Diskette
Speichermedium Diskette ⓘ
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Beispiel einer Diskette: 3,5″-Diskette (90 mm) | |
Allgemeines | |
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Typ | magnetischer Datenträger |
Kapazität | 80 KiB (8″) bis 3250 KiB (3,5″ED) |
Lebensdauer | etwa 5 bis 30 Jahre |
Größe | 200 mm (8″-Diskette) 130 mm (5,25″-Diskette) 90 mm (3,5″-Diskette) 80 mm (3″-Diskette) |
Ursprung | |
Entwickler | Alan Shugart (IBM) |
Vorstellung | 1969 |
Nachfolger | CD, MOD, PD, Iomega Zip, USB-Sticks |
Eine Diskette ist ein magnetischer Datenträger. Dessen Grundbestandteil besteht aus einer dünnen, biegsamen Kunststoffscheibe aus boPET. Diese Scheibe ist mit einem magnetisierbaren Material, meistens Eisenoxid, beschichtet, dessen Speicherprinzip dem der Festplatte ähnelt. Anfangs nur von einer quadratischen Papphülle mit Lesefenster umschlossen ist ein 3,5″-Datenträger von einem festen rechteckigen Kunststoffgehäuse mit Fensterverschluss besser geschützt. Die englische Bezeichnung „floppy disk“ oder kurz „Floppy“, was ungefähr mit „wabbelige Scheibe“ ins Deutsche zu übertragen wäre, beruht auf der flexiblen Eigenschaft des Speichermediums im Gegensatz zur hard disk („feste Scheibe“) eines Festplattenlaufwerkes (englisch hard disk drive). ⓘ
Im Unterschied zur Festplatte schleift der Magnetkopf (Schreib-Lese-Kopf) bei einer Diskette direkt auf der beschichteten magnetisierbaren Oberfläche, was mit der Zeit zu deutlichem Abrieb führt und die dauerhafte Verwendbarkeit von Disketten stark einschränkt. Außerdem schleift auch die Magnetscheibe direkt an der umgebenden, fest im Laufwerk liegenden Hülle. Daher wird diese Hülle auf der Innenseite mit Teflon-beschichtetem (oder ähnlichem) Gewebe ausgestattet, um die Reibung zu minimieren. ⓘ
Die ersten Disketten, erfunden und hergestellt von IBM, hatten einen Durchmesser von 8 Zoll (203,2 mm). Später wurden die 5¼-Zoll- und dann die 3½-Zoll-Disketten zu einer allgegenwärtigen Form der Datenspeicherung und -übertragung in den ersten Jahren des 21. 3½-Zoll-Disketten können immer noch mit einem externen USB-Diskettenlaufwerk verwendet werden. USB-Laufwerke für 5¼-Zoll-, 8-Zoll- und andere Diskettenformate sind selten bis gar nicht vorhanden. Einige Personen und Organisationen verwenden weiterhin ältere Geräte, um Daten von Disketten zu lesen oder zu übertragen. ⓘ
Disketten waren in der Kultur des späten 20. Jahrhunderts so weit verbreitet, dass viele Elektronik- und Softwareprogramme noch bis weit ins 21. Zwar werden Diskettenlaufwerke immer noch in begrenztem Umfang verwendet, insbesondere bei älteren Industriecomputern, doch wurden sie durch Datenspeichermethoden mit viel größerer Speicherkapazität und Datenübertragungsgeschwindigkeit abgelöst, z. B. USB-Flash-Laufwerke, Speicherkarten, optische Disks und Speicher, die über lokale Computernetzwerke und Cloud-Speicher verfügbar sind. ⓘ
Geschichte
Computerspeicher und Datenspeicherarten ⓘ |
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Flüchtig |
Nichtflüchtiger Speicher |
Die ersten kommerziellen Disketten, die in den späten 1960er Jahren entwickelt wurden, hatten einen Durchmesser von 8 Zoll (203,2 mm); sie wurden 1971 als Bestandteil von IBM-Produkten in den Handel gebracht und dann ab 1972 von Memorex und anderen Firmen separat verkauft. Diese Disketten und die dazugehörigen Laufwerke wurden von IBM und anderen Unternehmen wie Memorex, Shugart Associates und Burroughs Corporation hergestellt und weiterentwickelt. Der Begriff "Floppy Disk" tauchte bereits 1970 in der Presse auf, und obwohl IBM 1973 sein erstes Medium als Type 1 Diskette ankündigte, verwendete die Branche weiterhin die Begriffe "Floppy Disk" oder "Floppy". ⓘ
Im Jahr 1976 stellte Shugart Associates die 5¼-Zoll-FDD vor. Bis 1978 gab es mehr als zehn Hersteller, die solche FDDs produzierten. Es gab konkurrierende Diskettenformate mit Hard- und Soft-Sektor-Versionen und Kodierverfahren wie Differential Manchester Encoding (DM), Modified Frequency Modulation (MFM), M2FM und Group Coded Recording (GCR). Das 5¼-Zoll-Format verdrängte das 8-Zoll-Format für die meisten Verwendungszwecke, und das Format der Hartsektorenplatte verschwand. Die gebräuchlichste Kapazität des 5¼-Zoll-Formats in DOS-basierten PCs war 360 KB für das Double-Sided Double-Density (DSDD)-Format mit MFM-Kodierung. 1984 führte IBM mit seinem PC-AT-Modell die doppelseitige 5¼-Zoll-Diskette mit einer Kapazität von 1,2 MB ein, die jedoch nie sehr populär wurde. IBM begann 1986 mit der Verwendung der 720 KB großen 3½-Zoll-Mikrodiskette mit doppelter Dichte in seinem Convertible-Laptop-Computer und 1987 mit der 1,44 MB großen Version mit hoher Dichte in der IBM Personal System/2 (PS/2)-Reihe. Diese Diskettenlaufwerke konnten in ältere PC-Modelle eingebaut werden. 1988 führte IBM ein Laufwerk für 2,88-MB-Disketten (Double-Sided Extended-Density, DSED) in seinen PS/2-Spitzenmodellen ein, doch war dies ein kommerzieller Misserfolg. ⓘ
In den frühen 1980er Jahren wurden die Grenzen des 5¼-Zoll-Formats deutlich. Ursprünglich entwickelt, um praktischer als das 8-Zoll-Format zu sein, wurde es als zu groß angesehen; da die Qualität der Aufzeichnungsmedien zunahm, konnten die Daten auf einer kleineren Fläche gespeichert werden. Es wurden mehrere Lösungen entwickelt, wobei verschiedene Unternehmen Laufwerke mit 2, 2½, 3, 3¼, 3½ und 4 Zoll (und die 90 mm × 94 mm (3,54 Zoll × 3,70 Zoll) Platte von Sony) anboten. Sie hatten alle mehrere Vorteile gegenüber dem alten Format, darunter ein starres Gehäuse mit einer verschiebbaren Metall- (oder später manchmal auch Kunststoff-) Blende über dem Kopfschlitz, die dazu beitrug, das empfindliche magnetische Medium vor Staub und Beschädigung zu schützen, und eine verschiebbare Schreibschutzlasche, die weitaus praktischer war als die Klebelaschen, die bei früheren Platten verwendet wurden. Der große Marktanteil des etablierten 5¼-Zoll-Formats machte es diesen verschiedenen, untereinander nicht kompatiblen neuen Formaten schwer, nennenswerte Marktanteile zu gewinnen. Eine Variante des Sony-Designs, die 1982 von vielen Herstellern eingeführt wurde, setzte sich dann schnell durch. Bis 1988 verkaufte sich die 3½-Zoll-Diskette besser als die 5¼-Zoll-Diskette. ⓘ
Der Begriff Diskette blieb im Allgemeinen bestehen, auch wenn spätere Disketten ein starres Gehäuse um eine interne Diskette haben. ⓘ
Ende der 1980er Jahre wurden die 5¼-Zoll-Platten von 3½-Zoll-Platten abgelöst. In dieser Zeit wurden PCs häufig mit Laufwerken beider Größen ausgestattet. Mitte der 1990er Jahre waren die 5¼-Zoll-Laufwerke praktisch verschwunden, und die 3½-Zoll-Diskette wurde zur vorherrschenden Diskette. Die Vorteile der 3½-Zoll-Diskette waren ihre höhere Kapazität, ihre geringere Größe und ihr stabiles Gehäuse, das einen besseren Schutz vor Schmutz und anderen Umweltrisiken bot. Wenn eine Person die freiliegende Oberfläche einer 5¼-Zoll-Diskette durch das Laufwerksloch berührt, können Fingerabdrücke die Diskette - und später den Laufwerkskopf - verschmutzen, wenn die Diskette anschließend in ein Laufwerk eingelegt wird, und es ist auch leicht möglich, eine Diskette dieses Typs durch Knicken oder Falten zu beschädigen, wodurch sie normalerweise zumindest teilweise unlesbar wird. Vor allem aufgrund ihrer einfacheren Konstruktion (ohne Metallteile) war der Stückpreis der 5¼-Zoll-Diskette jedoch während ihrer gesamten Geschichte niedriger und lag in der Regel zwischen einem Drittel und der Hälfte des Preises einer 3½-Zoll-Diskette. ⓘ
Prävalenz
Disketten wurden in den 1980er und 1990er Jahren in Verbindung mit Personalcomputern für die Verteilung von Software, die Übertragung von Daten und die Erstellung von Sicherungskopien häufig verwendet. Bevor Festplatten für die breite Bevölkerung erschwinglich wurden, wurden Disketten häufig zum Speichern des Betriebssystems (OS) verwendet. Die meisten Heimcomputer aus dieser Zeit haben ein einfaches Betriebssystem und BASIC im ROM (Read-Only Memory) gespeichert, mit der Option, ein fortgeschritteneres Betriebssystem von einer Diskette zu laden. ⓘ
Anfang der 1990er Jahre bedeutete die zunehmende Softwaregröße, dass große Pakete wie Windows oder Adobe Photoshop ein Dutzend Disketten oder mehr benötigten. Im Jahr 1996 waren schätzungsweise fünf Milliarden Standarddisketten in Gebrauch. Die Verteilung größerer Pakete wurde dann allmählich durch CD-ROMs, DVDs und den Online-Vertrieb ersetzt. ⓘ
Ein Versuch, die bestehenden 3½-Zoll-Designs zu verbessern, war die SuperDisk in den späten 1990er Jahren, die sehr schmale Datenspuren und einen hochpräzisen Kopfführungsmechanismus mit einer Kapazität von 120 MB und Abwärtskompatibilität mit Standard-3½-Zoll-Disketten verwendete; kurzzeitig kam es zu einem Formatkrieg zwischen der SuperDisk und anderen Floppy-Disk-Produkten mit hoher Dichte, obwohl letztendlich beschreibbare CDs/DVDs, Solid-State-Flash-Speicher und schließlich Online-Speicher alle diese Wechselplattenformate überflüssig machen würden. Externe USB-basierte Diskettenlaufwerke sind nach wie vor erhältlich, und viele moderne Systeme bieten Firmware-Unterstützung für das Booten von solchen Laufwerken. ⓘ
Allmählicher Übergang zu anderen Formaten
Mitte der 1990er Jahre wurden mechanisch inkompatible Disketten mit höherer Dichte eingeführt, wie die Iomega Zip-Diskette. Die Verbreitung wurde durch den Wettbewerb zwischen proprietären Formaten und die Notwendigkeit, teure Laufwerke für Computer zu kaufen, in denen die Disketten verwendet werden sollten, eingeschränkt. In einigen Fällen wurde die mangelnde Marktdurchdringung dadurch verschärft, dass Versionen mit höherer Kapazität auf den Markt kamen und die Medien nicht abwärtskompatibel mit den ursprünglichen Laufwerken waren, wodurch sich die Nutzer in neue und alte Nutzer aufteilten. Die Verbraucher scheuten kostspielige Investitionen in unerprobte und sich schnell verändernde Technologien, so dass sich keine der Technologien als Standard durchsetzen konnte. ⓘ
Apple brachte 1998 den iMac G3 mit einem CD-ROM-Laufwerk, aber ohne Diskettenlaufwerk auf den Markt, was über USB angeschlossene Diskettenlaufwerke zu einem beliebten Zubehör machte, da der iMac ohne ein beschreibbares Wechselmediengerät ausgeliefert wurde. ⓘ
Beschreibbare CDs wurden als Alternative angepriesen, wegen der größeren Kapazität, der Kompatibilität mit bestehenden CD-ROM-Laufwerken und - mit dem Aufkommen von wiederbeschreibbaren CDs und Packetwriting - einer ähnlichen Wiederverwendbarkeit wie Disketten. CD-R/RWs blieben jedoch hauptsächlich ein Archivierungsmedium und kein Medium für den Austausch von Daten oder die Bearbeitung von Dateien auf dem Medium selbst, da es keinen gemeinsamen Standard für das Schreiben von Paketen gab, der kleine Aktualisierungen ermöglichte. Andere Formate, wie z. B. magneto-optische Disks, boten die Flexibilität von Disketten in Verbindung mit einer größeren Kapazität, blieben aber aus Kostengründen eine Nische. Abwärtskompatible Diskettentechnologien mit hoher Kapazität wurden eine Zeit lang populär und wurden als Option verkauft oder sogar in Standard-PCs eingebaut, aber auf lange Sicht war ihre Verwendung auf Profis und Enthusiasten beschränkt. ⓘ
Flash-basierte USB-Diskettenlaufwerke waren schließlich ein praktischer und beliebter Ersatz, der traditionelle Dateisysteme und alle gängigen Nutzungsszenarien von Disketten unterstützte. Im Gegensatz zu anderen Lösungen war weder ein neuer Laufwerkstyp noch eine spezielle Software erforderlich, was die Akzeptanz behinderte, da lediglich ein bereits gängiger USB-Anschluss erforderlich war. ⓘ
Einsatz im frühen 21. Jahrhundert
Bis 2002 boten die meisten Hersteller immer noch Diskettenlaufwerke als Standardausrüstung an, um die Nachfrage der Benutzer nach einem Dateitransfer- und Notfall-Boot-Gerät zu befriedigen, aber auch wegen des allgemeinen Sicherheitsgefühls, das man mit dem vertrauten Gerät hat. Zu dieser Zeit waren die Kosten für ein Diskettenlaufwerk im Einzelhandel auf etwa 20 Dollar gesunken (das entspricht 30 Dollar im Jahr 2021), so dass es kaum einen finanziellen Anreiz gab, das Gerät in einem System wegzulassen. In der Folgezeit reduzierten Hersteller und Einzelhändler aufgrund der weit verbreiteten Unterstützung für USB-Flash-Laufwerke und BIOS-Boot nach und nach die Verfügbarkeit von Diskettenlaufwerken als Standardausrüstung. Im Februar 2003 kündigte Dell, ein damals führendes Computerunternehmen, an, dass Diskettenlaufwerke in Dell Dimension-Heimcomputern nicht mehr vorinstalliert sein würden, obwohl sie weiterhin als wählbare Option verfügbar und als OEM-Zusatz erhältlich waren. Im Januar 2007 hatten nur noch 2 % der im Handel verkauften Computer ein eingebautes Diskettenlaufwerk. ⓘ
Disketten werden für Notstarts in veralteten Systemen verwendet, die keine Unterstützung für andere bootfähige Medien bieten, sowie für BIOS-Updates, da die meisten BIOS- und Firmware-Programme noch von bootfähigen Disketten ausgeführt werden können. Wenn BIOS-Updates fehlschlagen oder beschädigt werden, können Diskettenlaufwerke manchmal zur Wiederherstellung verwendet werden. In der Musik- und Theaterindustrie werden nach wie vor Geräte eingesetzt, die Standarddisketten benötigen (z. B. Synthesizer, Sampler, Drumcomputer, Sequenzer und Lichtpulte). Industrielle Automatisierungsgeräte wie programmierbare Maschinen und Industrieroboter verfügen möglicherweise nicht über eine USB-Schnittstelle; Daten und Programme werden dann von Disketten geladen, die in industriellen Umgebungen beschädigt werden können. Diese Geräte können aus Kostengründen oder aufgrund der Notwendigkeit ständiger Verfügbarkeit nicht ersetzt werden. Die bestehende Software-Emulation und Virtualisierung lösen dieses Problem nicht, da ein angepasstes Betriebssystem verwendet wird, das keine Treiber für USB-Geräte hat. Hardware-Floppy-Disk-Emulatoren können hergestellt werden, um Floppy-Disk-Controller mit einem USB-Anschluss zu verbinden, der für Flash-Laufwerke verwendet werden kann. ⓘ
Im Mai 2016 veröffentlichte das United States Government Accountability Office einen Bericht, der sich mit der Notwendigkeit befasste, alte Computersysteme in Bundesbehörden aufzurüsten oder zu ersetzen. Diesem Dokument zufolge werden alte IBM-Minicomputer der Serie 1, die mit 8-Zoll-Disketten betrieben werden, immer noch zur Koordinierung "der operativen Funktionen der Nuklearstreitkräfte der Vereinigten Staaten" verwendet. Die Regierung plante, einen Teil der Technologie bis zum Ende des Haushaltsjahres 2017 zu aktualisieren. ⓘ
Externe USB-Diskettenlaufwerke funktionieren als USB-Massenspeichergeräteklasse. Windows 10 hat den Treiber für interne Diskettenlaufwerke entfernt, die ein anderes Gerät sind. Externe USB-Diskettenlaufwerke funktionieren weiterhin. ⓘ
Die Boeing 747-400-Flotte von British Airways verwendete bis zu ihrer Ausmusterung im Jahr 2020 3,5-Zoll-Disketten, um Avioniksoftware zu laden. ⓘ
Speichern-Symbol
Lange nach dem Verschwinden von Diskettenlaufwerken in den meisten modernen PCs ist die Diskette, meist als 3,5-Zoll-Diskette, weiterhin auf fast allen Betriebssystemen und vielen Anwendungsprogrammen als Symbol, englisch Icon, für das Speichern von Dateien zu finden. Dadurch, dass jüngere Menschen oft die Zeit der Diskettenlaufwerke auf Computern nicht erlebt haben, kennen sie Disketten teilweise nur als das Speichern-Symbol in Menüs und Symbolleisten. Zusammen mit dem Aufkommen von 3D-Druckern hat sich daraus der Witz entwickelt, in dem der Vater eine Diskette in der Hand hält und der Sohn dies sinngemäß mit den Worten kommentiert: „Cool, du hast das Speichern-Symbol ausgedruckt!“ ⓘ
Obwohl es bereits in den 2000er Jahren immer wieder Versuche gab, die Diskette als das Speichern-Symbol durch etwas Moderneres abzulösen, findet sie sich auch 2019 noch in z. B. Microsoft Office. ⓘ
Gestaltung
Struktur
8-Zoll- und 5¼-Zoll-Disketten
Die 8-Zoll- und 5¼-Zoll-Disketten enthalten ein magnetisch beschichtetes rundes Kunststoffmedium mit einem großen kreisförmigen Loch in der Mitte für die Spindel eines Laufwerks. Das Medium befindet sich in einer quadratischen Kunststoffhülle, die an beiden Seiten eine kleine längliche Öffnung hat, damit die Köpfe des Laufwerks Daten lesen und schreiben können, und in der Mitte ein großes Loch, damit sich das magnetische Medium durch Drehen aus dem mittleren Loch heraus drehen kann. ⓘ
Im Inneren der Abdeckung befinden sich zwei Lagen Stoff, zwischen denen das magnetische Medium eingebettet ist. Das Gewebe soll die Reibung zwischen dem Medium und der äußeren Abdeckung verringern und von der Platte abgeriebene Schmutzpartikel auffangen, damit sie sich nicht auf den Köpfen ablagern. Die Abdeckung besteht in der Regel aus einem einteiligen Blatt, das doppelt gefaltet ist und dessen Laschen zusammengeklebt oder punktgeschweißt sind. ⓘ
Eine kleine Kerbe an der Seite der Platte zeigt an, dass sie beschreibbar ist, was durch einen mechanischen Schalter oder einen Fototransistor darüber erkannt wird; ist sie nicht vorhanden, kann die Platte beschrieben werden; bei der 8-Zoll-Platte ist die Kerbe abgedeckt, um das Schreiben zu ermöglichen, während bei der 5¼-Zoll-Platte die Kerbe offen ist, um das Schreiben zu ermöglichen. Ein Band kann über die Kerbe gelegt werden, um den Modus der Platte zu ändern. Es wurden Stanzvorrichtungen verkauft, um schreibgeschützte Disketten in beschreibbare umzuwandeln und das Beschreiben der unbenutzten Seite von einseitigen Disketten zu ermöglichen; solche modifizierten Disketten wurden als Flippy Disks bekannt. ⓘ
Ein weiteres LED/Photo-Transistor-Paar, das sich in der Nähe der Plattenmitte befindet, erkennt das Indexloch einmal pro Umdrehung in der Magnetplatte; es wird verwendet, um den Winkelanfang jeder Spur zu erkennen und um festzustellen, ob sich die Platte mit der richtigen Geschwindigkeit dreht oder nicht. Frühe 8-Zoll- und 5¼-Zoll-Platten hatten physische Löcher für jeden Sektor und wurden als Hard-Sectored-Platten bezeichnet. Spätere Soft-Sektor-Platten haben nur ein Indexloch, und die Sektorposition wird vom Platten-Controller oder von Low-Level-Software anhand von Mustern bestimmt, die den Beginn eines Sektors markieren. Im Allgemeinen werden zum Lesen und Schreiben beider Arten von Festplatten dieselben Laufwerke verwendet, nur die Festplatten und Controller unterscheiden sich. Einige Betriebssysteme, die Soft-Sektoren verwenden, wie z. B. Apple DOS, nutzen das Indexloch nicht, und den für solche Systeme konzipierten Laufwerken fehlt oft der entsprechende Sensor; dies war hauptsächlich eine Maßnahme zur Einsparung von Hardwarekosten. ⓘ
3½-Zoll-Platte
Der Kern der 3½-Zoll-Diskette ist derselbe wie bei den beiden anderen Disketten, aber auf der Vorderseite befinden sich nur ein Etikett und eine kleine Öffnung zum Lesen und Schreiben von Daten, die durch den Shutter geschützt wird - eine federbelastete Metall- oder Kunststoffabdeckung, die beim Eintritt in das Laufwerk zur Seite geschoben wird. Anstelle eines Lochs in der Mitte hat sie eine Metallnabe, die mit der Spindel des Laufwerks verbunden ist. Typische magnetische Beschichtungsmaterialien für 3½-Zoll-Platten sind:
- DD: 2 μm magnetisches Eisenoxid
- HD: 1,2 μm kobaltdotiertes Eisenoxid
- ED: 3 μm Bariumferrit ⓘ
Zwei Löcher unten links und rechts zeigen an, ob die Diskette schreibgeschützt ist und ob es sich um eine High-Density-Diskette handelt; diese Löcher sind so weit voneinander entfernt wie die Löcher in gelochtem A4-Papier, so dass schreibgeschützte High-Density-Disketten in Standard-Ringordner eingeklippt werden können. Die Abmessungen des Diskettengehäuses sind nicht ganz quadratisch: Die Breite ist etwas geringer als die Tiefe, so dass es unmöglich ist, die Diskette seitlich in einen Laufwerksschacht einzulegen (d. h. um 90 Grad von der korrekten Shutter-First-Ausrichtung gedreht). Eine diagonale Kerbe oben rechts stellt sicher, dass die Diskette in der richtigen Ausrichtung in das Laufwerk eingelegt wird - also nicht verkehrt herum oder mit dem Etikett voran - und ein Pfeil oben links zeigt die Einlegerichtung an. Das Laufwerk verfügt in der Regel über eine Taste, die bei Betätigung die Diskette mit unterschiedlicher Kraft auswirft, wobei die Diskette durch die Feder des Verschlusses ausgeworfen wird. Bei IBM-PCs, Commodores, Apple II/IIIs und anderen Nicht-Apple-Macintosh-Maschinen mit Standard-Diskettenlaufwerken kann eine Diskette jederzeit manuell ausgeworfen werden. Das Laufwerk verfügt über einen Diskettenwechselschalter, der erkennt, wenn eine Diskette ausgeworfen oder eingelegt wird. Das Versagen dieses mechanischen Schalters ist eine häufige Ursache für die Beschädigung von Disketten, wenn eine Diskette gewechselt wird und das Laufwerk (und damit das Betriebssystem) dies nicht bemerkt. ⓘ
Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung von Disketten ist ihre Anfälligkeit; selbst in einem geschlossenen Kunststoffgehäuse ist das Diskettenmedium sehr empfindlich gegenüber Staub, Kondensation und extremen Temperaturen. Wie alle magnetischen Speichermedien ist auch die Diskette anfällig für Magnetfelder. Leere Disketten wurden mit einer Reihe von Warnhinweisen versehen, die den Benutzer davor warnen, sie gefährlichen Bedingungen auszusetzen. Eine grobe Behandlung oder das Entfernen der Platte aus dem Laufwerk, während sich das magnetische Medium noch dreht, kann zu Schäden an der Platte, dem Laufwerkskopf oder den gespeicherten Daten führen. Andererseits wurde die 3½-Zoll-Diskette von Donald Norman, einem Experten für Mensch-Computer-Interaktion, für ihre mechanische Benutzerfreundlichkeit gelobt:
Ein einfaches Beispiel für ein gutes Design ist die 3½-Zoll-Magnetdiskette für Computer, ein kleiner Kreis aus magnetischem Floppy-Material, der von hartem Kunststoff umschlossen ist. Frühere Typen von Disketten hatten diese Kunststoffhülle nicht, die das magnetische Material vor Missbrauch und Beschädigung schützt. Eine verschiebbare Metallabdeckung schützt die empfindliche magnetische Oberfläche, wenn die Diskette nicht in Gebrauch ist, und öffnet sich automatisch, wenn die Diskette in den Computer eingelegt wird. Die Diskette hat eine quadratische Form: Es gibt offenbar acht Möglichkeiten, sie in den Computer einzulegen, von denen nur eine richtig ist. Was passiert, wenn ich es falsch mache? Ich versuche, die Diskette seitlich einzulegen. Ah, daran hat der Designer gedacht. Eine kleine Untersuchung zeigt, dass das Gehäuse nicht wirklich quadratisch ist: Es ist rechteckig, also kann man keine längere Seite einführen. Ich versuche es rückwärts. Die Diskette läßt sich nur zum Teil einschieben. Kleine Vorsprünge, Vertiefungen und Aussparungen verhindern, dass die Diskette verkehrt herum eingeführt werden kann: Von den acht Möglichkeiten, die Diskette einzuführen, ist nur eine richtig, und nur diese passt. Eine hervorragende Konstruktion. ⓘ
Betrieb
Ein Spindelmotor im Laufwerk dreht den magnetischen Datenträger mit einer bestimmten Geschwindigkeit, während ein schrittmotorbetriebener Mechanismus die magnetischen Lese-/Schreibköpfe radial entlang der Oberfläche der Diskette bewegt. Sowohl für den Lese- als auch für den Schreibvorgang ist es erforderlich, dass sich der Datenträger dreht und der Kopf den Datenträger berührt, was ursprünglich durch eine Magnetspule für die Diskette erreicht wurde. Spätere Laufwerke hielten die Köpfe außer Kontakt, bis ein Hebel an der Vorderseite gedreht wurde (5¼-Zoll) oder die Platte vollständig eingelegt war (3½-Zoll). Um Daten zu schreiben, wird Strom durch eine Spule im Kopf geschickt, während sich das Medium dreht. Das Magnetfeld des Kopfes richtet die Magnetisierung der Partikel direkt unterhalb des Kopfes auf dem Datenträger aus. Wenn der Strom umgekehrt wird, richtet sich die Magnetisierung in die entgegengesetzte Richtung aus und kodiert ein Bit der Daten. Um Daten zu lesen, induziert die Magnetisierung der Partikel in den Medien eine winzige Spannung in der Kopfspule, wenn sie unter ihr hindurchlaufen. Dieses kleine Signal wird verstärkt und an den Diskettencontroller gesendet, der die Impulsströme vom Datenträger in Daten umwandelt, sie auf Fehler überprüft und sie an das Host-Computersystem sendet. ⓘ
Formatieren
Eine leere, nicht formatierte Diskette hat eine Beschichtung aus magnetischem Oxid ohne magnetische Ordnung der Partikel. Bei der Formatierung werden die Magnetisierungen der Partikel so ausgerichtet, dass sie Spuren bilden, die jeweils in Sektoren unterteilt sind, so dass der Controller Daten korrekt lesen und schreiben kann. Die Spuren sind konzentrische Ringe um das Zentrum, mit Zwischenräumen zwischen den Spuren, in die keine Daten geschrieben werden; zwischen den Sektoren und am Ende der Spur sind Lücken mit Auffüllbytes vorgesehen, um leichte Geschwindigkeitsschwankungen im Laufwerk auszugleichen und eine bessere Interoperabilität mit Laufwerken zu ermöglichen, die an andere ähnliche Systeme angeschlossen sind. ⓘ
Jeder Datensektor hat einen Header, der die Position des Sektors auf der Platte angibt. Eine zyklische Redundanzprüfung (CRC) wird in die Sektorköpfe und an das Ende der Nutzdaten geschrieben, damit der Festplattencontroller mögliche Fehler erkennen kann. ⓘ
Einige Fehler sind sanft und können durch einen automatischen erneuten Leseversuch behoben werden; andere Fehler sind dauerhaft, und der Festplatten-Controller meldet dem Betriebssystem einen Fehler, wenn mehrere Versuche, die Daten zu lesen, fehlschlagen. ⓘ
Einlegen und Auswerfen
Nach dem Einlegen eines Datenträgers wird eine Sperre oder ein Hebel an der Vorderseite des Laufwerks manuell abgesenkt, um ein versehentliches Herausfallen des Datenträgers zu verhindern, die Spindelklemmnabe einzurasten und bei zweiseitigen Laufwerken den zweiten Lese-/Schreibkopf mit dem Datenträger in Eingriff zu bringen. ⓘ
Bei einigen 5¼-Zoll-Laufwerken wird beim Einlegen der Platte eine Auswurffeder zusammengedrückt und arretiert, die die Platte beim Öffnen des Verschlusses oder Hebels teilweise auswirft. Dadurch entsteht ein kleinerer konkaver Bereich, in dem Daumen und Finger die Diskette beim Herausnehmen greifen können. ⓘ
Neuere 5¼-Zoll-Laufwerke und alle 3½-Zoll-Laufwerke kuppeln die Spindel und die Köpfe automatisch ein, wenn eine Platte eingelegt wird, und umgekehrt, wenn die Auswurftaste gedrückt wird. ⓘ
Bei Apple Macintosh-Computern mit eingebauten 3½-Zoll-Diskettenlaufwerken wird die Auswurftaste durch eine Software ersetzt, die einen Auswurfmotor steuert, der nur dann auswirft, wenn das Betriebssystem nicht mehr auf das Laufwerk zugreifen muss. Der Benutzer kann das Bild des Diskettenlaufwerks in den Mülleimer auf dem Schreibtisch ziehen, um die Diskette auszuwerfen. Im Falle eines Stromausfalls oder einer Fehlfunktion des Laufwerks kann eine eingelegte Diskette manuell entfernt werden, indem eine aufgebogene Büroklammer in ein kleines Loch an der Vorderseite des Laufwerks gesteckt wird, so wie man es in einer ähnlichen Situation mit einem CD-ROM-Laufwerk tun würde. Der Sharp X68000 verfügte über 5¼-Zoll-Laufwerke mit Soft-Eject. Einige IBM-PS/2-Maschinen der letzten Generation hatten auch 3½-Zoll-Laufwerke mit Soft-Eject, für die einige DOS-Ausgaben (d.h. PC DOS 5.02 und höher) einen EJECT-Befehl boten. ⓘ
Auffinden der Spur Null
Bevor auf eine Platte zugegriffen werden kann, muss das Laufwerk seine Kopfposition mit den Plattenspuren synchronisieren. Bei einigen Laufwerken wird dies mit einem Spurnullsensor erreicht, während bei anderen der Laufwerkskopf auf eine unbewegliche Referenzfläche trifft. ⓘ
In beiden Fällen wird der Kopf so bewegt, dass er sich der Spur-Null-Position der Platte nähert. Wenn ein Laufwerk mit dem Sensor die Nullspur erreicht hat, stoppt der Kopf sofort seine Bewegung und ist korrekt ausgerichtet. Bei einem Laufwerk ohne Sensor versucht der Mechanismus, den Kopf so viele Positionen wie möglich zu bewegen, um die Spur Null zu erreichen, wobei er weiß, dass der Kopf nach Abschluss dieser Bewegung über der Spur Null positioniert wird. ⓘ
Einige Laufwerke, wie das Apple II 5¼-Zoll-Laufwerk ohne Spurnullsensor, erzeugen charakteristische mechanische Geräusche, wenn sie versuchen, die Köpfe über die Referenzfläche zu bewegen. Dieser physikalische Schlag ist verantwortlich für das Klicken des 5¼-Zoll-Laufwerks beim Booten eines Apple II und das laute Klappern seines DOS und ProDOS, wenn Plattenfehler auftraten und versucht wurde, die Spur Null zu synchronisieren. ⓘ
Auffinden von Sektoren
Alle 8-Zoll- und einige 5¼-Zoll-Laufwerke verwenden eine mechanische Methode zur Lokalisierung von Sektoren, die entweder als Hard- oder als Soft-Sektoren bezeichnet werden und für die das kleine Loch in der Ummantelung neben der Spindelöffnung vorgesehen ist. Ein Lichtstrahlsensor erkennt, wenn ein gestanztes Loch in der Platte durch das Loch im Mantel sichtbar ist. ⓘ
Bei einer Soft-Sektor-Diskette gibt es nur ein einziges Loch, das zur Lokalisierung des ersten Sektors jeder Spur verwendet wird. Die weiteren Sektoren dahinter werden dann im Takt gesucht, was eine präzise Geschwindigkeitsregulierung des Antriebsmotors erfordert. ⓘ
Bei einer Festplatte mit harten Sektoren gibt es mehrere Löcher, eines für jede Sektorreihe und ein zusätzliches Loch in der Position eines halben Sektors, das zur Anzeige des Sektors Null dient. ⓘ
Das Apple-II-Computersystem ist insofern bemerkenswert, als es keinen Indexlochsensor besaß und das Vorhandensein von harten oder weichen Sektoren ignorierte. Stattdessen wurden spezielle, sich wiederholende Datensynchronisationsmuster verwendet, die zwischen den einzelnen Sektoren auf die Platte geschrieben wurden, um dem Computer das Auffinden und die Synchronisierung mit den Daten in jeder Spur zu erleichtern. ⓘ
Die späteren 3½-Zoll-Laufwerke von Mitte der 1980er Jahre verwendeten keine Sektorindexlöcher, sondern ebenfalls Synchronisationsmuster. ⓘ
Die meisten 3½-Zoll-Laufwerke verwendeten einen Laufwerksmotor mit konstanter Geschwindigkeit und enthielten auf allen Spuren die gleiche Anzahl von Sektoren. Um mehr Daten auf einer Platte unterzubringen, verwenden einige 3½-Zoll-Laufwerke (vor allem die externen 400K- und 800K-Laufwerke von Macintosh) stattdessen einen Antriebsmotor mit variabler Geschwindigkeit, der sich langsamer dreht, wenn sich der Kopf von der Mitte der Platte weg bewegt. Dadurch können mehr Sektoren auf die längeren mittleren und äußeren Spuren geschrieben werden, wenn die Spurlänge zunimmt. ⓘ
Größen
Während die ursprüngliche IBM 8-Zoll-Diskette tatsächlich so definiert war, sind die anderen Größen im metrischen System definiert, wobei die üblichen Bezeichnungen nur grobe Annäherungen sind. ⓘ
Unterschiedliche Größen von Disketten sind mechanisch inkompatibel, und Disketten können nur in eine Laufwerksgröße passen. In der Übergangszeit zwischen den beiden Größen waren Laufwerke mit 3+1⁄2-Zoll- und 5+1⁄4-Zoll-Schächten erhältlich, die jedoch zwei verschiedene Laufwerksmechanismen enthielten. Außerdem gibt es viele subtile, meist softwarebedingte Inkompatibilitäten zwischen den beiden Größen. 5+1⁄4-Zoll-Disketten, die für Apple-II-Computer formatiert waren, konnten auf einem Commodore nicht gelesen werden und wurden als unformatiert behandelt. Als sich Computerplattformen herauszubilden begannen, wurden Versuche zur Austauschbarkeit unternommen. So konnte beispielsweise das "SuperDrive"-Laufwerk, das vom Macintosh SE bis zum Power Macintosh G3 mitgeliefert wurde, 3+1⁄2-Zoll-Disketten im IBM-PC-Format lesen, beschreiben und formatieren, aber nur wenige IBM-kompatible Computer verfügten über Laufwerke, die das umgekehrt konnten. 8-Zoll-, 5+1⁄4-Zoll- und 3+1⁄2-Zoll-Laufwerke wurden in einer Vielzahl von Größen hergestellt, von denen die meisten in standardisierte Laufwerksschächte passten. Neben den gängigen Diskettengrößen gab es auch nicht-klassische Größen für spezielle Systeme. ⓘ
8-Zoll-Diskette
Disketten des ersten Standards haben einen Durchmesser von 8 Zoll und sind durch eine flexible Kunststoffhülle geschützt. Es handelte sich um ein Nur-Lese-Gerät, das von IBM zum Laden von Mikrocode verwendet wurde. Schreib-/Lese-Disketten und ihre Laufwerke wurden 1972 verfügbar, aber erst mit der Einführung des Dateneingabesystems 3740 durch IBM im Jahr 1973 begann die Etablierung von Disketten, von IBM als Diskette 1 bezeichnet, als Industriestandard für den Informationsaustausch. Eine für dieses System formatierte Diskette speichert 242.944 Bytes. Frühe Mikrocomputer, die für technische, geschäftliche oder textverarbeitende Zwecke eingesetzt wurden, verwendeten häufig ein oder mehrere 8-Zoll-Diskettenlaufwerke als Wechselspeicher; das CP/M-Betriebssystem wurde für Mikrocomputer mit 8-Zoll-Laufwerken entwickelt. ⓘ
Die Familie der 8-Zoll-Platten und -Laufwerke wurde im Laufe der Zeit erweitert, und spätere Versionen konnten bis zu 1,2 MB speichern; viele Mikrocomputeranwendungen benötigten nicht so viel Kapazität auf einer Platte, so dass eine kleinere Platte mit preiswerteren Medien und Laufwerken machbar war. Das 5+1⁄4-Zoll-Laufwerk löste das 8-Zoll-Laufwerk in vielen Anwendungen ab und entwickelte sich zu etwa der gleichen Speicherkapazität wie das ursprüngliche 8-Zoll-Laufwerk, wobei Medien und Aufzeichnungstechniken mit höherer Dichte verwendet wurden. ⓘ
5+1⁄4-Zoll-Diskette
Der Kopfabstand eines 80-Spur-High-Density-Laufwerks (1,2 MB im MFM-Format) mit 5+1⁄4 Zoll (auch bekannt als Mini-Diskette, Mini-Diskette oder Minifloppy) ist kleiner als der eines 40-Spur-Laufwerks mit doppelter Dichte (360 KB, wenn doppelseitig), kann aber auch 40-Spur-Disketten formatieren, lesen und beschreiben, sofern der Controller Double Stepping unterstützt oder einen entsprechenden Schalter hat. 5+1⁄4-Zoll-80-Spur-Laufwerke wurden auch Hyperlaufwerke genannt. Eine leere 40-Spur-Diskette, die auf einem 80-Spur-Laufwerk formatiert und beschrieben wurde, kann ohne Probleme auf das ursprüngliche Laufwerk übertragen werden, und eine auf einem 40-Spur-Laufwerk formatierte Diskette kann auf einem 80-Spur-Laufwerk verwendet werden. Disketten, die auf einem 40-Spur-Laufwerk beschrieben und dann auf einem 80-Spur-Laufwerk aktualisiert wurden, sind auf 40-Spur-Laufwerken aufgrund der Inkompatibilität der Spurbreite nicht mehr lesbar. ⓘ
Einseitige Disketten wurden auf beiden Seiten beschichtet, obwohl es auch teurere doppelseitige Disketten gab. Der höhere Preis wurde in der Regel damit begründet, dass doppelseitige Disketten auf beiden Seiten des Mediums als fehlerfrei zertifiziert waren. Doppelseitige Datenträger konnten in einigen Laufwerken für einseitige Datenträger verwendet werden, sofern kein Indexsignal benötigt wurde. Später wurden teurere Dual-Head-Laufwerke hergestellt, die beide Seiten lesen konnten, ohne sie umzudrehen, und die sich schließlich durchsetzten. ⓘ
3+1⁄2-Zoll-Diskette
In den frühen 1980er Jahren brachten viele Hersteller kleinere Diskettenlaufwerke und -medien in verschiedenen Formaten auf den Markt. Ein Konsortium von 21 Unternehmen einigte sich schließlich auf ein 3+1⁄2-Zoll-Design, das als Micro-Diskette, Micro-Disk oder Micro-Floppy bekannt ist und einem Sony-Design ähnelt, aber verbessert wurde, um sowohl einseitige als auch doppelseitige Medien mit formatierten Kapazitäten von 360 KB bzw. 720 KB zu unterstützen. Einseitige Laufwerke wurden 1983 ausgeliefert, doppelseitige 1984. Das doppelseitige Laufwerk mit hoher Speicherkapazität von 1,44 MB (eigentlich 1440 KiB), das sich zum beliebtesten Laufwerk entwickeln sollte, wurde erstmals 1986 ausgeliefert. Die ersten Macintosh-Computer verwendeten einseitige 3+1⁄2-Zoll-Disketten, allerdings mit einer formatierten Kapazität von 400 KB. Diese wurden 1986 durch doppelseitige 800-KB-Disketten ersetzt. Die höhere Kapazität wurde bei gleicher Aufzeichnungsdichte erreicht, indem die Rotationsgeschwindigkeit der Diskette mit der Kopfposition variiert wurde, so dass die lineare Geschwindigkeit der Diskette annähernd konstant war. Spätere Macs konnten auch 1,44-MB-HD-Disketten im PC-Format mit fester Rotationsgeschwindigkeit lesen und beschreiben. Höhere Kapazitäten wurden in ähnlicher Weise von Acorns RISC OS (800 KB für DD, 1.600 KB für HD) und AmigaOS (880 KB für DD, 1,76 MiB für HD) erreicht. ⓘ
Alle 3+1⁄2-Zoll-Disketten haben in einer Ecke ein rechteckiges Loch, das, wenn es blockiert wird, die Diskette schreibunfähig macht. Ein verschiebbares Rastelement kann verschoben werden, um den Teil des rechteckigen Lochs, der vom Laufwerk erkannt wird, zu blockieren oder freizugeben. Die HD 1,44-MB-Disketten haben ein zweites, ungehindertes Loch in der gegenüberliegenden Ecke, das sie als Disketten mit dieser Kapazität kennzeichnet. ⓘ
In IBM-kompatiblen PCs sind die drei Dichten von 3+1⁄2-Zoll-Disketten abwärtskompatibel; Laufwerke mit höherer Dichte können Medien mit niedrigerer Dichte lesen, beschreiben und formatieren. Es ist auch möglich, eine Diskette mit einer geringeren Dichte zu formatieren als der, für die sie vorgesehen war, allerdings nur, wenn die Diskette zuvor mit einem Bulk Eraser gründlich entmagnetisiert wurde, da das Format mit hoher Dichte magnetisch stärker ist und die Diskette im Modus mit geringerer Dichte nicht funktioniert. ⓘ
Das Beschreiben mit anderen Dichten als denen, für die die Disketten vorgesehen waren, manchmal durch Ändern oder Bohren von Löchern, war möglich, wurde aber von den Herstellern nicht unterstützt. Ein Loch auf einer Seite einer 3+1⁄2-Zoll-Platte kann so verändert werden, dass einige Laufwerke und Betriebssysteme die Platte aus Gründen der bidirektionalen Kompatibilität oder aus wirtschaftlichen Gründen als eine Platte mit höherer oder niedrigerer Dichte behandeln. Einige Computer, wie der PS/2 und der Acorn Archimedes, ignorierten diese Löcher ganz. ⓘ
Andere Größen
Es wurden weitere kleinere Floppy-Größen vorgeschlagen, insbesondere für tragbare oder taschengroße Geräte, die ein kleineres Speichermedium benötigten. 3¼-Zoll-Disketten, die ansonsten den 5¼-Zoll-Disketten ähneln, wurden von Tabor und Dysan vorgeschlagen. 3-Zoll-Disketten, die der 3½-Zoll-Konstruktion ähneln, wurden hergestellt und eine Zeit lang verwendet, insbesondere von Amstrad-Computern und Textverarbeitungsgeräten. Eine 2-Zoll-Diskette mit der Bezeichnung Video Floppy wurde von Sony für die Verwendung mit der Mavica-Videokamera eingeführt. Eine inkompatible 2-Zoll-Diskette von Fujifilm mit der Bezeichnung LT-1 wurde im tragbaren Computer Zenith Minisport verwendet. Beide Größen hatten keinen großen Markterfolg. ⓘ
Größen, Leistung und Kapazität
Die Größe von Disketten wird häufig in Zoll angegeben, selbst in Ländern, die das metrische System verwenden, obwohl die Größe im metrischen System definiert ist. Die ANSI-Spezifikation für 3+1⁄2-Zoll-Disketten trägt zum Teil die Bezeichnung "90 mm (3,5-Zoll)", obwohl 90 mm eher 3,54 Zoll entspricht. Die formatierten Kapazitäten werden im Allgemeinen in Kilobyte und Megabyte angegeben. ⓘ
Diskettenformat | Jahr der Einführung | Formatierte Speicherkapazität | Vermarktete Kapazität |
---|---|---|---|
8-Zoll: IBM 23FD (schreibgeschützt) | 1971 | 81.664 kB | nicht kommerziell vermarktet |
8-Zoll: Memorex 650 | 1972 | 175 kB | 1,5 Megabit Vollspur |
8-Zoll: SS SD
IBM 33FD / Shugart 901 |
1973 | 242.844 kB | 3,1 Megabit unformatiert |
8-Zoll: DS SD
IBM 43FD / Shugart 850 |
1976 | 568.320 kB | 6,2 Megabit unformatiert |
5+1⁄4-Zoll (35 Spuren) Shugart SA 400 | 1976 | 87,5 KB | 110 kB |
8-Zoll DS DD
IBM 53FD / Shugart 850 |
1977 | 962-1.184 KB je nach Sektorgröße | 1,2 MB |
5+1⁄4-Zoll DD | 1978 | 360 oder 800 KB | 360 KB |
5+1⁄4-Zoll Apple Disk II (vor DOS 3.3) | 1978 | 113,75 KB (256 Byte Sektoren, 13 Sektoren/Spur, 35 Spuren) | 113 KB |
5+1⁄4-Zoll Atari DOS 2.0S | 1979 | 90 KB (128-Byte-Sektoren, 18 Sektoren/Spur, 40 Spuren) | 90 KB |
5+1⁄4-Zoll Commodore DOS 1.0 (SSDD) | 1979 | 172,5 KB | 170 KB |
5+1⁄4-Zoll Commodore DOS 2.1 (SSDD) | 1980 | 170,75 KB | 170 KB |
5+1⁄4-Zoll Apple Disk II (DOS 3.3) | 1980 | 140 KB (256 Byte Sektoren, 16 Sektoren/Spur, 35 Spuren) | 140 KB |
5+1⁄4-Zoll-Apple-Disk II (Roland Gustafssons RWTS18) | 1988 | 157,5 KB (768 Byte Sektoren, 6 Sektoren/Spur, 35 Spuren) | Spieleverlage haben privat ein eigenes DOS für Drittanbieter in Auftrag gegeben. |
3+1⁄2-Zoll HP SS | 1982 | 280 KB (256 Byte Sektoren, 16 Sektoren/Spur, 70 Spuren) | 264 KB |
5+1⁄4-Zoll Atari DOS 3 | 1983 | 127 KB (128-Byte-Sektoren, 26 Sektoren/Spur, 40 Spuren) | 130 KB |
3-Zoll | 1982 | ? | 125 KB (SS/SD),
500 KB (DS/DD) |
3+1⁄2-Zoll SS DD (bei Veröffentlichung) | 1983 | 360 KB (400 KB auf Macintosh) | 500 KB |
3+1⁄2-Zoll DS DD | 1983 | 720 KB (800 KB auf Macintosh und RISC OS, 880 KB auf Amiga) | 1 MB |
5+1⁄4-Zoll QD | 1980 | 720 KB | 720 KB |
5+1⁄4-Zoll RX50 (SSQD) | ca. 1982 | 400 KB | 400 KB |
5+1⁄4-Zoll HD | 1982 | 1.200 KB | 1,2 MB |
3-Zoll-DD | ? | ? | ? |
3-Zoll Mitsumi Quick Disk | 1985 | 128 bis 256 KB | ? |
3-Zoll-Famicom Disk System (abgeleitet von Quick Disk) | 1986 | 112 KB | 128 KB |
2-Zoll | 1989 | 720 KB | ? |
2+1⁄2-Zoll Sharp CE-1600F, CE-140F (Gehäuse: FDU-250, Medium: CE-1650F) | 1986 | drehbare Diskette mit 62.464 Bytes pro Seite (512 Byte Sektoren, 8 Sektoren/Spur, 16 Spuren, GCR (4/5) Aufzeichnung) | 2× 64 KB (128 KB) |
5+1⁄4-Zoll Senkrecht | 1986 | 100 KB pro Zoll | ? |
3+1⁄2-Zoll-HD | 1986 | 1.440 KB (1.760 KB auf dem Amiga) | 1,44 MB (2,0 MB unformatiert) |
3+1⁄2-Zoll-HD | 1987 | 1.600 KB unter RISC OS | 1,6 MB |
3+1⁄2-Zoll ED | 1987 | 2.880 KB (3.200 KB auf dem Sinclair QL) | 2,88 MB |
3+1⁄2-Zoll Floptical (LS) | 1991 | 20.385 KB | 21 MB |
3+1⁄2-Zoll-SuperDisk (LS-120) | 1996 | 120.375 MB | 120 MB |
3+1⁄2-Zoll-SuperDisk (LS-240) | 1997 | 240,75 MB | 240 MB |
3+1⁄2-Zoll HiFD | 1998/99 | ? | 150/200 MB |
Abkürzungen: SD = Single Density; DD = Double Density; QD = Quad Density; HD = High Density; ED = Extra-high Density; LS = Laser Servo; HiFD = High capacity Floppy Disk; SS = Single Sided; DS = Double Sided | |||
Die formatierte Speicherkapazität ist die Gesamtgröße aller Sektoren auf der Diskette:
Bei der vermarkteten Kapazität handelt es sich um die Kapazität, in der Regel unformatiert, des ursprünglichen Medien-OEM-Anbieters oder, im Falle von IBM-Medien, des ersten OEM danach. Andere Formate können mehr oder weniger Kapazität von denselben Laufwerken und Disketten erhalten. |
Daten werden im Allgemeinen in Sektoren (Winkelblöcke) und Spuren (konzentrische Ringe mit konstantem Radius) auf Disketten geschrieben. Das HD-Format von 3½-Zoll-Disketten verwendet beispielsweise 512 Byte pro Sektor, 18 Sektoren pro Spur, 80 Spuren pro Seite und zwei Seiten, also insgesamt 1.474.560 Byte pro Diskette. Einige Diskettencontroller können diese Parameter auf Wunsch des Benutzers variieren und so den Speicherplatz auf der Diskette erhöhen, obwohl sie auf Rechnern mit anderen Controllern möglicherweise nicht gelesen werden können. Microsoft-Anwendungen wurden beispielsweise häufig auf 3+1⁄2-Zoll-DMF-Disketten mit 1,68 MB ausgeliefert, die mit 21 statt 18 Sektoren formatiert waren; sie konnten dennoch von einem Standard-Controller erkannt werden. Auf dem IBM PC, MSX und den meisten anderen Mikrocomputerplattformen wurden Disketten im CAV-Format (Constant Angular Velocity) beschrieben, wobei sich die Diskette mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht und die Sektoren unabhängig von der radialen Position auf jeder Spur die gleiche Informationsmenge enthalten. ⓘ
Da die Sektoren eine konstante Winkelgröße haben, werden die 512 Bytes in jedem Sektor in der Nähe des Zentrums der Platte stärker komprimiert. Eine platzsparendere Technik bestünde darin, die Anzahl der Sektoren pro Spur zum äußeren Rand der Platte hin zu erhöhen, z. B. von 18 auf 30, wodurch die Menge des physischen Plattenplatzes, der für die Speicherung jedes Sektors verwendet wird, nahezu konstant bleibt; ein Beispiel dafür ist die Zonenbitaufzeichnung. Apple hat dies in den frühen Macintosh-Computern umgesetzt, indem die Platte langsamer gedreht wurde, wenn sich der Kopf am Rand befand, während die Datenrate beibehalten wurde, was 400 KB Speicherplatz pro Seite und zusätzliche 80 KB auf einer doppelseitigen Platte ermöglichte. Diese höhere Kapazität hatte jedoch einen Nachteil: Das Format verwendete einen einzigartigen Laufwerksmechanismus und Steuerschaltkreis, so dass Mac-Disketten nicht auf anderen Computern gelesen werden konnten. Apple kehrte schließlich mit seinen späteren Maschinen zur konstanten Winkelgeschwindigkeit auf HD-Disketten zurück, die immer noch einzigartig für Apple waren, da sie die älteren Formate mit variabler Geschwindigkeit unterstützten. ⓘ
Die Formatierung einer Diskette erfolgt in der Regel durch ein Dienstprogramm, das vom Hersteller des Betriebssystems zur Verfügung gestellt wird; im Allgemeinen richtet es ein Dateispeicherverzeichnissystem auf der Diskette ein und initialisiert die Sektoren und Spuren. Bereiche der Festplatte, die aufgrund von Fehlern für die Speicherung unbrauchbar sind, können gesperrt (als "fehlerhafte Sektoren" gekennzeichnet) werden, damit das Betriebssystem nicht versucht, sie zu verwenden. Dies war zeitaufwändig, so dass viele Umgebungen über eine Schnellformatierung verfügten, bei der der Fehlerprüfungsprozess übersprungen wurde. Als Disketten noch häufig verwendet wurden, wurden für gängige Computer vorformatierte Disketten verkauft. Die unformatierte Kapazität einer Diskette enthält nicht die Sektor- und Spurüberschriften einer formatierten Diskette; der Unterschied in der Speicherkapazität zwischen beiden hängt von der Anwendung des Laufwerks ab. Die Hersteller von Diskettenlaufwerken und Datenträgern geben die unformatierte Kapazität an (z. B. 2 MB für eine standardmäßige 3+1⁄2-Zoll-HD-Diskette). Es wird davon ausgegangen, dass diese Kapazität nicht überschritten werden sollte, da dies höchstwahrscheinlich zu Leistungsproblemen führt. Mit der Einführung von DMF konnten 1,68 MB auf eine 3+1⁄2-Zoll-Standarddiskette passen; danach erschienen Dienstprogramme, mit denen die Disketten entsprechend formatiert werden konnten. ⓘ
Mischungen aus dezimalen Präfixen und binären Sektorgrößen erfordern eine sorgfältige Berechnung der Gesamtkapazität. Während Halbleiterspeicher naturgemäß Zweierpotenzen bevorzugen (die Größe verdoppelt sich jedes Mal, wenn ein Adress-Pin zur integrierten Schaltung hinzugefügt wird), ist die Kapazität eines Festplattenlaufwerks das Produkt aus Sektorgröße, Sektoren pro Spur, Spuren pro Seite und Seiten (die bei Festplattenlaufwerken mit mehreren Platten größer als 2 sein können). Obwohl in der Vergangenheit auch andere Sektorgrößen bekannt waren, werden die formatierten Sektorgrößen heute fast immer auf Zweierpotenzen (256 Byte, 512 Byte usw.) festgelegt, und in einigen Fällen wird die Festplattenkapazität als Vielfaches der Sektorgröße und nicht nur in Byte berechnet, was zu einer Kombination aus dezimalen Vielfachen von Sektoren und binären Sektorgrößen führt. 1,44-MB-3+1⁄2-Zoll-HD-Platten haben beispielsweise das Präfix "M", das sich aus ihrer Kapazität von 2 880 512-Byte-Sektoren (1 440 KiB) ergibt, was weder einem dezimalen Megabyte noch einem binären Mebibyte (MiB) entspricht. Daher fassen diese Festplatten 1,47 MB oder 1,41 MiB. Die nutzbare Datenkapazität hängt vom verwendeten Plattenformat ab, das wiederum durch den FDD-Controller und dessen Einstellungen bestimmt wird. Die Unterschiede zwischen diesen Formaten können zu Kapazitäten von etwa 1300 bis 1760 KiB (1,80 MB) auf einer Standard-3+1⁄2-Zoll-High-Density-Diskette führen (und bis zu fast 2 MB mit Dienstprogrammen wie 2M/2MGUI). Die Techniken mit der höchsten Kapazität erfordern eine viel engere Abstimmung der Laufwerkskopfgeometrie zwischen den Laufwerken, was nicht immer möglich und unzuverlässig ist. Das LS-240-Laufwerk unterstützt beispielsweise eine Kapazität von 32 MB auf standardmäßigen 3+1⁄2-Zoll-HD-Platten, doch handelt es sich dabei um eine Einmal-Schreibtechnik, für die ein eigenes Laufwerk erforderlich ist. ⓘ
Die maximale Rohübertragungsrate von 3+1⁄2-Zoll-ED-Diskettenlaufwerken (2,88 MB) beträgt nominell 1.000 Kilobit/s, das sind etwa 83 % der Geschwindigkeit einer Single-Speed-CD-ROM (71 % einer Audio-CD). Dies entspricht der Geschwindigkeit der sich unter dem Lesekopf bewegenden Rohdatenbits; die tatsächliche Geschwindigkeit ist jedoch aufgrund des für Kopfzeilen, Lücken und andere Formatfelder verwendeten Platzes etwas geringer und kann durch Verzögerungen bei der Suche zwischen den Tracks noch weiter reduziert werden. ⓘ
Eigenschaften
Datenübertragungsrate
5,25″-HD- und 8″-Disketten rotieren üblicherweise mit 360 min−1, 5,25″-DD-, 3″- und 3,5″-Disketten mit 300 min−1. ⓘ
Bei SD-Disketten werden die Datenbits mit einer Baudrate von 125 kHz (8″ mit 250 kHz), bei DD-Disketten mit 250 kHz (8″ mit 500 kHz), bei HD-Disketten 500 kHz und bei ED-Disketten mit 1 MHz auf die Diskette geschrieben. Dies ergibt Bruttodatenraten von 15625 Byte/s, 31250 Byte/s, 62500 Byte/s und 125000 Byte/s. ⓘ
Da sich auf den Spuren nicht nur Daten, sondern auch Steuerdaten befinden und Sicherheitsabstände zwischen den Sektoren eingehalten werden müssen, damit bei leichten Abweichungen der Rotationsgeschwindigkeit der Folgesektor nicht beschädigt wird, ist die erreichbare Nettodatenrate einer Spur deutlich geringer. ⓘ
Name | Modulations- frequenz |
Datenrate (brutto) |
Sektoren pro Spur |
Drehzahl | Datenrate (netto) |
Spuren | Spurabstand | Kapazität (SS / DS) ⓘ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
8″ SD | 250 kHz FM | 31250 Byte/s | 26× 128 Byte | 360 min−1 | 19968 Byte/s (64 %) | 74 | 1⁄48″ | 240,5 / 481 KiByte |
8″ DD | 500 kHz MFM | 61250 Byte/s | 26× 256 Byte | 360 min−1 | 39936 Byte/s (64 %) | 74 | 1⁄48″ | 481 / 962 KiByte |
5,25″/3,5″ DD | 250 kHz MFM | 31250 Byte/s | 26× 128 Byte | 300 min−1 | 16640 Byte/s (53 %) | 40 | 1⁄48″ | 130 / 260 KiByte |
5,25″/3,5″ DD | 250 kHz MFM | 31250 Byte/s | 16× 256 Byte | 300 min−1 | 20480 Byte/s (66 %) | 80 | 1⁄96″ | 320 / 640 KiByte |
5,25″/3,5″ DD | 250 kHz MFM | 31250 Byte/s | 9× 512 Byte | 300 min−1 | 23040 Byte/s (74 %) | 80 | 1⁄96″ / 1⁄135″ | 360 / 720 KiByte |
5,25″/3,5″ DD | 250 kHz MFM | 31250 Byte/s | 5× 1024 Byte | 300 min−1 | 25600 Byte/s (82 %) | 80 | 1⁄96″ / 1⁄135″ | 400 / 800 KiByte |
5,25″ HD | 500 kHz MFM | 62500 Byte/s | 15× 512 Byte | 360 min−1 | 46080 Byte/s (73 %) | 80 | 1⁄96″ | 600 / 1200 KiByte |
3,5″ HD | 500 kHz MFM | 62500 Byte/s | 18× 512 Byte | 300 min−1 | 46080 Byte/s (73 %) | 80 | 1⁄135″ | 720 / 1440 KiByte |
Für das Lesen einer gesamten Diskette kommen noch die Spurwechselzeiten hinzu. Dies reduziert die effektive Datenrate typischerweise um ein weiteres Drittel (doppelseitige Diskette, Kopfumschaltung schnell genug) bis um die Hälfte. Die effektive Lesegeschwindigkeit einer DD-Diskette lag damit bei ca. 15 KByte/s, die einer HD-Diskette bei ca. 30 KByte/s. ⓘ
Lebensdauer
Obwohl manche Hersteller von HD-Disketten mit einer theoretischen Lebensdauer von bis zu 100 Jahren warben, ist dieser Wert nur bei der Lagerung unter spezifischen Umweltbedingungen erreichbar. Wenn sie entsprechend gegen Wärme, Sonne und Magnetismus abgeschirmt ist, sollten Lagerzeiten von 10 bis 30 Jahren möglich sein. Disketten geringerer Schreibdichte sind erfahrungsgemäß bei trockener Lagerung jahrzehntelang haltbar. Zum Schutz vor Verschmutzung werden 5,25″- und 8″-Disketten üblicherweise in einer Papier- oder Kartontasche aufbewahrt, die zum Lieferumfang der Diskette gehört. Bei ständiger Benutzung werden Disketten aufgrund des mechanischen Schreib- und Lesekopfes im Diskettenlaufwerk stärker belastet. Im ungünstigsten Fall weisen Disketten bereits nach ein bis zwei Jahren Defekte auf. Ein weiteres Risiko besteht in der Lagerung von Disketten in einer feucht-warmen Umgebung, die wie bei allen magnetischen Datenträgern die Bildung von Pilzen begünstigt. Pilze können ebenso den Schreib-/Lesekopf verunreinigen wie die Ablösung der Beschichtung bei älteren Disketten. Letzteres ist herstellerabhängig und bei genauer Betrachtung der Oberfläche sind derartige Veränderungen oft schon vorher sichtbar. Der Schreib-/Lesekopf kann meist mit einer Alkohollösung wieder gereinigt werden. Es gibt auch spezielle Reinigungsdisketten. ⓘ
Diskettenlaufwerke
3,5″-Diskettenlaufwerk mit integriertem Kartenleser ⓘ
Anschlusskabel für 5,25″- (Stecker links) und 3,5″-Diskettenlaufwerke (Stecker in der Mitte) in IBM-kompatiblen PCs ⓘ
Verwendbare Dateisysteme (Beispiele)
Nicht jedes Dateisystem kann auf jedem Datenträger eingesetzt werden. Während z. B. FAT12 für Disketten entwickelt wurde und auch auf Festplattenpartitionen bis 16 MiB (bis ca. 1980er Jahre) eingesetzt werden konnte, kam mit FAT16 die Definition von Zylindern hinzu. Obwohl bei den damals üblichen einseitig beschichteten Festplatten deren Zylinder jeweils identisch mit der Spur sind, setzen die FAT16/32- und NTFS-Treiber zumindest die Unterstützung von Zylindern in der Steuerelektronik des Laufwerks voraus. Solche Dateisysteme sind deshalb – im Gegensatz zur Elektronik der Solid-State-Drives, die explizit als Festplattenersatz konstruiert wurden – ohne eine unterstützende Steuerelektronik nicht zu Disketten abwärtskompatibel. Diese kam erst mit den späten Laufwerken der SuperDisk- und Zip-Disketten zum Einsatz. ⓘ
Dateisystem | primär unterstützte Betriebssysteme ⓘ |
---|---|
FAT12 | DOS, Windows, Atari TOS |
ext2 | Linux |
UFS | BSD-Familie, Solaris |
HFS | MacOS |
AFFS | AmigaOS |
In der Praxis hat die große Verbreitung von DOS- und Windows-Betriebssystemen dazu geführt, dass FAT12 das dominierende Dateisystem auf Disketten ist. FAT12 wird auf den meisten anderen Betriebssystemen als kompatibles Dateiformat für den Dateiaustausch unterstützt. Auch besondere Geräte mit Diskettenlaufwerken, wie Schreibmaschinen (vgl. Brother LW-Reihe) oder Keyboards und spätere Floppyemulatoren unterstützen FAT12. ⓘ