Введение
Логическое и физическое расположение данных на дискете.
Floppy disk format and density refer to the logical and physical layout of data stored on a floppy disk. Since their introduction, there have been many popular and rare floppy disk types, densities, and formats used in computing, leading to much confusion over their differences. In the early 2000s, most floppy disk types and formats became obsolete, leaving the 3 1/2 inch disk, using an IBM PC compatible format of 1440 KB, as the only remaining popular format. Different floppy disk types had different recording characteristics, with varying magnetic coercivity (measured in oersteds, or in modern SI units in amperes per meter), ferrite grain size, and tracks per inch (TPI). TPI was not a part of the physical manufacturing process; it was a certification of how closely tracks of data could be spaced on the medium safely. The term density has a double meaning for floppy disks. Originally, single density and double density indicated a difference in logical encoding on the same type of physical media: FM for single, and MFM for double. Subsequent use of the term "density" referred to physical characteristics of the media, with MFM assumed to be the logical format used. GCR was also used on some platforms, but typically in a "double" density form. 8 and 5 1/4 inch floppy disks were available with both soft sectoring and hard sectoring. Because of the similarity in magnetic characteristics between some disk types, it was possible to use an incorrectly certified disk in a soft sectored drive. Quad density 5 1/4 inch disks were rare, so it was not uncommon to use higher quality double density disks, which were usually capable of sustaining the 96 TPI formatting of quad density, in drives such as the Commodore 8050. Disks were available in both single and double sided forms, with double sided formats providing twice the storage capacity. Like TPI, "double sided" was mostly a certification indicator, as the magnetic media was usually recordable on both sides. Many (but not all) certified "double sided" 8 and 5 1/4 inch floppies had an index hole on both sides of the disk sleeve to make them usable as flippy disks. A combination floppy disk and optical disc, known as a Floptical disk exists. The size of a 3 1/2 inch (90 mm) disk, they are capable of holding close to 20.8 MB, but need a special drive.
Формат и плотность дискеты относятся к логической и физической организации данных, хранящихся на дискете. С момента их появления существовало множество популярных и редких типов дискет, плотностей и форматов, используемых в вычислительной технике, что приводило к путанице в их различиях. В начале 2000-х годов большинство типов и форматов дискет устарели, оставив 3,5-дюймовую дискету, использующую совместимый с IBM PC формат объемом 1440 КБ, как единственный широко распространенный формат. Различные типы дискет имели разные характеристики записи, включая различную магнитную коэрцитивность (измеряемую в оерстедах или в современных единицах СИ в амперах на метр), размер ферритовых зерен и количество дорожек на дюйм (TPI). TPI не являлось частью физического производственного процесса; это была сертификация, определяющая, насколько плотно дорожки данных могли быть расположены на носителе без риска повреждения. Термин "плотность" имеет двойное значение для дискет. Изначально одинарная и двойная плотность указывали на разницу в логическом кодировании на одном и том же типе физического носителя: FM для одинарной и MFM для двойной. В дальнейшем термин "плотность" стал относиться к физическим характеристикам носителя, при этом предполагалось, что логическим форматом является MFM. GCR также использовался на некоторых платформах, но обычно в форме "двойной" плотности. 5,25- и 8-дюймовые дискеты были доступны как с мягким, так и с жестким секторированием. Из-за схожести магнитных характеристик некоторых типов дисков можно было использовать дискету с неправильной сертификацией в дисководе с мягким секторированием. Четырехплотные 5,25-дюймовые дискеты были редкостью, поэтому часто использовались более качественные двухплотные дискеты, которые обычно могли поддерживать форматирование 96 TPI, характерное для четырехплотных дисков, в дисководах, таких как Commodore 8050. Дискеты были доступны в одностороннем и двустороннем исполнении, причем двусторонние форматы обеспечивали вдвое большую емкость хранения. Как и TPI, "двусторонний" в основном являлся сертификационным показателем, поскольку магнитный носитель обычно был пригоден для записи с обеих сторон. Многие (но не все) сертифицированные "двусторонние" 5,25- и 8-дюймовые дискеты имели индексное отверстие с обеих сторон защитной оболочки, что позволяло использовать их как флиппи-диски. Существует гибридный носитель, сочетающий дискету и оптический диск, известный как Floptical. Имея размер 3,5-дюймовой (90 мм) дискеты, они способны хранить около 20,8 МБ, но требуют специальный дисковод.
Floppy disk format and density refer to the logical and physical layout of data stored on a floppy disk. Since their introduction, there have been many popular and rare floppy disk types, densities, and formats used in computing, leading to much confusion over their differences. In the early 2000s, most floppy disk types and formats became obsolete, leaving the 3 1/2 inch disk, using an IBM PC compatible format of 1440 KB, as the only remaining popular format. Different floppy disk types had different recording characteristics, with varying magnetic coercivity (measured in oersteds, or in modern SI units in amperes per meter), ferrite grain size, and tracks per inch (TPI). TPI was not a part of the physical manufacturing process; it was a certification of how closely tracks of data could be spaced on the medium safely. The term density has a double meaning for floppy disks. Originally, single density and double density indicated a difference in logical encoding on the same type of physical media: FM for single, and MFM for double. Subsequent use of the term "density" referred to physical characteristics of the media, with MFM assumed to be the logical format used. GCR was also used on some platforms, but typically in a "double" density form. 8 and 5 1/4 inch floppy disks were available with both soft sectoring and hard sectoring. Because of the similarity in magnetic characteristics between some disk types, it was possible to use an incorrectly certified disk in a soft sectored drive. Quad density 5 1/4 inch disks were rare, so it was not uncommon to use higher quality double density disks, which were usually capable of sustaining the 96 TPI formatting of quad density, in drives such as the Commodore 8050. Disks were available in both single and double sided forms, with double sided formats providing twice the storage capacity. Like TPI, "double sided" was mostly a certification indicator, as the magnetic media was usually recordable on both sides. Many (but not all) certified "double sided" 8 and 5 1/4 inch floppies had an index hole on both sides of the disk sleeve to make them usable as flippy disks. A combination floppy disk and optical disc, known as a Floptical disk exists. The size of a 3 1/2 inch (90 mm) disk, they are capable of holding close to 20.8 MB, but need a special drive.
Секторная разделение
Форматированная емкость диска всегда меньше, чем "сырая" неформатированная емкость, указанная производителем диска, поскольку часть каждой дорожки используется для идентификации секторов и для промежутков (пустых областей) между секторами и в конце дорожки. В дисках с жесткой секторацией форматов 8 и 5 1/4 дюйма каждая дорожка разделена на определенное количество секторов, определяемое при изготовлении диска. В магнитной среде пробиваются отверстия для указания начала каждого сектора (в области ближе к центру диска, чем область, используемая для магнитной записи). Дополнительное отверстие пробивается рядом с одним из отверстий сектора для обозначения начала дорожки. Датчик в накопителе обнаруживает отверстия в магнитной среде, когда они совпадают с отверстием в защитной оболочке диска. Данные обычно записываются с фиксированной скоростью в битах в секунду, с очень небольшими отклонениями из-за допусков компонентов, поэтому, зная номинальную скорость вращения диска, можно рассчитать, сколько градусов займет заданное количество байтов при записи. На практике скорость вращения двигателя варьируется, особенно между разными накопителями, что приводит к тому, что эти байты занимают большее количество градусов дорожки при высокой скорости вращения двигателя или меньшее количество градусов при низкой скорости. При низкоуровневом форматировании диска с мягкой секторацией каждая дорожка записывается количеством байтов, рассчитанным на размещение в пределах 360 градусов при максимальной ожидаемой скорости вращения двигателя. Специальные битовые шаблоны записываются непосредственно перед местом, где должен начинаться сектор, и служат идентификаторами, аналогичными пробитым отверстиям, используемым в дисках с жесткой секторацией. Таким образом, полная совокупность пробитых отверстий не требуется, и сохраняется только одно отверстие для обозначения начала дорожки (в дисках 3 1/2 дюйма используется установочный штифт вместо отверстия). Если двигатель вращается медленнее, чем максимально допустимая скорость, что обычно и происходит, данные поместятся в пределах менее чем 360 градусов, что приведет к появлению промежутка в конце дорожки. Кроме того, если сектор будет перезаписан на накопителе, работающем быстрее, чем при форматировании дорожки, новые данные будут больше (занимать больше градусов вращения), чем исходный сектор. Поэтому при форматировании между секторами необходимо оставлять промежуток, чтобы перезаписанный сектор мог быть больше, не перезаписывая следующий сектор. Commodore Amiga использовала необычный формат, который приблизился к "сырой" (неформатированной) емкости диска, устранив промежутки между секторами и упростив идентификационные данные. Это означало, что отдельные секторы нельзя было перезаписать; Amiga просто перезаписывала всю дорожку.
Односторонний, двойной плотности
Форматируемые значения емкости основаны на полученном количестве логических секторов и объеме данных в байтах, который они могут содержать, то есть они зависят от физических параметров и модуляции, но не зависят от конкретной файловой системы. Иногда дискеты суперформатируются для использования большего количества дорожек или секторов на дорожку, чтобы вместить немного больше данных. Некоторые дистрибутивы Linux, основанные на дискетах, используют такие методы. Для целей сравнения форматируемые емкости, представленные в этом разделе, предполагают стандартную геометрию диска, поддерживаемую распространенными операционными системами в их конфигурации по умолчанию. Максимально используемая емкость зависит от файловой системы и конфигурации и всегда меньше форматируемой емкости, поскольку файловая система занимает часть доступных секторов для служебных структур. Большинство дискет, используемых в ПК, используют формат файловой системы FAT12, который устанавливает определенные практические параметры для логической геометрии, чтобы быть распознанными всеми операционными системами. Иногда диски могут использовать более экзотическую файловую систему. SSDD изначально обозначал одностороннюю дискету двойной плотности, формат (обычно 5 1/4 дюйма) дискет, которые обычно могли содержать 35–40 дорожек по девять секторов размером 512 байт (или 18 секторов по 256 байт) каждый. Использовалась только одна сторона диска, хотя некоторые пользователи обнаружили, что пробивание дополнительных отверстий в оболочке диска позволяет создать "переворачиваемую" дискету, которую можно было вручную перевернуть для хранения дополнительных данных на обратной стороне. Односторонние диски начали устаревать после выпуска IBM PC DOS 1.1 в 1982 году, который добавил поддержку двухсторонних дискет емкостью 320 КБ для IBM 5150 PC. В 1983 году PC DOS 2.0 увеличила емкость форматирования до 180 КБ для односторонних и 360 КБ для двухсторонних дискет, используя 9 вместо 8 секторов на дорожку.
Известные форматы логических дисков
В течение 1970-х и 1980-х годов использовалось множество различных форматов дисков, зависящих от аппаратной платформы. Переменными параметрами были размер носителей (номинально 8 дюймов, 5 1/4 дюймов, 3 1/2 дюймов и другие), способ кодирования данных на носителях (FM, MFM, M²FM, GCR), количество дорожек на диске, одно- или двустороннее исполнение, число секторов в каждой дорожке, а также использование жесткого или мягкого сектора. Даже физически взаимозаменяемые носители могли оказаться неработоспособными из-за особенностей организации данных на диске.