История «мягких» (гибких) накопителей. История развития компьютерный дисков: от восьмидюймовых дискет до BD
Видимо, 2007 год станет последним для некогда популярнейших 3,5-дюймовых флоппи-дисков. Если, согласно официальной статистике, в 1988 году ежегодно в мире продавалось 2 млрд. дискет, то в 2006 году это число упало до 700 млн.
"Далёкий 1967 год. Специалисты лаборатории IBM из Сан-Хосе, занимающиеся разработкой носителей информации, пытаются создать недорогое устройство, способное хранить и передавать микропрограммы для процессоров, мэйнфреймов и управляющих модулей. Цена устройства не должна превышать 5 USD (иначе, его нельзя будет считать заменяемым). Поставка же, не должна вызывать никаких сложностей, а надежность — сомнений".
Сейчас на дворе 2005 год — прошло 38 лет после появления первого прообраза , но FDD продолжает жить! В чём же секрет такой живучести этого "пережитка" прошлого, такого же, как матричный принтер или COM порт? Нам сейчас тяжело понять какой переворот в своё время вызвала обычная дискета. В миг стали не нужны тонны перфокарт, километры магнитной ленты. Один пластиковый конверт и никаких проблем и ошибок! То о чём сегодня будет рассказано, должно раскрыть читателю в полной мере гениальность такого невзрачного, на первый взгляд, изобретения, как обычная дискета.
Считается, что floppy drive disks были изобретены в 1971 году для решения задачи, с которой корпорация IBM столкнулась при создании компьютера System 370. Проблема состояла в том, что программы, хранившиеся в ее памяти на полупроводниках, стирались всякий раз, когда отключалось питание компьютера. "Для перезагрузки машины приходилось снова записывать в память управляющую программу", — вспоминал Эл Шугарт, бывший тогда менеджером по запоминающим устройствам прямого доступа в IBM. Впоследствии основатель компании Shugart Associates и производитель устройств хранения информации — Seagate Technology.
Хотя Шугарта нередко называют отцом дискеты, сам он считает настоящим ее создателем Дэвида Нобла. Нобл, был старшим инженером лаборатории в Сан-Хосе и стойко выносил на своих плечах тяготы работы в качестве единственного подчиненного Шугарта. Прежде всего Нобл опробовал существовавшие тогда технологии. Но вскоре понял, что надо искать принципиально новые пути. Именно тогда и была предложена первая дискета. В течение года Нобл (группа которого уже значительно пополнилась) завершил работу над устройством, получившим в IBM название "диск памяти". Это фактически и была дискета. Она представляла собой 8-дюймовый пластмассовый диск, покрытый закисью железа, обеспечивающий доступ только по чтению. Весил этот диск около 2 унций, емкость его составляла 80 Кбайт. Поворотным моментом в создании дискеты было изобретение защитного футляра. "Мы добились того, что наш диск работал, но никак не могли предложить для него хорошей защитной оболочки", — вспоминал Шугарт. — "Любая пылинка начисто уничтожала данные. Процент ошибок был очень велик". И вот разработчикам пришла идея поместить устройство в футляр из нетканого материала, который обеспечивал бы постоянную протирку поверхности дискеты в процессе ее вращения. Таким образом, поверхность всегда оставалась чистой. "Эта идея в конечном счете решила все дело", — считает Шугарт.
После всеобъемлющих испытаний дискета была встроена в System 370; это произошло в 1971 году. Кроме того, она использовалась для загрузки микропрограмм в контроллер дискового пакета Merlin 3330 компании IBM.
И все же конструкция дискеты, появившейся в 1971 году, не стала стандартом для отрасли, считает Джим Портер, ныне президент аналитической компании Disk/Trend. В те времена, о которых идет речь, Портер работал в MEMOREX — независимой компании, занимавшейся производством дискет. В 1973 году IBM представила новую версию дискеты, на этот раз для системы 3704 Data Entry System. "Формат записи был совершенно иным, к тому же дискета вращалась в другую сторону", — пояснил Портер. Она обеспечивала возможность чтения и записи и позволяла хранить до 256 Кбайт данных. У пользователей появилась возможность вводить данные с дискет, а не с перфокарт. Принципиальное отличие изобретения от всех предыдущих заключалась в приводе флоппи-диска (гибкого диска, или просто дискеты), где имелось два двигателя: один обеспечивал стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещал головку записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависела от типа дискеты и составляла от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда был шаговым. С его помощью головки перемещались по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличии от привода винчестера головки в данном устройстве не "парили" над поверхностью, а касались её.
Представители IBM утверждали, что новое устройство позволяет вместить такой же объем информации, как 3 тыс. перфокарт. Выпуск новой дискеты стал своего рода выстрелом стартового пистолета для производителей этих устройств. Даже сейчас некоторые компании используют восьмидюймовые дискеты!!! Преимущественно при работе с компьютеризованными станками. Но в 1976 году, примерно тогда же, когда появились первые персональные компьютеры, была разработана дискета размером 5,25 дюйма.
По словам Портера (компания Wang Laboratories) — работавшего над настольным компьютером, который мог бы выполнять функции текстового процессора: — "Восьмидюймовая дискета для него была, очевидно, слишком велика". Компания в сотрудничестве с Shugart Associates приступила к работе над устройством меньшего размера". "Размер дискеты мы обсуждали очень горячо — целую ночь просидели в одном из баров Бостона. Ответ нам подсказал случай — кто-то обратил внимание на салфетку, подложенную под стакан с коктейлем, ее размер был как раз 5,25 дюйма, — вспоминал Портер. — Мы похитили ее, привезли в Бостон и сказали нашим инженерам: "Раз подобный пустячок пользуется спросом, пусть наша дискета будет такого же размера". Совершенствование дискет не остановилось на размере салфетки, последствии появилась столь популярная сейчас трехдюймовая дискета, разработанная корпорацией Sony более 30 лет назад. Этот накопитель прожил богатую жизнь и живёт по сей день, хотя надо отметить, что большинство компаний уже отказались от собственного производства трёхдюймовых дискет. Одной из первых фирм, закрывшей свои заводы по производству флоппи-дисков, стала в 1996 KAO, ее примеру последовали IBM, 3M/Imation. Большинство этих компаний перевели производство к третьим компаниям или перешли к новомодной на сегодняшний день практике аутсорсинга. Уже в середине 90-х годов все специалисты заговорили о том, что скорость, а главное — емкость флоппи-дисков, уже не удовлетворяет потребностям сегодняшнего дня. Потребление стандартных дискет стабилизировалось, и к концу 2000 года началось падение продаж по всему миру.
http://midnight.nnm.ru/
Статьи на тему:
-
Не секрет, что достижения науки и техники все больше проникают в жизнь современных женщин, причем новейшие технологии пробрались уже не только на кухню, но и в постель. Согласно результатам недавнег... -
Священники из Объединенной Церкви Христа Пилигримов Kонгрегационистов (PCUCC) в штате Огайо протестуют против закона, который не признает однополые браки, и не подписывают сертификаты традиционных б... -
Крупные, четко выраженные скулы, которые, по современным меркам, являются признаком женской красоты, свидетельствуют о непостоянстве женщины в силу ее чрезмерной сексуальной активности, выяснили уче... -
О елочных игрушках мы вспоминаем только раз в году, в преддверии новогодних праздников. Проходит пара недель - и елочные украшения отправляются в дальний угол. Между тем, история игрушек очень... -
Начиная с древних времен люди используют уголь для отопления. Пожалуй, первыми до этого додумались китайцы. Если верить хроникам и летописям, уже три тысячи лет тому назад жители Китая умели варить... -
В продажах бутилированной питьевой воды в России лидируют те же компании, что и в производстве сладкой газировки: Coca-Cola и PepsiCo. И все же транснациональные корпорации пока не могут задавить ло... -
В онлайн-бизнесе, как, впрочем, и в обычном, многое зависит от бизнес-идеи. Некоторые задумки рубятся на корню, потому что кажутся сумасшедшими и неприбыльными. Ниже 10 идей, которые казались беспер... -
«Лайфхак» стал повальным увлечением во всем мире. Люди делятся друг с другом практическими советами, как выходить из разных жизненных ситуаций и извлекать пользу там, где ее никто не жде... -
Жидкокристаллические и плазменные телевизоры завоевывают рынок, вытесняя традиционные кинескопы. Цена плоских панелей становится все доступнее широкому потребителю: более или менее качественный плазме... -
Япония ввела новые правила авиаперевозок, согласно которым во время полёта запрещается пользоваться устройствами с беспроводными интерфейсами. В первую очередь запрет касается игровых консолей с...
Флоппи-диски для большинства используемых сегодня компьютеров являются пережитком прошлого, однако они долгое время служили единственным источником переноса информации между компьютерами. Эти диски представляют собой дискеты, которые в Windows помечались как "Диск 3,5 [А]". До сих пор это устройство можно встретить на старых компьютерах.
История флоппиков
Начало распространения флоппи-дисков приходится на когда А. Шугарт из компании IBM их изобрел. Вначале это устройство было огромным - около 8 дюймов (более 20 см). Практически сразу появились синонимы к данному наименованию, такие как "гибкий диск", "дискета". Последнее название появилось позднее, когда флоппики стали меньше по размеру и достигли 5,25 дюйма. В это время их емкость составляла 360 килобайт, что сегодня даже трудно представить, поскольку сегодня самые небольшие файлы измеряются в мегабайтах.
К середине 80-х годов прошлого века размер флоппи-диска составил 3,5 дюйма. Данная дискета и просуществовала вплоть до тех пор, пока не произошел окончательный переход на различные диски и флешки.
Емкость дискет могла различаться, поскольку стандартный объем устанавливался на неформатированную дискету, а способы форматирования применялись разные. В связи с этим появлялись форматы, которые были несовместимы между собой. Компания Macintosh использовала дисководы с иным принципом кодирования при записи по сравнению с компанией IBM, что не позволяло переносить информацию на дискетах между разными операционными системами до тех пор, пока Apple не создала дисководы SuperDrive, которые работали в двух режимах.
Устройство дискеты
Информация записывается на тонкий пластиковый диск, который сверху защищен твердым пластиком, который сверху имел открытую область, закрытую специальной шторкой, как правило, металлической. Под твердым пластиком находилась противопылевая салфетка. Диск, находящийся под ним, покрыт ферромагнитным материалом. По аналогии с винчестером он разделен на треки и сектора. В дискете имеются две поверхности, запись на которые может производиться одновременно (хотя имелись и односторонние дискеты, помечались SS), поскольку магнитные головки размещены со смещением по отношению друг к другу, в связи с чем помехи при записи не создаются. Диск начинает движение, когда происходит зацепление мотора с центром диска, выполненным из металла. В зависимости от того, куда идет запись, он совершает 300-360 оборотов в минуту.
Дискета имела заглушку, которая разрешала или запрещала производить запись на флоппик.
Форматы дискет
Форматы гибких дисков которые имели наибольшее распространение, отличались числом используемых сторон, плотностью записи, числом секторов на дорожке и размером дисков. Дисковод мог иметь одинарную (SD), двойную (DD) или четвертную плотность (QD) (такая плотность применялась в клонах с 5,25-дюймовыми дискетами размером 640 и 720 килобайт), а также высокую плотность (HD), которая отличалась от предыдущей увеличенным количеством секторов, расширенную плотность (ED), при которой дискеты имели 36 секторов (стандартная - 18 секторов) и объем 2880 килобайт, однако много было негативных отзывов, в связи с чем они не получили распространения.
У 5,25 и 8" дискет емкость могла составлять от 160 до 180 килобайт. 8-дюймовые дискеты имели только одну сторону для записи. 5,25-дюймовые дискеты для DD-дисководов уже имели объем 320-360 килобайт, который в 3,5-дюймовой дискете возрос до 720 килобайт (SD и QD у 3,5-дюймовой дискеты отсутствовал), у QD для 5,25" объем составлял 640-720 килобайт, у HD 3,5" - 1440 килобайт, 5,25" - 1200 килобайт.
Существовали отклонения от этих стандартов, например, для компьютеров "Искра-1030" (1031) использовались дискеты 320/360 кБ, которые фактически были SS/QD, но их загрузочный сектор помечался как DS/DD, что приводило к тому, что дисковод IBM PC их не мог прочесть, как и дисковод этих компьютеров дискеты IBM PC.
Достоинства дискеты
- Запись осуществляется по простому алгоритму.
- Невысокая стоимость.
- Доступность и универсальность (в недавние времена все компьютеры оснащались флоппи-дисководом).
- Оптимальный для того времени объем для переноса информации между несвязанными сетью компьютерами.
- Перезаписываемость.
Недостатки флоппиков
- В то время как объем являлся оптимальным для переноса текстовых файлов, электронных таблиц, он был небольшим для фотографий, картинок, емкость флоппи-диска (1,44 мегабайта) слабо подходила для переноса программного обеспечения, тем более, когда его размеры стали с ужасающей быстротой разрастаться.
- Постоянный скрип при записи.
- Медленная скорость записи.
- Ненадежность (при повреждении одного сектора мог перестать читаться весь диск).
- Малый срок эксплуатации (обычно после нескольких использований диск повреждался во многом благодаря тому, что пластиковая поверхность его защищала ненадежно).
Эти недостатки привели к тому, что большинство пользователей оставляли негативные отзывы о флоппи-дисках, что постепенно привело к созданию новых носителей информации и исчезновению дискет.
Отключаем дискету
Как правило, такого безопасного извлечения дискеты не требуется. На флоппи-дисководе имеется кнопка, при помощи которой дискета извлекалась после окончания производимых ею шумов, что свидетельствовало об окончании записи.
В данном случае вопрос о том, как отключить флоппи-диск, можно рассматривать по отношению к BIOS компьютера. Так, зайдя в BIOS и перейдя в его раздел Standart CMOS Features, можно увидеть в зависимости от типа используемых дискет обозначение Drive A или Drive B, напротив указана информация об емкости и размере. В случае необходимости его отключения нужно нажимать кнопку "+" до тех пор, пока вместо емкости и размера не появится слово None, после чего нужно нажать F10 для сохранения изменений и перезагрузиться.
Эмуляторы дискет
Появление данных программ было обусловлено тем, что дисководы гибких дисков начали постепенно исчезать из компьютеров, при этом некоторые программы для записи файлов флоппи-диск требовали. Некоторые бухгалтерские программы отказывались сохранять файл куда-либо, кроме как на дискету.
Одной из наиболее распространенных программ-эмуляторов была программа Virtual Floppy Drive, которая обеспечивала полную интеграцию дисковода, который был виртуальным, с операционной системой Windows до ее версии Vista, при этом можно было создавать виртуальные дискеты, на которые можно было размещать необходимую информацию, обеспечивалась поддержка виртуальных 3,5" и 5,25" дискет с поддержкой емкостей от 160 кБ до 2,88 МБ. Данные дискеты можно было форматировать, а также, что немаловажно для того времени, запускать в консольном виде.
Таких эмуляторов флоппи-диска было выпущено множество, но все они характеризовались примерно одинаковым алгоритмом действия.
Исчезновение гибких дисков
Края кожуха, закрывающего пластиковый диск, периодически отгибались, из-за чего дискета застревала в дисководе, пружина, которая должна была приводить кожух в исходное состояние, могла смещаться, что приводило к тому, что дискета не была закрыта кожухом так, как она должна была быть закрыта. При падении дискеты на пол диск зачастую выходил из строя. Все это требовало доработки.
Но пришли новые времена с новыми технологиями. Появились записываемые и перезаписываемые сначала компакт-диски, затем DVD-диски и т.д., затем появились флеш-носители, которые имели меньшую стоимость на единицу емкости, большей долговечностью, большим количеством циклом перезаписи. Все это привело к тому, что в новых компьютерах комплектация дисководами для гибких дисков все чаще отсутствовала, и постепенно дискеты практически исчезли из нашего обихода.
Лапчатка кустарниковая Флоппи Диск
С практически полным исчезновением дискет в сегодняшней жизни их название не исчезло. Флоппи Диск может использоваться как невысокая изгородь, на каменистых террасах, вместе с кустарниками и деревьями, альпинариях и как бордюр. Она имеет ярко-розовые полумахровые цветки с желтизной посередине на кусте высотой до 40 см. Данный кустарник любит свет, хорошо переносит морозы и зимы.
В заключение
Флоппи-диски представляли собой переносное хранилище данных, применявшееся при отсутствии сети между компьютерами и для некоторых программ, которые делали автоматическое сохранение данных на гибкий диск. Позднее для таких программ начали использовать эмуляторы дискет. Гибкие диски развивались крайне медленно, их конструкция и емкость были несовершенными, что способствовало их исчезновению. Но имя "Флоппи Диск" было оставлено в названии одной из декоративных лапчаток.
Одним из самых старых устройств для хранения информации на персональном компьютере является флоппи-дисковод или, сокращенно, FDD (Floppy Disk Drive). Данное устройство, широко применявшееся в течение 1970-х-2000-х гг., теперь нечасто можно встретить в современных компьютерах. Тем не менее, в ряде случаев все же можно увидеть установленный в старом ПК флоппи-дисковод. Кроме того, иногда используются и внешние дисководы для дискет, подключаемые к компьютеру через порты ввода-вывода.
Первый дисковод для гибких дисков и дискета (по-английски - floppy disk) к нему имели 8 дюймов в ширину и были изобретены инженером Аланом Шугартом, работавшим в компании IBM, в начале 1970-х гг. В середине 1970-х им же была разработана дискета формата 5,25 дюймов и привод для ее чтения. В 1981 г. фирмой Sony была разработана дискета и привод 3,5 дюймов. Вначале емкость подобной дискеты составляла 720 КБ, однако впоследствии ее емкость была увеличена вдвое.
Предпринимались неоднократные попытки усовершенствовать дискеты на основе 3,5-дюймового формата. Так, например, в 1987 г. был разработан дисковод для дискет объемом 2,88 МБ, а в конце 1990-х гг. – стандарт LS-120 c еще большим объемом дисков –120 МБ. Однако все эти модификации не получили широкого распространения, во многом из-за дороговизны накопителей и носителей.
Принцип работы
По принципу работы FDD во многом напоминают жесткие диски. Внутри дискеты так же, как и внутри винчестера, находится плоский диск с нанесенным на него магнитным слоем, а информация с диска считывается при помощи магнитной головки. Однако есть и отличия. Прежде всего, floppy disk изготовлен не из твердого материала, а из гибкой полимерной пленки, похожей на пленку магнитной ленты. Именно поэтому диски такого типа называются гибкими. Кроме того, floppy disk не вращается постоянно, а лишь тогда, когда поступает запрос от операционной системы на считывание информации.
Преимуществом FDD по сравнению с винчестером является сменность носителей. Однако недостатков floppy drive тоже имеет немало. Помимо чрезвычайно низкой скорости работы, это и низкая надежность хранения информация, а также невысокая емкость носителя – примерно 1,44 МБ для 3,5-дюймовых дискет. Правда, при использовании нестандартных способов форматирования емкость floppy disk можно незначительно увеличить, но, как правило, это приводит к еще большему снижения надежности записи.
Разновидности
В персональных компьютерах типа IBM PC использовались две основные разновидности FDD – 5,25-дюймовый и 3,5-дюймовый. Оба типа дисковода предназначены для дискет различных типов и размеров и несовместимы друг с другом. Эта ситуация отличается от той, которая имеет место в случае оптических дисководов, которые могут читать как 3,5-дюймовые, так и 5,25-дюймовые диски. В свое время существовали также 8-дюймовые FDD, но уже в 80-х гг. подобные дисководы вышли из употребления. Примерно в 1990-е гг. окончательно вышли из обихода и 5,25-дюймовые дисководы. 3,5-дюймовые floppy drive продержались дольше, до конца 2000-х, да и сейчас их изредка кое-где можно встретить.
Сравнительные размеры внутренних 8, 5,25, и 3,5-дюймовых дисководов
Примеры Floppy дисководов в порядке очередности: 8-ми дюймовый, 5,25 дюймовый и 3,5 дюймов
5,25-дюймовый floppy disk представляет собой диск в картонном корпусе, напоминающим конверт, и имеет прорезь для головки считывания. Подобная дискета полностью оправдывает свое название «гибкой», поскольку ее корпус можно без особого усилия согнуть руками. Однако намеренно сильно сгибать гибкий магнитный диск не рекомендуется, поскольку это почти неизбежно приведет к его выходу из строя.
Подобного недостатка лишена 3,5-дюймовая дискета. В ней магнитный диск заключен в жесткий пластмассовый корпус и согнуть ее руками так просто не получится. Кроме того, 3,5-дюймовая дискета имеет специальную металлическую шторку, которая скрывает прорезь для считывающей головки. Еще одна особенность дискеты – наличие переключателя, блокирующего запись на диск. Объем стандартной 3,5-дюймовой дискеты составляет 1,44 МБ, что больше максимального объема дискеты 5,25-дюймов, который равен 1,2 МБ.
Примеры дискет - слева на право 8, 5,25, и 3,5.
Конструкция 3,5-дюймового FDD также отличается от конструкции 5,25-дюймового. Если при вставке дискеты в прорезь 5,25-дюймового накопителя пользователю необходимо зафиксировать дискету поворотом рычажка, то 3,5-дюймовая фиксируется в приводе автоматически, а выброс дискеты обратно осуществляется при помощи специальной кнопки.
Как и в случае многих других накопителей существуют мобильные версии накопителя на гибких дисках – внешние флоппи-дисководы. Внешний флоппи-дисковод удобен тем, что не занимает места в системном блоке, особенно в том случае, если необходимость в использовании дискет возникает редко. Подобный FDD-дисковод можно подключать к ПК при помощи USB-разъема или разъема LPT.
Применение
Хотя винчестеры появились еще в первых IBM-совместимых персональных компьютерах, тем не менее, без устройства для сменных накопителей ни один компьютер не мог обойтись. Подобным устройством стал флоппи-дисковод, быстро получивший популярность благодаря простоте и невысокой стоимости как самого накопителя, так и носителей информации – дискет.
Впрочем, в ряде случаев флоппи-дисковод мог и полностью заменить жесткий диск. Когда у автора данных строк появился первый IBM-совместимый компьютер, то он не имел ни винчестера, ни, тем более, оптического дисковода, а всего лишь 3,5-дюймовый floppy drive и предоставленный продавцом ПК набор дискет с софтом. Компьютер при этом был вполне работоспособен. Разумеется, речи об использовании Windows 3, или о том, чтобы запустить какие-то объемные программы, речи не шло, но при использовании MS-DOS можно было иметь дело с большинством существующих на то время (начало 90-х) программ и игр. Это говорит о том, что флоппи-диски способны удовлетворить базовые потребности пользователя в хранении информации. Кроме того, гибкие диски в свое время были незаменимы в том случае, когда надо было перезагрузить компьютер для профилактической проверки или установить новую ОС.
Настройка флоппи-дисковода в BIOS
В BIOS существует несколько опций, позволяющих настроить параметры дисководов для гибких дисков. Например, опция позволяет отключить контроллер накопителя для гибких дисков, если таковой не используется в системе, и тем самым высвободить одно системное прерывание. Также в некоторых BIOS можно установить вручную тип и объем носителей дисковода, а также установить запрет записи на гибкие диски.
Заключение
Сегодня многие пользователи, возможно, и не знают, как выглядит флоппи-дисковод и даже обычная дискета. Их функции взяли на себя карты памяти и флеш-накопители. В большинстве системных блоков о floppy drive напоминает разве что оставленный для них 3-дюймовый внешний отсек, а в ОС семейства Windows – неиспользуемые первые буквы логических дисков (A и B), зарезервированные для флоппи-дисководов. Тем не менее, дисковод для дискет нередко можно встретить в старых компьютерах. Кроме того, флоппи-дисководы могут быть полезны при загрузке ПК с целью проведения профилактических мероприятий по обслуживанию компьютера или при установке ОС.
Сегодня для хранения информации мы используем HDD, SSD, SD-карты, USB-флэшки. Уже намного реже мы вставляем в ноутбуки лазерные диски. У меня лично дома ни одного устройства, поддерживающего этот носитель, нет.
Многие из нас давно не видели аудио и видеокассет, бобин с магнитными плёнками, дискет, и тем более перфокарт и перфолент. Эти носители, некоторые из которых известны ещё с XVIII века, почти исчезли.
Но только почти. Сегодня мы поговорим о временах, когда в ходу были «мягкие» носители данных, и о том, что все они до сих пор живы благодаря прочному укоренению в государственных и военных учреждениях и исследовательских центрах.
Перфокарты и перфоленты
Перфокарты, которые мы знаем как способ хранения и передачи информации для компьютеров в 1920-1950-х годах, корнями уходят в докомпьютерное время. А именно - в 1725 год, когда перфорированную бумагу начали использовать для управления ткацким станком.Базиль Бушон, сын сборщика орга́нов, адаптировал используемую для автоматического проигрывания музыки систему («развернул» цилиндр с штырьками/калками) под нужды ткацкого дела.
Он использовал перфорированную бумагу в рулоне, чтобы станок воспроизводил рисунок на ткани. Коллега Бушона, Жан-Баптист Фалькон, заменил бумажную ленту на скреплённые между собой перфорированные карты.
Ткацкий станок Базиля Бушона
Механизм усовершенствовал Жозеф Мари Жаккар. Свой ткацкий станок для крупноузорчатых тканей он создал в 1804 году. Перфорировнные карты позволяли в автоматическом режиме, практически без участия мастера, осуществлять определённое чередование подъёмов и опускания нитей основы, чтобы отобразить на ткани заданный узор.
Перфорированные карты в ткацком станке Жаккара
Результат работы Жаккардова станка
В ткацком деле до сих пор используются Жаккардовы станки, улучшенные, автоматизированные. Но перфокарты работают до сих пор. Ниже вы видите пример перфокарты с сайта по домоводству для станка Brother - с мотоциклистом для детского свитера.
Перфокарта для современной вязальной машины Brother
Чарльз Бэббидж в 1822 году построил первую модель своей разностной машины, которая состояла из валиков и шестерней, вращаемых при помощи специального рычага. Тогда же он попросил правительство Великобритании профинансировать его дальнейшую работу. В процессе он столкнулся со множеством проблем, так что через девять лет работа встала. Хотя частично машина функционировала и производила вычисления. Позже он возвращался к работе в 1847-1849 годах. Для этого огромного калькулятора Бэббидж даже разработал принтер, который в 2000 году запустили в лондонском Музее науки.
80-колонная перфокарта советского производства для табулятора IBM, 1980 год
В 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе построил один из первых программируемых компьютеров в мире - Z1 . Машина имела устройство ввода в виде клавиатуры, сделанной из пишущей машинки, электрический привод и была способна вычислять данные в десятичной системе в виде чисел с плавающей запятой. Данные выводились с помощью панели на лампах.
Машина выполняла умножение за 5 секунд. Тактовая частота составляла 1 Гц. Система работала за счёт двигателя пылесоса мощностью в 1 киловатт.
Z1 была оснащена устройством чтения перфоленты, которое предоставляло код операции для каждой инструкции.
Конрад Цузе и воссозданная после Второй мировой вычислительная машина Z1
Перфолента для вычислительной машины Z1
В 1940 годы американские артиллеристы использовали таблицы стрельбы, содержащие информацию о поправках прицела в соответствии с дистанциями до цели. Расчёты траекторий одним человеком для одного типа орудия и одного снаряда занимали более двух недель. Нужно было посчитать около трёх тысяч траекторий для множества комбинаций параметров - температуры воздуха, плотности почвы, скорости ветра и так далее. Учёный из Пенсильванского университета Джон Уильям Мокли задумал использовать вакуумные лампы в качестве элементной базы для электронной дифференцирующей машины. С этого начинается история ENIAC, а затем его улучшенной версии - EDVAC.
ENIAC собрали в 1945 году. Первой задачей было математическое моделирование термоядерного взрыва супер-бомбы по гипотезе Улама-Теллера. Задача была настолько сложной, что даже при игнорировании многих физических эффектов и максимальном упрощении уравнения для ввода программы в компьютер понадобился миллион перфокарт.
Для чтения перфокарт использовали табулятор IBM. Одной из проблем этого носителя информации была невысокая скорость работы: слишком много времени уходило на перфорацию на картах выведенных в процессе расчётов данных и их ввод в машину для дальнейших вычислений. Для решения этой проблемы изобретатели начали работать над новыми способами ввода и хранения данных - над магнитными лентами.
Первые программисты ENIAC: на корточках - Рут Лихтерман, стоит - Мэрлин Уэскофф. 1946 год.
Бобины чистых перфолент советского производства.
Магнитная лента
В 1898 году датский физик и инженер Вальдемар Поульсен запатентовал способ магнитной записи за проволоку. Устройство называлось «телеграфон». С усилителя сигнал подавался на записывающую головку, вдоль которой с постоянной скоростью перемещалась проволока и намагничивалась соответственно сигналу.В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлеймер с помощью клея нанёс напыление порошка оксида железа на тонкую бумагу, и годом позже получил патент на применение магнитного порошка на бумаге или киноплёнке. Но патент отменили из-за того, что такое применение порошка было изложено в патенте Поульсена.
Идеи Поульсена и Пфлеймера использовала компания AEG, разработавшая прибор для магнитной записи «Магнетофон-К1». Магнитную ленту для «магнетофона» изготавливал химический концерн BASF. Устройство представили на радиовыставке в Берлине в 1935 году.
Патент США на записывающее устройство на магнитной проволоке.
«Магнетофон-К1»
В 1951 году изобретатели компьютера ENIAC Джон Экерт и Джон Мокли работали над новой машиной. Ей стал первый условно коммерческий компьютер в США - UNIVAC I. Компьютер строили для нужд Военно-воздушных сил и топографической службы Армии США, а заказ был размещён от лица Бюро переписи населения. Всего были выпущены сорок шесть экземпляров UNIVAC I для установки в правительственных учреждениях, частных корпорациях и университетах. Второй экземпляр был установлен в Пентагоне. Последние экземпляры выключили в 1970 году после 13 лет службы в коммерческой страховой компании.
Стоимость машины начиналась со 159 000 долларов. Со временем цена составила от 1 250 000 до 1 500 000 долларов. В переводе на деньги 2016 года максимальная цена UNIVAC I составляла 12 480 000 долларов.
В качестве носителя данных в этом компьютере впервые использовали магнитную ленту. Одновременно можно было подключить до десяти ленточных накопителей UNISERVO.
UNISERVO стал первым ленточным накопителем для коммерческого компьютера и имел успех. Ленты UNIVAC из никелированной бронзы были шириной в половину дюйма и длиной до 450 метров. Данные записывались на восьми дорожках, где шесть были собственно для данных, одна - для контроля чётности, и ещё одна - для синхронизации. Одна лента вмещала 1 440 000 шестибитных символов.
Ленточные накопители UNISERVO для UNIVAC
В 1960 году в IBM разработали первую пластиковую карту с магнитной полосой. Штрих-коды и перфорация не отличались надёжностью, и для банковских карт было необходимо придумать новый способ хранения данных. Выбор пал на магнитную ленту. Сегодня все банковские карты имеют магнитную ленту, хотя всё чаще начинают использовать чипы и NFC.
Первые прототипы карт с магнитной полосой
В персональных компьютерах 1970-1980-х годов для хранения информации часто использовались аудиокассеты. Воспроизведение и запись программ осуществляли либо с помощью специальных накопителей, либо с помощью обычных бытовых аудиомагнитофонов. Попробуйте сказать вслух «аудиомагнитофон» - как-то необычно звучит, верно?
Sinclair ZX Spectrum+2
Магнитофон Atari XC12 для компьютеров Atari 65XE и 130XE.
Многие уже забыли, как выглядят аудиокассеты и видеокассеты. Кто-то их никогда не видел и не держал в руках. Но для бизнеса и исследовательских центров магнитные ленты до сих пор имеют огромное значение.
«Далёкий 1967 год. Специалисты лаборатории IBM из Сан-Хосе, занимающиеся разработкой носителей информации, пытаются создать недорогое устройство, способное хранить и передавать микропрограммы для процессоров, мэйнфреймов и управляющих модулей. Цена устройства не должна превышать 5 USD (иначе, его нельзя будет считать заменяемым). Поставка же, не должна вызывать никаких сложностей, а надежность — сомнений».
Сейчас на дворе 2008 год — прошло 41 года после появления первого прообраза дискеты, но FDD продолжает жить! В чём же секрет такой живучести этого «пережитка» прошлого, такого же, как матричный принтер или COM порт? Это наверное, в соотношении цена/надёжность/ качество. Нам сейчас тяжело понять какой переворот в своё время вызвала обычная дискета. А жаль! В миг стали не нужны тонны перфокарт, километры магнитной ленты. Один пластиковый конверт и никаких проблем и ошибок! То о чём сегодня будет рассказано, должно раскрыть читателю в полной мере гениальность такого невзрачного, на первый взгляд, изобретения, как обычная дискета.
Считается, что floppy drive disks были изобретены в 1971 году для решения задачи, с которой корпорация IBM столкнулась при создании компьютера System 370. Проблема состояла в том, что программы, хранившиеся в ее памяти на полупроводниках, стирались всякий раз, когда отключалось питание компьютера. «Для перезагрузки машины приходилось снова записывать в память управляющую программу», — вспоминал Эл Шугарт, бывший тогда менеджером по запоминающим устройствам прямого доступа в IBM. Впоследствии основатель компании Shugart Associates и производитель устройств хранения информации — Seagate Technology.
Хотя Шугарта нередко называют отцом дискеты, сам он считает настоящим ее создателем Дэвида Нобла. Нобл, был старшим инженером лаборатории в Сан-Хосе и стойко выносил на своих плечах тяготы работы в качестве единственного подчиненного Шугарта. Прежде всего Нобл опробовал существовавшие тогда технологии. Но вскоре понял, что надо искать принципиально новые пути. Именно тогда и была предложена первая дискета. В течение года Нобл (группа которого уже значительно пополнилась) завершил работу над устройством, получившим в IBM название «диск памяти». Это фактически и была дискета. Она представляла собой 8-дюймовый пластмассовый диск, покрытый закисью железа, обеспечивающий доступ только по чтению. Весил этот диск около 2 унций, емкость его составляла 80 Кбайт. Поворотным моментом в создании дискеты было изобретение защитного футляра. «Мы добились того, что наш диск работал, но никак не могли предложить для него хорошей защитной оболочки», — вспоминал Шугарт. — «Любая пылинка начисто уничтожала данные. Процент ошибок был очень велик». И вот разработчикам пришла идея поместить устройство в футляр из нетканого материала, который обеспечивал бы постоянную протирку поверхности дискеты в процессе ее вращения. Таким образом, поверхность всегда оставалась чистой. «Эта идея в конечном счете решила все дело», — считает Шугарт.
После всеобъемлющих испытаний дискета была встроена в System 370; это произошло в 1971 году. Кроме того, она использовалась для загрузки микропрограмм в контроллер дискового пакета Merlin 3330 компании IBM.
И все же конструкция дискеты, появившейся в 1971 году, не стала стандартом для отрасли, считает Джим Портер, ныне президент аналитической компании Disk/Trend. В те времена, о которых идет речь, Портер работал в MEMOREX — независимой компании, занимавшейся производством дискет. В 1973 году IBM представила новую версию дискеты, на этот раз для системы 3704 Data Entry System. «Формат записи был совершенно иным, к тому же дискета вращалась в другую сторону», — пояснил Портер. Она обеспечивала возможность чтения и записи и позволяла хранить до 256 Кбайт данных. У пользователей появилась возможность вводить данные с дискет, а не с перфокарт. Принципиальное отличие изобретения от всех предыдущих заключалась в приводе флоппи-диска (гибкого диска, или просто дискеты), где имелось два двигателя: один обеспечивал стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещал головку записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависела от типа дискеты и составляла от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда был шаговым. С его помощью головки перемещались по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличии от привода винчестера головки в данном устройстве не «парили» над поверхностью, а касались её.
Представители IBM утверждали, что новое устройство позволяет вместить такой же объем информации, как 3 тыс. перфокарт. Выпуск новой дискеты стал своего рода выстрелом стартового пистолета для производителей этих устройств. Даже сейчас некоторые компании используют восьмидюймовые дискеты!!! Преимущественно при работе с компьютеризованными станками. Но в 1976 году, примерно тогда же, когда появились первые персональные компьютеры, была разработана дискета размером 5,25 дюйма.
По словам Портера (компания Wang Laboratories) — работавшего над настольным компьютером, который мог бы выполнять функции текстового процессора: — «Восьмидюймовая дискета для него была, очевидно, слишком велика». Компания в сотрудничестве с Shugart Associates приступила к работе над устройством меньшего размера». «Размер дискеты мы обсуждали очень горячо — целую ночь просидели в одном из баров Бостона. Ответ нам подсказал случай — кто-то обратил внимание на салфетку, подложенную под стакан с коктейлем, ее размер был как раз 5,25 дюйма, — вспоминал Портер. — Мы похитили ее, привезли в Бостон и сказали нашим инженерам: «Раз подобный пустячок пользуется спросом, пусть наша дискета будет такого же размера». Совершенствование дискет не остановилось на размере салфетки, последствии появилась столь популярная сейчас трехдюймовая дискета, разработанная корпорацией Sony более 30 лет назад. Этот накопитель прожил богатую жизнь и живёт по сей день, хотя надо отметить, что большинство компаний уже отказались от собственного производства трёхдюймовых дискет. Одной из первых фирм, закрывшей свои заводы по производству флоппи-дисков, стала в 1996 KAO, ее примеру последовали IBM, 3M/Imation. Большинство этих компаний перевели производство к третьим компаниям или перешли к новомодной на сегодняшний день практике аутсорсинга. Уже в середине 90-х годов все специалисты заговорили о том, что скорость, а главное — емкость флоппи-дисков, уже не удовлетворяет потребностям сегодняшнего дня. Потребление стандартных дискет стабилизировалось, и к концу 2000 года началось падение продаж по всему миру.
Продажи дискет 3,5″ в Европе (млн.шт.)
ГОД 1998 1999 2000 2001 2002
Продажи 565 560 572 505 450
Ситуация в России оказалась несколько иной. Здесь рост рынка флоппи-дискет в количественном выражении продолжался вплоть до 2002 года. Теперь же стоит обратиться и к технической стороне вопроса. Известно, что для каждого из типоразмеров дискет (5,25 или 3,5 дюйма) были разработаны свои специальные приводы соответствующего форм-фактора. Дискеты каждого типоразмера (5,25 и 3,5 дюйма) стали двусторонними (Double Sided, DS), а односторонние постепенно перестали производиться.
Плотность записи могла быть различной:
одинарной (Single Density, SD);
двойной (Double Density, DD);
высокой (High Density, HD).
Поскольку об одинарной плотности уже мало кто вспоминает, такую классификацию я пропущу, и расскажу только о двусторонних дискетах двойной плотности (DS/DD, емкость 360 или 720 Кбайт) и двусторонних дискетах высокой плотности (DS/HD, емкость 1,2, 1,44 или 2,88 Мбайта). Плотность записи дискеты определяется величиной зазора между диском и магнитной головкой, а от стабильности зазора зависит качество самой записи (считывания). Для повышения плотности было жизненно необходимо уменьшить зазор. Однако, при этом значительно повышались требования к качеству рабочей поверхности дискеты. В качестве материала для изготовления магнитных дисков стали применять алюминиевый сплав Д16МП (МП — магнитная память).
Сама же дискета представляла собой слой магнито — мягкого материала, нанесенного на специальную подложку, выполненную из полимерного немагнитного пластического вещества, степень жесткости которого могла быть различной в зависимости от реализации. Сам же носитель помещался в бумажный, пластмассовый или другой кожух-корпус. В кожухе дискета свободно вращалась приводом дисковода через окно центрального захвата. Это обеспечивало прохождение площади дорожки под устройством чтения/записи — головкой чтения/записи. На кожухе дискеты располагались отверстия:
центрального захвата;
отверстие позиционирования головки;
отверстие физической защиты от записи;
направляющие отверстия и пазы;
отверстия авто определения типа магнитного покрытия;
отверстие определения полного оборота носителя;
отверстие для позиционирования магнитных головок чтения/ записи у 3.14 дюймовых носителей закрыто металлической задвижкой.
отверстие для центрального захвата и вращения на шпинделе привода вращения диска (в отличие от носителя диаметром 5.25 дюймов, находится только с нижней стороны дискеты).
Ещё одним принципиальным новшеством, для своего времени, стала такая операция, как форматирование. Изначально форматирование дискет производилось при помощи специального программного обеспечения — довольно необычного, для сегодняшнего обывателя. Как правило, производителями дискет указывался параметр называемый числом точек на дюйм носителя — TRACK PER INCH (TPI). Данный параметр говорил, какую максимальную плотность размещения областей независимой намагниченности может иметь носитель.
Первые дисководы были огромными! Они не располагались внутри системного блока, а находились снаружи. Дисковод представлял собой универсальное устройство чтения/записи. Каждый тип носителя, как правило, требовал собственного устройства — для чтения 8″, 5″ и 3″ дюймовых дискет. Такой дисковод состоял из двигателя, системы управления вращением носителя, двигателя, системы управления позиционированием головок чтения/записи, схем формирования и преобразования сигналов и др. электронных устройств.
Остаётся из вышеописанного сделать вывод о том, что разработка обычной дискеты стала одной из важнейших составляющих успеха персональных компьютеров.
