Unitatea de dischetă este un dispozitiv electromecanic folosit pentru citirea și scrierea datelor stocate pe dischete, care rotește discul magnetic flexibil din interiorul dischetei și poziționează capetele magnetice de citire/scriere în dreptul pistelor de pe suprafața de înregistrare.
Unitățile de dischetă au fost folosite pe scară largă din anii 1970 până în anii 1990, mai ales în calculatoare personale, stații de lucru, sisteme de afaceri și echipamente specializate, permițând încărcarea programelor, transferul fișierelor, distribuția software-ului, pornirea sistemelor și realizarea de copii de siguranță pe suporturi detașabile.
Terminologie
În română, termenul „unitate de dischetă” desemnează dispozitivul care citește și scrie dischete. Termenii englezești corespunzători sunt floppy disk drive, abreviat frecvent FDD, și diskette drive. Discheta este mediul de stocare detașabil, iar unitatea de dischetă este dispozitivul care accesează acel mediu.
Deosebirea dintre cele două noțiuni este importantă. O dischetă poate fi transportată, arhivată sau introdusă în altă unitate, în timp ce unitatea de dischetă rămâne perifericul care rotește suportul și execută operațiile de citire și scriere. Brevetul IBM pentru unitatea de dischetă descrie explicit un dispozitiv în care cartușul magnetic interschimbabil este introdus, centrat, cuplat la rotație și adus în contact funcțional cu un ansamblu de cap magnetic.
Istoric
IBM 23FD și proiectul Minnow
Originea unității de dischetă se află în proiectele IBM de la sfârșitul anilor 1960. În 1967, la laboratorul IBM din San Jose, Alan Shugart i-a atribuit lui David L. Noble dezvoltarea unui sistem ieftin pentru încărcarea microcodului în controlerul IBM 3330 „Merlin”. Proiectul a primit numele de cod „Minnow”.
IBM a livrat primele unități 23FD „Minnow” în 1971. Acestea foloseau dischete flexibile de 8 inci, inițial numai pentru citire și aveau o capacitate de aproximativ 80 KB, echivalentă cu circa 3.000 de cartele perforate, 23FD fiind primul sistem comercial de dischetă și unitate de dischetă.
Brevetul american pentru unitatea IBM, acordat în 1972, descrie un mecanism în care cartușul magnetic interschimbabil este introdus într-un ghidaj, centrat, prins de un mecanism de rotație și apoi încărcat lângă un ansamblu de cap magnetic printr-un actuator. Aceste elemente, suport detașabil, rotație controlată și cap magnetic poziționat, definesc arhitectura de bază a unităților de dischetă.
Unități citire/scriere și formatul de 8 inci
Primele unități IBM au fost orientate spre încărcarea de microcod și date de control. În 1972, Memorex a introdus o unitate cu citire și scriere de 8 inci, iar această etapă a contribuit la transformarea dischetei într-un mediu de stocare mai general, nu doar într-un suport de distribuție numai pentru citire.
Unitățile de 8 inci au fost folosite în sisteme mainframe, minicalculatoare, sisteme de introducere a datelor și alte echipamente de afaceri. Dimensiunea lor mare le-a făcut potrivite pentru echipamente profesionale ale anilor 1970, dar mai puțin potrivite pentru calculatoarele personale compacte care au apărut ulterior.
Formatul de 5,25 inci
Pe măsură ce calculatoarele au devenit mai mici, unitățile de 8 inci au devenit prea voluminoase pentru sisteme de birou. Shugart Associates a anunțat în 1976 unitatea SA400 „Minifloppy”, destinată dischetelor de 5,25 inci, ca răspuns la o cerere a Wang Laboratories pentru o unitate mai mică și mai ieftină.
indică pentru SA400 o capacitate de 110 KB și un preț OEM de 390 de dolari, cu 45 de dolari pentru zece dischete. descrie SA400 ca unitate introdusă în 1976 pentru citirea și stocarea informațiilor pe dischete de 5,25 inci.
Formatul de 5,25 inci s-a răspândit în microcalculatoare și calculatoare personale. IBM PC, introdus în 1981, putea fi configurat cu două unități de dischetă, astfel încât utilizatorii foloseau frecvent o unitate pentru aplicație și cealaltă pentru date.
Formatul de 3,5 inci
Sony a introdus primele unități și dischete de 3,5 inci în 1981. Computer History Museum notează că adoptarea formatului de către Hewlett-Packard în 1982 a fost importantă pentru impunerea lui în fața altor formate concurente de microdischete.
Unitățile de 3,5 inci lucrau cu dischete introduse în carcase rigide, mai bine protejate mecanic decât dischetele de 8 inci și 5,25 inci. IBM a introdus în 1986 formatul de 3,5 inci de 1,44 MB, care a devenit cel mai cunoscut format de dischetă pentru calculatoarele personale din anii 1990.
Principiu de funcționare
Unitatea de dischetă rotește discul magnetic din interiorul dischetei și deplasează capul sau capetele magnetice la pista necesară. Britannica descrie datele ca fiind dispuse pe piste concentrice, iar unitatea ca un ansamblu de capete magnetice și mecanism de rotație pentru citire sau scriere.
În timpul scrierii, capul magnetic modifică starea magnetică a unor regiuni de pe suprafața discului. În timpul citirii, capul detectează variațiile magnetice existente și le transformă în semnale interpretate de electronica unității și de controlerul sistemului. Acest principiu este comun stocării magnetice pe disc, iar brevetul IBM pentru unitatea de dischetă descrie aducerea discului flexibil lângă ansamblul capului magnetic pentru accesul la date.
Accesul la date este aleatoriu la nivel de piste și sectoare, nu strict secvențial ca la banda magnetică. Capul se deplasează radial între piste, iar discul se rotește pentru ca sectorul dorit să ajungă în dreptul capului. Organizarea pe piste concentrice este menționată de Britannica, iar existența mecanismului de poziționare a capului este confirmată de brevetele și documentațiile tehnice pentru unitățile de dischetă.
Componente principale
O unitate de dischetă conține un mecanism de rotație, unul sau mai multe capete magnetice, un mecanism de poziționare a capului, senzori și circuite de control. Britannica confirmă existența capetelor magnetice și a mecanismului de rotație, iar brevetul IBM pentru unitate descrie ghidajul cartușului, centarea, cuplarea la rotație și încărcarea discului lângă capul magnetic.
Motorul de rotație
Motorul de rotație învârte discul magnetic din interiorul dischetei. În brevetul IBM, cartușul este centrat și prins de un mecanism de rotație atunci când unitatea este închisă, ceea ce permite rotirea controlată a mediului magnetic în fața capului de citire/scriere.
Capetele magnetice
Capetele magnetice sunt componentele care realizează citirea și scrierea datelor. Unitățile pentru o singură față accesează o singură suprafață a dischetei, iar unitățile pentru două fețe pot accesa ambele suprafețe. Britannica menționează unitatea de dischetă ca ansamblu de capete magnetice și mecanism de rotație, iar brevetul IBM descrie ansamblul capului magnetic folosit pentru accesul la discul flexibil.
Mecanismul de poziționare
Mecanismul de poziționare deplasează capul de citire/scriere de la o pistă la alta. Un brevet pentru mecanismul de poziționare al unei unități de dischetă descrie transformarea rotației unui motor pas cu pas în mișcare liniară a căruciorului capului de citire/scriere, prin intermediul unui mecanism de tip capstan și bandă.
Poziționarea corectă a capului era importantă pentru compatibilitatea dintre dischete scrise într-o unitate și citite în alta. Dacă mecanismul de poziționare era dereglat sau dacă formatarea era diferită, o dischetă putea deveni greu de citit pe alte unități, mai ales între sisteme sau generații diferite.
Electronica și controlerul
Electronica unității gestionează semnalele de citire/scriere și comenzile mecanice, iar controlerul de dischetă coordonează operații precum selectarea unității, pornirea motorului, poziționarea capului și transferul datelor către sistemul gazdă. În sistemele IBM PC și compatibile, controlerul de dischetă a devenit o componentă standard a arhitecturii de stocare pe dischetă.
În sistemele timpurii, interfața unității și controlerul depindeau de producător. Standardizarea treptată a formatelor și a interfețelor a permis creșterea compatibilității, dar dischetele au rămas influențate de densitate, format logic, sistem de operare și controler.
Tipuri de unități
Unități de 8 inci
Unitățile de 8 inci au fost primele unități comerciale de dischetă. IBM 23FD „Minnow”, livrată în 1971, folosea dischete flexibile numai pentru citire de 8 inci și avea o capacitate de aproximativ 80 KB. Sistemul a fost destinat încărcării de microcod și de date de control în echipamente IBM.
Aceste unități au fost folosite în sisteme mainframe, minicalculatoare și sisteme de afaceri, înainte ca formatele mai mici să devină dominante. Computer History Museum menționează evoluția capacităților de 8 inci către aproximativ 500 KB și 1,2 MB în anii 1970.
Unități de 5,25 inci
Unitățile de 5,25 inci au fost dezvoltate pentru sisteme mai mici și mai ieftine decât cele care foloseau unități de 8 inci. Shugart SA400, introdusă în 1976, este una dintre unitățile care au contribuit decisiv la răspândirea formatului în microcalculatoare.
Formatul de 5,25 inci a fost comun în calculatoarele personale ale anilor 1980. IBM a introdus în 1984 un format de înaltă densitate de 5,25 inci, cu capacitate de 1,2 MB, dar unitățile de 3,5 inci au devenit ulterior mai răspândite în calculatoarele personale.
Unități de 3,5 inci
Unitățile de 3,5 inci au devenit dominante în anii 1990. Ele foloseau dischete mai compacte, protejate de o carcasă rigidă și de un obturator, iar formatul IBM de 1,44 MB din 1986 a devenit cel mai cunoscut format pentru calculatoarele personale.
În perioada târzie, au fost produse și unități externe de 3,5 inci conectate prin USB, folosite pentru accesarea dischetelor pe calculatoare fără unitate internă. Această utilizare este legată de menținerea accesului la arhive, date vechi și sisteme moștenite.
Utilizare în calculatoare personale
Înainte ca hard diskurile să devină ieftine și comune, unitatea de dischetă era una dintre componentele principale ale multor calculatoare personale. Un sistem putea porni de pe o dischetă, putea încărca programe de pe alta și putea salva datele utilizatorului pe un suport separat.
IBM notează că primul IBM PC putea fi configurat cu două unități de dischetă, iar utilizatorii foloseau frecvent una pentru aplicație și cealaltă pentru date. Această configurație era practică în sistemele fără hard disk, deoarece sistemul de operare, programul și fișierele utilizatorului puteau fi gestionate pe medii separate.
Unitățile de dischetă au fost folosite și pentru instalarea programelor, distribuirea actualizărilor, rularea utilitarelor de diagnostic și pornirea sistemelor. IBM leagă răspândirea dischetelor de distribuția software-ului și de apariția unei industrii software independente de producătorii de hardware.
Interfețe și compatibilitate
Unitățile de dischetă comunică cu sistemul gazdă printr-o interfață și printr-un controler. Controlerul transformă comenzile sistemului în operații fizice, precum pornirea motorului, deplasarea capului, citirea unei piste sau scrierea unui sector. Brevetul IBM pentru unitate confirmă separarea funcțiilor mecanice, introducere, centrare, rotație, poziționare a capului, care trebuie coordonate electronic.
Compatibilitatea depindea de mai mulți factori: dimensiunea fizică a dischetei, densitatea, numărul de fețe, schema de formatare, sistemul de fișiere și controlerul. Din acest motiv, două dischete de aceeași dimensiune nu erau automat interschimbabile între toate sistemele.
Limitări
Unitățile de dischetă aveau capacitate redusă și viteză de transfer mică în comparație cu hard diskurile, mediile optice și dispozitivele flash apărute ulterior. IBM notează că dischetele au fost înlocuite treptat de CD-ROM-uri, DVD-uri, carduri de memorie, memorii USB și stocare în cloud, pe măsură ce nevoile de capacitate și transfer au crescut.