(2020年には29ドルに相当)に下がっていたため、システムからデバイスを除外する金銭的インセンティブはほとんどありませんでした。その後、USBフラッシュドライブとBIOSブートの広範なサポートによって可能になり、メーカーと小売業者は、標準装備としてのフロッピーディスクドライブの可用性を徐々に減らしていきました。 2003年2月、デル、当時の大手コンピュータ会社は、フロッピーディスクドライブは、もはやにプリインストールされることを発表していないDellの外形寸法家庭用コンピュータ。ただし、選択可能なオプションとして利用可能であり、アフターマーケットOEMアドオンとして購入可能でした。[13] 2007年1月までに、店舗で販売されたコンピューターの2%のみが内蔵フロッピーディスクドライブを搭載していました。[14]

フロッピーディスクは、他の起動可能なメディアのサポートが不足している老朽化したシステムでの緊急起動BIOSアップデートに使用されます。これは、ほとんどのBIOSおよびファームウェアプログラムが起動可能なフロッピーディスクから実行できるためです。 BIOSの更新が失敗したり破損したりした場合は、フロッピードライブを使用してリカバリを実行できる場合があります。音楽および演劇業界では、標準のフロッピーディスクを必要とする機器(シンセサイザー、サンプラー、ドラムマシン、シーケンサー、照明コンソールなど)が引き続き使用されています。プログラム可能な機械産業用ロボットなどの産業用オートメーション機器USBインターフェースがない場合があります。次に、データとプログラムがディスクからロードされ、産業環境で損傷を受ける可能性があります。この機器は、コストまたは継続的な可用性の要件のために交換できない場合があります。USBデバイス用ドライバーがないカスタマイズされたオペレーティングシステムが使用されているため、既存のソフトウェアエミュレーションと仮想化ではこの問題は解決されませんハードウェアフロッピーディスクエミュレーターは、フロッピーディスクコントローラーをフラッシュドライブに使用できるUSBポートに接続するように作成できます。

2016年5月、米国政府監査院は、連邦政府機関内のレガシーコンピュータシステムをアップグレードまたは交換する必要性をカバーするレポートをリリースしました。この文書によると8インチフロッピーディスクで動作する古いIBM Series / 1ミニコンピューターは、「米国の核力の運用機能」を調整するために引き続き使用されています。政府は、2017会計年度末までに一部の技術を更新する予定でした。[15] [16]

外付けUSBフロッピードライブは、USB大容量記憶装置クラスとして機能しますWindows 10は、別のデバイスである内蔵フロッピードライブのドライバーを削除しました。外付けUSBフロッピードライブは引き続き機能します。[17]

ブリティッシュ・エアウェイズ のボーイング747-400 2020年の引退まで艦隊、アップは、アビオニクスソフトウェアをロードするために3.5インチフロッピーディスクを使用していました。[18]

レガシー

フロッピーディスクを「保存」アイコンとして描いたスクリーンショット

20年以上の間、フロッピーディスクは使用された主要な外部書き込み可能ストレージデバイスでした。 1990年代以前のほとんどのコンピューティング環境はネットワーク化されておらず、フロッピーディスクは、非公式にスニーカーネットと呼ばれる方法である、コンピューター間でデータを転送するための主要な手段でした。ハードディスクとは異なり、フロッピーディスクは処理および表示されます。初心者のユーザーでもフロッピーディスクを識別できます。これらの要因により、3.5インチフロッピーディスクの画像は、データを保存するためのインターフェイスメタファーなりました。フロッピーディスクのシンボルは、Microsoft Office 2019のリリースなど、ファイルの保存に関連するユーザーインターフェイス要素のソフトウェアで引き続き使用されますが、物理的なフロッピーディスクはほとんど廃止されており、スキューモーフィズムになっています[19]

デザイン

構造

8インチおよび5¼インチディスク

8インチフロッピーディスクの内部

8インチおよび5¼インチのフロッピーディスクには、ドライブのスピンドル用の大きな円形の穴が中央にある、磁気的にコーティングされた丸いプラスチック媒体が含まれています。媒体は、ドライブのヘッドがデータを読み書きできるように両側に小さな長方形の開口部があり、中央に磁気媒体が中央の穴から回転して回転できるようにする大きな穴がある正方形のプラスチックカバーに含まれています。

カバーの内側には2層の布があり、中央に磁性媒体が挟まれています。ファブリックは、媒体と外側カバーの間の摩擦を減らし、ディスクから削り取られた破片の粒子を捕らえて、それらがヘッドに蓄積するのを防ぐように設計されています。カバーは通常、1部構成のシートで、フラップを2つ折りにして、フラップを接着またはスポット溶接します。

ディスクの側面にある小さなノッチは、書き込み可能であることを示し、その上の機械的なスイッチまたはフォトトランジスタによって検出されます。存在しない場合は、ディスクに書き込むことができます。 8インチのディスクでは、書き込みを可能にするためにノッチが覆われていますが、5¼インチのディスクでは、書き込みを可能にするためにノッチが開いています。ディスクのモードを変更するために、ノッチの上にテープを使用することができます。パンチデバイスは、読み取り専用ディスクを書き込み可能なディスクに変換し、片面ディスクの未使用側での書き込みを可能にするために販売されました。このような変更されたディスクは、フリッピーディスクとして知られるようになりました

ディスクの中央近くにある別のLED /フォトトランジスタペアは、磁気ディスクの回転ごとに1回インデックスホールを検出します。これは、各トラックの角度の開始と、ディスクが正しい速度で回転しているかどうかを検出するために使用されます。初期の8インチおよび5¼インチディスクには、各セクターに物理的な穴があり、ハードセクターディスクと呼ばれていました。後のソフトセクターディスクにはインデックスホールが1つだけあり、セクター位置はディスクコントローラーまたは低レベルソフトウェアによってセクターの開始を示すパターンから決定されます。通常、両方のタイプのディスクの読み取りと書き込みには同じドライブが使用されますが、ディスクとコントローラーのみが異なります。などのソフト分野、使用していくつかのオペレーティングシステムのApple DOSを、インデックスホールを使用しないでください。このようなシステム用に設計されたドライブには、対応するセンサーがないことがよくあります。これは主にハードウェアのコスト削減策でした。[20]

3½インチディスク

透明なケースに入った3½インチフロッピーディスクの裏側、内部部品を示しています

3½インチディスクのコアは他の2つのディスクと同じですが、前面にはラベルとデータの読み取りと書き込み用の小さな開口部しかなく、シャッターで保護されています。バネ仕掛けの金属製またはプラスチック製のカバーが押し込まれています。ドライブに入る側。中央に穴を開けるのではなく、ドライブのスピンドルにかみ合う金属製のハブがあります。典型的な3½インチディスク磁気コーティング材料は次のとおりです。[21]

左下と右下の2つの穴は、ディスクが書き込み保護されているかどうか、およびディスクが高密度であるかどうかを示します。これらの穴は、パンチされたA4用紙の穴と同じ間隔で配置されているため、書き込み保護された高密度フロッピーを標準のリングバインダーにクリップで留めることができます。。ディスクシェルの寸法は完全に正方形ではありません。幅が奥行きよりわずかに小さいため、ディスクをドライブスロットに横向きに挿入することはできません(つまり、シャッターの正しい向きから90度回転します)。右上の斜めのノッチにより、ディスクが正しい方向でドライブに挿入されます(逆さまになったり、ラベルの端が最初になったりすることはありません)。左上の矢印は挿入方向を示します。ドライブには通常、ボタンを押すと、さまざまな程度の力でディスクを排出します。これは、シャッターのバネによって提供される排出力による不一致です。ではIBM PC互換機、コモドアーズ、Apple II / III、および標準のフロッピーディスクドライブを搭載したその他のApple-Macintosh以外のマシンでは、ディスクはいつでも手動で取り出すことができます。ドライブには、ディスクの取り出しまたは挿入を検出するディスク交換スイッチがあります。このメカニカルスイッチの障害は、ディスクが変更されてドライブ(したがってオペレーティングシステム)が気付かない場合のディスク破損の一般的な原因です。

フロッピーディスクの主なユーザビリティの問題の1つは、その脆弱性です。閉じたプラスチックハウジング内でも、ディスク媒体はほこり、結露、極端な温度に非常に敏感です。すべての磁気ストレージと同様に、磁場に対して脆弱です。空のディスクは、危険な状態にさらされないようにユーザーに警告する一連の警告とともに配布されています。磁気メディアがまだ回転している間に大まかな処理またはドライブからのディスクの取り外しは、ディスク、ドライブヘッド、または保存されたデータに損傷を与える可能性があります。一方、3.5インチフロッピーは、人間とコンピュータの相互作用の専門家であるドナルドノーマンによって、その機械的な使いやすさで賞賛されています[22]

優れた設計の簡単な例は、コンピューター用の3½インチ磁気ディスケットです。これは、硬質プラスチックで包まれたフロッピー磁性材料の小さな円です。以前のタイプのフロッピーディスクには、磁性材料を乱用や損傷から保護するこのプラスチックケースがありませんでした。スライド式の金属カバーは、ディスケットを使用していないときは繊細な磁気面を保護し、ディスケットをコンピュータに挿入すると自動的に開きます。ディスケットの形状は正方形です。ディスケットをマシンに挿入する方法は明らかに8つあり、そのうちの1つだけが正しいです。間違えるとどうなりますか?ディスクを横向きに挿入してみます。ああ、デザイナーはそれを考えました。少し調べてみると、ケースは実際には正方形ではありません。長方形であるため、長い辺を挿入することはできません。後ろ向きにやってみます。ディスケットは途中までしか入りません。小さな突起、くぼみ、および切り欠きにより、ディスケットが逆向きまたは逆さまに挿入されるのを防ぎます。ディスケットを挿入しようとする8つの方法のうち、正しいのは1つだけで、その1つだけが適合します。優れたデザイン。

3½インチユニットのスピンドルモーター
読み書きヘッド3 1/2インチユニットから

操作

フロッピーに読み取り/書き込みヘッドを適用する方法
フロッピーディスク上の磁気情報の可視化(CMOS-MagViewで記録された画像)

ドライブ内のスピンドルモーターは磁気媒体を特定の速度で回転させ、ステッピングモーターで作動するメカニズムは磁気読み取り/書き込みヘッドをディスクの表面に沿って放射状に移動させます。読み取り操作と書き込み操作の両方で、メディアが回転し、ヘッドがディスクメディアに接触する必要があります。これは、元々ディスクロードソレノイドによって実行されるアクションです。[23]その後のドライブでは、フロントパネルのレバーが回転するまで(5¼インチ)、またはディスクの挿入が完了するまで(3½インチ)、ヘッドが接触していませんでした。データを書き込むために、メディアが回転するときに電流がヘッドのコイルを介して送信されます。ヘッドの磁場は、メディア上のヘッドの真下にある粒子の磁化を調整します。電流が逆になると、磁化は反対方向に整列し、1ビットのデータをエンコードします。データを読み取るために、媒体内の粒子の磁化は、ヘッドコイルの下を通過するときにヘッドコイルに小さな電圧を誘導します。この小さな信号は増幅されてフロッピーディスクコントローラに送信されます。フロッピーディスクコントローラは、メディアからのパルスのストリームをデータに変換し、エラーがないかチェックして、ホストコンピュータシステムに送信します。

書式設定

ブランクのフォーマットされていないディスケットには、粒子に磁気秩序がない磁性酸化物のコーティングが施されています。フォーマット中、粒子の磁化は整列してトラックを形成し、それぞれがセクター分割され、コントローラーがデータを適切に読み書きできるようにします。トラックは中央の周りに同心円状のリングであり、データが書き込まれないトラック間にスペースがあります。ディスクドライブのわずかな速度変動を可能にし、他の同様のシステムに接続されたディスクドライブとの相互運用性を向上させるために、セクター間およびトラックの終わりにパディングバイトのギャップが設けられています。

データの各セクターには、ディスク上のセクターの場所を識別するヘッダーがあります。巡回冗長検査ディスクコントローラは、潜在的なエラーを検出できるように(CRC)は、セクタヘッダにユーザデータの末尾に書き込まれます。

一部のエラーはソフトであり、読み取り操作を自動的に再試行することで解決できます。その他のエラーは永続的であり、データの読み取りが複数回試行しても失敗した場合、ディスクコントローラーはオペレーティングシステムに障害を通知します。

挿入と排出

ディスクが挿入された後、ドライブの前面にあるキャッチまたはレバーを手動で下げて、ディスクが誤って出てくるのを防ぎ、スピンドルクランプハブをかみ合わせ、両面ドライブでは、2番目の読み取り/書き込みヘッドをメディアにかみ合わせます。

一部の5¼インチドライブでは、ディスクを挿入すると、キャッチまたはレバーを開くとディスクを部分的に排出する排出スプリングが圧縮およびロックされます。これにより、親指と指が取り外し中にディスクをつかむための小さな凹面領域が可能になります。

新しい5¼インチドライブとすべての3½インチドライブは、ディスクが挿入されると自動的にスピンドルとヘッドに係合し、イジェクトボタンを押すと逆になります。

のAppleのMacintosh内蔵のフロッピードライブを搭載したコンピュータ、イジェクトボタンは唯一のドライブにアクセスするので、オペレーティングシステムはもはやニーズを行いイジェクトモータを制御するソフトウェアによって置き換えられます。ユーザーはフロッピードライブのイメージをデスクトップのゴミ箱にドラッグしてディスクを取り出すことができます。停電やドライブの故障の場合、同様の状況でCD-ROMドライブの場合と同じように、まっすぐに伸ばしたペーパークリップをドライブのフロントパネルの小さな穴に挿入することで、ロードされたディスクを手動で取り外すことができます

トラックゼロを見つける

ディスクにアクセスする前に、ドライブはそのヘッド位置をディスクトラックと同期させる必要があります。一部のドライブでは、これはトラックゼロセンサーで実現されますが、他のドライブでは、ドライブヘッドが不動の基準面にぶつかることが含まれます。

いずれの場合も、ヘッドはディスクのトラックゼロ位置に近づくように移動します。センサー付きのドライブがトラックゼロに達すると、ヘッドはすぐに動きを停止し、正しく位置合わせされます。センサーのないドライブの場合、メカニズムは、トラック0に到達するために必要な最大数の位置でヘッドを動かそうとします。この動作が完了すると、ヘッドはトラック0の上に配置されます。

トラックゼロセンサーのないAppleII5¼インチドライブなどの一部のドライブメカニズムでは、ヘッドを基準面を超えて移動しようとすると、特徴的な機械的ノイズが発生します。この物理的な打撃は、Apple IIの起動中に5¼インチのドライブがクリックする原因であり、ディスクエラーが発生してトラックゼロの同期が試行されたときのDOSとProDOSの大きなガタガタ音が原因です。

セクターの検索

すべての8インチおよび一部の5¼インチドライブは、ハードセクターまたはソフトセクターとして知られるセクターを見つけるために機械的方法を使用し、スピンドル穴の横にあるジャケットの小さな穴の目的です。光ビームセンサーは、ディスクのパンチ穴がジャケットの穴から見えることを検出します。

ソフトセクターディスクの場合、各トラックの最初のセクターを見つけるために使用される穴は1つだけです。次に、クロックタイミングを使用して、その背後にある他のセクターを見つけます。これには、駆動モーターの正確な速度調整が必要です。

ハードディスクの場合、セクター行ごとに1つずつ、多くの穴があり、さらにセクター0を示すために使用されるハーフセクター位置に追加の穴があります。

Apple IIコンピュータシステムは、インデックスホールセンサーがなく、ハードまたはソフトセクターの存在を無視しているという点で注目に値します。代わりに、各セクター間でディスクに書き込まれる特別な繰り返しデータ同期パターンを使用して、コンピューターが各トラックのデータを見つけて同期するのを支援しました。

1980年代半ばの後半の3.5インチドライブは、セクターインデックスホールを使用しませんでしたが、代わりに同期パターンも使用しました。

ほとんどの3.5インチドライブは定速ドライブモーターを使用し、すべてのトラックに同じ数のセクターが含まれています。より多くのデータをディスクに収めるために、一部の3½インチドライブは、ヘッドがディスクの中心から離れるにつれてゆっくりと回転するよりも、代わりに可変速ドライブモーターを使用します。これにより、トラックの長さが長くなるにつれて、より長いミドルトラックとアウタートラックに連続するセクターを書き込むことができます。

サイズ

異なるサイズのフロッピーディスクは機械的に互換性がなく、ディスクは1つのサイズのドライブにしか適合しません。サイズ間の移行期間中に、3½インチと5¼インチの両方のスロットを備えたドライブアセンブリが利用可能でしたが、それらには2つの別個のドライブメカニズムが含まれていました。さらに、2つの間には多くの微妙な、通常はソフトウェア主導の非互換性があります。 Apple IIコンピュータで使用するためにフォーマットされた5¼インチディスクは読み取り不能であり、コモドアではフォーマットされていないものとして扱われます。コンピュータプラットフォームを形成し始め、試みが互換で行われました。たとえば、「SuperDriveを」から含まMacintoshのSEのPower Macintosh G3IBM PCフォーマットの3½インチディスクの読み取り、書き込み、フォーマットは可能でしたが、逆のドライブを備えたIBM互換コンピュータはほとんどありませんでした。8インチ、5¼インチ、および3½インチのドライブはさまざまなサイズで製造されており、ほとんどが標準化されたドライブベイに適合しています一般的なディスクサイズに加えて、特殊なシステム用の非クラシックサイズがありました。

8インチフロッピーディスク

8インチフロッピーディスク

最初のフロッピーディスクは直径8インチで、[1]は柔軟なプラスチックのジャケットで保護されており、マイクロコードをロードする方法としてIBMが使用する読み取り専用デバイスでした。[24]読み取り/書き込みフロッピーディスクとそのドライブは1972年に利用可能になりましたが、IBMが1973年に導入した3740データ入力システム[25]が、IBMによってディスケット1と呼ばれるフロッピーディスクの確立を開始しました。情報交換。このシステム用にフォーマットされたディスケットは、242,944バイトを格納しました。[26]エンジニアリング、ビジネス、またはワードプロセッシングに使用される初期のマイクロコンピューターは、リムーバブルストレージに1つ以上の8インチディスクドライブを使用することがよくありました。CP / M オペレーティングシステムは、8インチドライブを搭載したマイクロコンピュータ用に開発されました。

8インチのディスクとドライブのファミリは時間の経過とともに増加し、それ以降のバージョンでは最大1.2MBを保存できます。[27]多くのマイクロコンピューターアプリケーションは、1つのディスクにそれほど多くの容量を必要としなかったため、低コストのメディアとドライブを備えたより小さなサイズのディスクが実現可能でした。5¼インチドライブは、多くのアプリケーションで8インチサイズを継承し、高密度メディアと記録技術を使用して、元の8インチサイズとほぼ同じストレージ容量に開発されました。

5¼インチフロッピーディスク

5¼インチフロッピー、前面と背面
ディスクが挿入されたカバーされていない5¼インチのディスクメカニズム。

80トラック高密度のヘッドギャップ(中1.2メガバイトMFMのフォーマット)(別名5.25インチドライブミニディスケットミニディスク、またはMinifloppyは)40トラック倍密度(360キロバイトの場合よりも小さくなっています両面)ドライブですが、コントローラーがダブルステッピングをサポートしているか、そのためのスイッチを備えている場合は、40トラックディスクのフォーマット、読み取り、書き込みも可能です。 5¼インチの80トラックドライブは、ハイパードライブとも呼ばれていました[nb 3] 80トラックドライブでフォーマットおよび書き込みされた空の40トラックディスクは、問題なくネイティブドライブに移動でき、40トラックドライブでフォーマットされたディスクは80トラックドライブで使用できます。 40トラックドライブに書き込まれ、80トラックドライブで更新されたディスクは、トラック幅に互換性がないため、40トラックドライブでは読み取れなくなります。

より高価な両面ディスクが入手可能であるにもかかわらず、片面ディスクは両面がコーティングされていた。通常、価格が高い理由は、両面ディスクがメディアの両面でエラーがないことが証明されているためです。インデックス信号が必要ない限り、片面ディスクの一部のドライブで両面ディスクを使用できます。これは、それらを裏返すことによって、一度に片側で行われました(フリッピーディスク); 裏返しにせずに両側を読み取ることができるより高価なデュアルヘッドドライブが後に製造され、最終的には世界中で使用されるようになりました。

3½インチフロッピーディスク

3½インチフロッピーディスクの内部部品。
  1. 大容量ディスクを示す穴。
  2. 駆動モーターとかみ合うハブ。
  3. ドライブから取り外したときに表面を保護するシャッター。
  4. プラスチック製のハウジング。
  5. ディスクメディアがハウジング内で回転するときのディスクメディアに対する摩擦を低減するポリエステルシート。
  6. 磁気コーティングされたプラスチックディスク。
  7. ディスク上のデータの1つのセクターの概略図。トラックとセクターは実際のディスクには表示されません。
  8. 左上書き込み保護タブ(ラベルなし)。
3½インチフロッピーディスクドライブ

1980年代初頭、多くのメーカーがさまざまな形式の小型フロッピードライブとメディアを発表しました。 21社のコンソーシアムが最終的に3.5インチ(別名マイクロディスケットマイクロディスク、またはマイクロフロッピーに落ち着きました。これはソニーの設計に似ていますが、片面メディアと両面メディアの両方をサポートするように改良されており、フォーマット容量は通常360KBです。それぞれ720KB。片面ドライブは1983年に出荷され[28]、両面ドライブは1984年に出荷されました。最も一般的なフォーマットとなったのは、両面高密度(HD)「1.44MB」(実際には1440 KiB)ディスクドライブで、最初に出荷されました。 1986年。[29]最初のMacintoshコンピュータは片面3.5インチフロッピーディスクを使用しますが、400KBのフォーマット容量を備えています。これらに続いて、1986年に両面800KBフロッピーが使用されました。ディスクの線速度が一定に近くなるように、ヘッド位置に応じてディスクの回転速度を変化させることにより、同じ記録密度でより高い容量が達成されました。その後のMacは、固定回転速度でPC形式の「1.44MB」HDディスクを読み書きすることもできました。

すべての3½インチディスクには、片隅に長方形の穴があり、障害物がある場合は、ディスクの書き込みが可能になります。スライド式のディテントピースを動かして、ドライブによって感知される長方形の穴の部分をブロックまたは表示することができます。HDの「1.44MB」ディスクには、反対側の隅に2つ目の障害物のない穴があり、その容量であることを示しています。

IBM互換PCでは、3½インチフロッピーディスクの3つの密度は下位互換性があります。高密度のドライブは、低密度のメディアの読み取り、書き込み、およびフォーマットを行うことができます。意図したよりも低い密度でディスクをフォーマットすることも可能ですが、高密度フォーマットは磁気的に強く、ディスクが低密度で動作するのを防ぐため、ディスクを最初にバルク消しゴムで完全に消磁した場合に限ります。モード。

ディスクの意図した密度とは異なる密度での書き込みは、場合によっては穴を変更したりドリルで穴を開けたりすることで可能でしたが、メーカーはサポートしていませんでした。双方向の互換性または経済的な理由から、一部のディスクドライブおよびオペレーティングシステムがディスクを高密度または低密度の1つとして扱うように、3.5インチディスクの片側の穴を変更できます[説明が必要] [30] [31] PS / 2AcornArchimedesなどの一部のコンピュータは、これらの穴を完全に無視していました。[32]

その他のサイズ

他のより小さなフロッピーサイズが提案されました。特に、より小さなストレージデバイスを必要とするポータブルまたはポケットサイズのデバイス向けです。特にAmstradコンピュータとワードプロセッサによって、3½インチと構造が類似した3インチディスクが製造され、しばらくの間使用されていましたビデオフロッピーとして知られている2インチの公称サイズは、マビカのスチルビデオカメラで使用するためにソニーによって導入されました。[33]互換性のない2インチフロッピーは、LT-1と呼ばれる富士フイルムによって製造され、ZenithMinisportポータブルコンピュータで使用されました[34]これらのサイズのどちらも、市場で大きな成功を収めることはできませんでした。[35]

サイズ、パフォーマンス、容量

フロッピーディスクのサイズは、メートル法使用している国でも、サイズがメートル法で定義されている場合でも、インチで表されることがよくあります。3½インチディスクのANSI仕様は、部分的に「90 mm(3.5インチ)」と題されていますが、90mmは3.54インチに近いです。[36]フォーマットされた容量は、通常、キロバイトメガバイトで設定されます

フロッピーディスク形式の履歴シーケンス
ディスクフォーマット 導入された年 フォーマットされたストレージ容量 市場容量
8インチ:IBM 23FD(読み取り専用) 1971年 81.664 kB [37] 商業的に販売されていない
8インチ:Memorex 650 1972年 175 kB [38] 1.5メガビットフルトラック[38]
8インチ:SSSD

IBM 33FD / Shugart 901

1973年 242.844 kB [37] 3.1メガビットのフォーマットなし
8インチ:DSSD

IBM 43FD / Shugart 850

1976年 568.320 kB [37] 6.2メガビットのフォーマットなし
5¼インチ(35トラック)Shugart SA 400 1976 [39] 87.5 KB [40] 110 kB
8インチDSDD

IBM 53FD / Shugart 850

1977 セクターサイズに応じて985〜1,212 KB 1.2 MB
5¼インチDD 1978年 360または800KB 360 KB
5¼インチAppleDisk II(Pre-DOS 3.3) 1978年 113.75 KB(256バイトセクター、13セクター/トラック、35トラック) 113 KB
5¼インチAtariDOS 2.0S 1979年 90 KB(128バイトセクター、18セクター/トラック、40トラック) 90 KB
5¼インチコモドールDOS1.0(SSDD) 1979 [41] 172.5 KB [42] 170 KB
5¼インチコモドールDOS2.1(SSDD) 1980 [43] 170.75 KB [42] 170 KB
5¼インチAppleDisk II(DOS 3.3) 1980年 140 KB(256バイトセクター、16セクター/トラック、35トラック) 140 KB
5¼インチのAppleDisk II(Roland GustafssonRWTS18 1988年 157.5 KB(768バイトセクター、6セクター/トラック、35トラック) ゲームパブリッシャーは、サードパーティのカスタムDOSを個人的に契約しました。
3½インチHP片面 1982年 256×16×70 = 280 KB 264 KB
5¼インチAtariDOS 3 1983年 127 KB(128バイトセクター、26セクター/トラック、40トラック) 130 KB
3インチ 1982 [44] [45] 125 KB(SS / SD)、

500 KB(DS / DD)[45]

3½インチSS(リリース時のDD) 1983 [46] 360 KB(Macintoshでは400) 500 KB
3½インチDSDD 1984年 720 KB(Macintoshでは800、Amigaでは880 KB) 1 MB
5¼インチQD 720 KB 720 KB
5¼インチRX50(SSQD) 1982年頃 400 KB [要出典] 400 KB
5¼インチHD 1982 [47] 1,200 KB 1.2 MB
3インチDD [要出典]
3インチミツミクイックディスク 1985年 128〜256 KB
2インチ 1989年 720 KB [48]
2½インチシャープCE-1600F、[49] CE-140F(シャーシ:FDU-250、ミディアム:CE-1650F)[50] 1986 [49] [50] [51] 片側62,464バイトの回転可能なディスケット(512バイトセクター、8セクター/トラック、16トラック、GCR(4/5)記録)[49] [50] 2×64KB(128 KB)[49] [50]
5¼インチ[検証に失敗しました]垂直 1986 [51] 1インチあたり100KB [51]
3½インチHD 1986 [52] 1,440 KB(Amigaでは1,760 KB) 1.44 MB(2.0 MBフォーマットなし)
3½インチED 1987 [53] 2,880 KB(SinclairQLでは3,200KB) 2.88 MB
3½インチフロプティカル(LS) 1991 20,385 KB 21 MB
3½インチスーパーディスク(LS-120) 1996年 120.375 MB 120 MB
3½インチスーパーディスク(LS-240) 1997年 240.75 MB 240 MB
3½インチHiFD 1998/99 150/200 MB
略語:SD =単一密度; DD =倍密度; QD =クワッド密度; HD =高密度; ED =超高密度; [54] [55] [56] [57] [58] LS =レーザーサーボ; HiFD =大容量フロッピーディスク; SS =片面; DS =両面
フォーマットされたストレージ容量は、ディスク上のすべてのセクターの合計サイズです。

市販容量は、元のメディアOEMベンダー、またはIBMメディアの場合は、その後の最初のOEMによる、通常はフォーマットされていない容量です。他のフォーマットは、同じドライブとディスクから多かれ少なかれ容量を取得する場合があります。

1つのUSBメモリスティックと一緒に約80枚のフロッピーディスクの箱。スティックは、ディスクのボックス全体の130倍以上のデータを保持できます。

データは通常、セクター(角度ブロック)およびトラック(一定半径の同心リング)でフロッピーディスクに書き込まれます。たとえば、3½インチフロッピーディスクのHD形式は、セクターあたり512バイト、トラックあたり18セクター、片面あたり80トラック、および両面を使用し、ディスクあたり合計1,474,560バイトになります。[59] [要出典]一部のディスクコントローラーは、ユーザーの要求に応じてこれらのパラメーターを変更し、ディスク上のストレージを増やすことができますが、他のコントローラーを備えたマシンでは読み取ることができない場合があります。例えば、マイクロソフトのアプリケーションは、多くの場合、3 1/2インチ1.68メガバイトに分配したDMFの21個のセクタの代わりに18でフォーマットされたディスク。それでも、標準のコントローラーで認識できます。上のIBM PCMSXおよび他のほとんどのマイクロコンピュータープラットフォームでは、ディスクは一定角速度(CAV)形式を使用して書き込まれ[53]、ディスクは一定速度で回転し、セクターは半径方向の位置に関係なく各トラックで同じ量の情報を保持します。

セクターの角度サイズは一定であるため、各セクターの512バイトはディスクの中心近くでより圧縮されます。よりスペース効率の高い手法は、ディスクの外縁に向かってトラックあたりのセクター数をたとえば18から30に増やし、各セクターの格納に使用される物理ディスクスペースの量をほぼ一定に保つことです。例はゾーンビット記録です。 Appleは、データレートを維持しながら、ヘッドがエッジにあるときにディスクをゆっくりと回転させることにより、初期のMacintoshコンピュータにこれを実装し、片面あたり400 KBのストレージと、両面ディスク上に追加の80KBを許可しました。[60]この大容量には欠点がありました。フォーマットは独自のドライブメカニズムと制御回路を使用していたため、Macディスクを他のコンピューターで読み取ることができませんでした。Appleは最終的に、後のマシンでHDフロッピーディスクの一定の角速度に戻りましたが、古い可変速度フォーマットをサポートしていたため、Apple独自のものでした。

ディスクのフォーマットは通常、コンピュータのOSが提供するユーティリティプログラムによって行われます。メーカー;通常、ディスク上にファイルストレージディレクトリシステムをセットアップし、そのセクターとトラックを初期化します。欠陥のためにストレージに使用できないディスクの領域をロックして(「不良セクタ」としてマーク)、オペレーティングシステムがそれらを使用しようとしないようにすることができます。これには時間がかかるため、多くの環境では、エラーチェックプロセスをスキップする迅速なフォーマットが行われました。フロッピーディスクがよく使われると、人気のあるコンピュータ用にフォーマット済みのディスクが売られていました。フロッピーディスクのフォーマットされていない容量には、フォーマットされたディスクのセクターとトラックの見出しは含まれていません。それらの間のストレージの違いは、ドライブのアプリケーションによって異なります。フロッピーディスクドライブとメディアのメーカーは、フォーマットされていない容量を指定しています(たとえば、標準の3½インチHDフロッピーの場合は2 MB)。これを超えてはならないことを意味しますが、そうすることで、パフォーマンスの問題が発生する可能性が高いためです。DMFが導入され、1.68MBを他の標準の3½インチディスクに収めることができるようになりました。その後、ユーティリティが登場し、ディスクをそのようにフォーマットできるようになりました。

混合物10進数のプレフィックスとバイナリセクターサイズの合計容量を適切に計算するには注意が必要です。半導体メモリは当然2の累乗を優先しますが(アドレスピンが集積回路に追加されるたびにサイズは2倍になります)、ディスクドライブの容量は、セクターサイズ、トラックあたりのセクター、サイドおよびサイドあたりのトラック(ハードでは複数のプラッタを備えたディスクドライブは、2)より大きくなる可能性があります。他のセクターサイズは過去に知られていましたが、フォーマットされたセクターサイズは現在ほとんど常に2の累乗(256バイト、512バイトなど)に設定されており、場合によっては、ディスク容量はセクターサイズの倍数として計算されますバイト単位ではなく、セクターの10進数の倍数とバイナリセクターサイズの組み合わせになります。たとえば、1.44 MBの3½インチHDディスクには、コンテキストに固有の「M」プレフィックスが付いています。2,880 512バイトセクター(1,440 KiB)の容量に由来し、どちらの小数とも一致しません。メガバイトでもバイナリメビバイト(MiB)でもありませんしたがって、これらのディスクは1.47MBまたは1.41MiBを保持します。使用可能なデータ容量は、使用されるディスクフォーマットの関数であり、FDDコントローラーとその設定によって決定されます。このようなフォーマットの違いにより、標準の3½インチ高密度フロッピーで約1300〜1760 KiB(1.80 MB)の容量(および2M / 2MGUIなどのユーティリティで最大約2MB)の容量が得られる可能性があります最大容量の手法では、ドライブ間でドライブヘッドの形状をより厳密に一致させる必要がありますが、これは常に可能で信頼性が低いとは限りません。たとえば、LS-240ドライブは、標準の3½インチHDディスクで32MBの容量をサポートします[61]。 ただし、これは追記型の手法であり、独自のドライブが必要です。

3½インチEDフロッピードライブ(2.88 MB)の生の最大転送速度は、公称1,000 キロビット/秒であり、シングルスピードCD-ROMの約83%(オーディオCDの71%)です。これは、読み取りヘッドの下を移動する生データビットの速度を表します。ただし、ヘッダー、ギャップ、およびその他のフォーマットフィールドに使用されるスペースのために、実効速度はやや遅くなり、トラック間のシークの遅延によってさらに低下する可能性があります。

も参照してください

注意事項

  1. ^ しかし、南アフリカでは「堅い」と呼ばれています。
  2. ^ 1980年代半ばのコントローラー付きハードディスクのコストは、80 MB以下の容量で、数千ドルでした。
  3. ^ 「ハイパードライブ」は、1.2MBの容量を持つ5¼インチ80トラックHDフロッピードライブの別名でした。用語がでFEを使用したフィリップスオーストリア彼らのためにYES:フィリップスデジタルリサーチと一緒にDOSプラス

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