Floppy's en Floppy-disk drives

De Floppy disk

In 1967 ontwikkelde David Noble van IBM de 8 Inches Floppy Disk Drive (FDD) die toen nog "memory disk" heette.
De diskette was nog niet in een beschermhoes verpakt en was niet zo betrouwbaar.
In 1971 werdt de verbeterde versie van de 8" FDD in de model 360 Computers van IBM toegepast.
De diskdrive was read only (alleen lezen).
Dat wil zeggen de computer gebruikt de diskdrive om op te starten (boot ROM).


De uitvinding staat echter op naam van de Japanse Doctor Y. Nakamatsu. IBM kocht zijn patent en betaalde hem voor zijn uitvinding.
Op het Internet wordt beweerd,dat "Al Shugart
in dienst van IBM in 1971
de 8 inches drive heeft
uitgevonden".
Dat is niet waar!
Al Shugart heeft mij in 2005 een mail gestuurd. Hij schrijft:
in 1969 was ik niet meer in
dienst van IBM. De floppydrive was al in gebruik als opstart-ROM.
Michael Jordan
(Original)
Het medium (de floppy disk) is een buigzame kunststof schijf. Het kunststof materiaal heet Mylar. Aan beide kanten van de schijf is een magnetische laag aangebracht. Men noemt dit in het Engels de coating van de diskette. De coatinglaag bestaat hoofdzakelijk uit ijzeroxide. Ijzeroxide is een ander woord voor roest. De kleur is bruin tot donkerbruin.
Het schijfje is op zijn beurt weer ingepakt in een soort envelop met uitsparingen voor de lees en schrijfkop.
In het midden is het gat waar de motor de schijf vastklemt en in het hoesje kan rond draaien. Boven het grote gat in het midden ziet men nog een klein gaatje. Dit wordt het sectorgaatje genoemd. 8 inches Floppy van de TRS-80 Model II Dit model heeft een sectorgat. De sectorindeling wordt bij deze diskette softwarematig gedaan, soft sector. Dat wil zeggen, dat het besturingssysteem bepaalt hoeveel sectoren gebruikt worden. Er zijn ook diskettes met 8 of meer sectorgaatjes. In dit geval spreekt men over hard sector. De hardware bepaalt door het aantal gaatjes waar een sector begint!
De uitsparing aan de onderkant geeft de mogelijkheid om de diskette tegen overschrijven te beveiligen. Daarvoor moet de uitsparing met een zwarte sticker worden afgeplakt.Voor de detectie van de sector en de schrijfbeveiliging wordt gebruik gemaakt van een LED als signaalgever en een LDR als ontvanger.
De eerste exemplaren waren 8 " ( " staat voor Inches ) groot en hadden een opslagcapaciteit van 128 KB. In het algemeen is het zo dat de opslagcapaciteit in grote mate bepaald wordt door de kwaliteit van de ijzeroxidelaag. Hoe beter de laag is, hoe hoger de informatiedichtheid. Dit wordt uitgedrukt in TPI. De 8 " floppys hadden 48 TPI. TPI staat voor Track Per Inches of wel aantal concentrische sporen per inches) De eerste floppy werd enkelzijdig gebruikt. In het Engels SS Single Sided.
TRS-80 Model II
De TRS-80 Model II microcomputer van de firma Tandy had in de maximale opstelling de mogelijkheid van vier 8 " loopwerken. Ieder station had een opslagcapaciteit van 512 KB. Bij elkaar gerekend 2 MB aan ruimte voor programma's en data.

De Lees/schrijfkop maakt fysiek contact met het medium. Daardoor ontstaat op den duur slijtage op de diskette.
Een ander nadeel van het fysiek contact is, dat het toerental niet al te hoog mag zijn, waardoor de diskette te warm zou worden. Warmte is de vijand van magnetische velden. Als een medium te warm wordt, verdwijnen de magnetische velden en daarmee de data.

De manier van dataopslag was in eerste instantie de FM methode, maar werd spoedig ingeruild tegen de MFM methode. De MFM methode wordt nog steeds gebruikt.

De Mini Floppy!

In 1973 start Alan Shugart zijn eigen onderneming, de Shugart Associates.
In 1976, Al Shugart werkte niet meer in zijn bedrijf, ontwikkelt Jim Adkisson, een ingenieur van Shugart Associates in opdracht van de computerfirma WANG de eerste 5.¼" floppy disk drive. De SA400 verovert in korte tijd de markt.
De prijs voor de SA400 was 390US$.
De eerste floppy's hadden een capaciteit van 80KB tot 110KB. De Minifloppy was een feit.
Reclame foto van de SA400
Shugart kon de productie zowat niet aan. Ieder ander merk, die de diskdrive na ging bouwen betoonde wel met klem dat hun loopwerken Shugart compatible waren.

Omdat vaste schijven nog onbetaalbaar waren voor microcomputers werden de floppyloopwerken veel ingezet. Het was mogelijk om vier FDD's aan een computer aan te sluiten.
5.¼ Inches diskette
De Apple II, de Tandy TRS-80 en de Commodore waren de eerste die gebruik maakten van de mini floppy.
De diskette werd nog enkelzijdig gebruikt en werkte met sectoren van 256 Bytes. Met gebruik van 9 sectoren leverde dat 80KB.
De eerste mini floppy's die IBM gebruikte in de PC/XT computers hadden een opslagcapaciteit van 360 KB door gebruik te maken van 9 sectoren en 40 sporen.Deze drive werkte met 300 RPM. Met de komst van de AT-Computer van IBM, werd gebruik gemaakt van 15 sectoren en 80 sporen (tracks), waardoor de capaciteit opliep naar 1,2 MB,bij een snelheid van 360 omwentelingen per minuut.

De Microfloppy!

In 1980 verrast de firma Sony de wereld met een 3.½ " floppyloopwerk de wereld. Behalve dat de Floppydrive kleiner is, is de disk in een hardplastic verpakking ondergebracht. Deze constructie behoedt de floppy disk voor beschadiging en vervuiling. De 3.½ " Diskette wordt echter niet meer zo veel gebruikt.
3.½ inche FDD


Jumper (doorverbinding) Diskettestations zijn middels een bandkabel (flat cable) die 34 aders breed is met de controller op het moederbord verbonden. De processor op zijn beurt houdt via IRQ 6 contact met de controller. Waren het in het verleden vier FDD's die op een controller werden aangesloten, zo zijn het nu nog maar twee. In de meeste gevallen wordt er echter nog maar één floppy drive aangesloten. Om aan te geven wat de volgorde van de diskdrives zijn, werd er voorheen op de diskdrive een jumper geplaatst 0,1,2 en 3. Daar is men gemakshalve van afgestapt en jumpert nu iedere disk drive als nummer twee.

De hedendaagse bandkabels hebben echter een kabelselectie. Door een stukje kabel om te draaien ontvangt de computer verkeerde informatie. In dit geval detecteert de controller dat het om drive nummer een gaat, terwijl de jumperinstelling op de drive voor nummer twee is. Mocht er een tweede drive worden aangesloten, dan gebruikt het loopwerk het rechter gedeelte van de kabel. De controller ziet dan terecht dat het nu om drive twee gaat. Op de foto is de verstoring in de kabel goed als kabelselectie te herkennen. Men noemt dit ook een twist, of een twist cable.
In het verleden werden zowel een 5 ½ als ook een 3 ½ " disk drive in de computer geplaatst.
Diskless PC Gezien er echter niemand nog software op een 5 ½" diskette aanlevert verdween ook de noodzaak voor de montage van de Mini Disk. Zo zal ook het 3 ½ " loopwerk verdwijnen gezien iedereen voor het aanleveren van software CD's of DVD's gebruikt. Op de foto links is de HP e-PC afgebeeld die zonder floppy drive wordt geleverd.
Bandkabel voor twee floppydrives
De bandkabel op de foto laat een rode markering zien. Dit is ader nummer 1. Op de aansluiting van de bandkabel aan de diskettedrive is ook een 1 terug te vinden. Voor het gemak is het goed om te onthouden, dat de rode draad altijd naar de voedingsstekker van het loopwerk wijst. Dit is de mini Molex of wel Berg-connector.
Aansluiting van de bandkabel
Schema van een 3.5 diskette 3.5 inches diskettes zijn in twee uitvoeringen op de markt. Links onder de 720 KB diskette en rechts de 1.44 Mb diskette. De HD Floppy is te herkennen aan het extra gat (rechts onder) dat aangeeft dat het een High Density diskette is.


720KB en 1.44 MB diskettes


Een diskette bevat een aantal tracks ( sporen ).
Deze sporen worden van buiten naar binnen genummerd. Het buitenste spoor heet track 0. Het binnenste is dan track 39. Op de buitenste track bevindt zich de MBR met alle belangrijke gegevens over de inhoud van de diskette. Het aantal sporen wordt door het aantal stappen wat de steppemotor kan maken bepaald. De steppemotor plaatst de magneetkop (lees / schrijfkop) boven het spoor.
De disk is onderverdeeld in een aantal sectoren .
Het aantal sectoren is softwarematig te bepalen. De diskettes zijn dan ook soft sectored. Het aantal tracks en sectoren bepaalt met de sectorgrootte de opslagcapaciteit.
Een sector is 512 Bytes groot.

Stel een diskette heeft 40 tracks en 9 sectoren en wordt aan twee kanten gebruikt!
512 Bytes keer 40 tracks bij 9 sectoren leveren tweezijdig 368.640 Bytes.
512 * 40 * 9 * 2
Deelt men de 368.640 Bytes door 1024 (Kilo Byte) dan is de uitkomst 360 KB.

1 KiloByte is 1024 Bytes! 368640/1024=360!

Indeling van een Disk
De volgende diskettes zijn te onderscheiden:


Maten Tracks Sectors KB MBRPMTPI

5 ¼" DS DD 40 tracks 9 sectors 360 KB30048
5 ¼" DS HD 80 tracks15 sectors1,2 MB36096

3 ½" DS DD 80 tracks 9 sectors 720 KB300135
3 ½" DS HD 80 tracks18 sectors1,44 MB300135
3 ½" DS HD DMF 80 tracks21 sectors1,76 MB300135
3 ½" DS ED 160 tracks18 sectors2,88 MB300135

DSDDDouble Sided Double Density
DSHDDouble Sided High Density
DMFDistribution Media Format
EDExtended Density IBM





DMF werd voor het eerst door Microsoft gebruikt, toen de organisatie Windows 95 uitbracht.Windows 95 werd nog op diskette uitgeleverd.

Doordat DMF gebruikt werd, waren de floppys niet te kopiëren. Men kwam ruimte te kort! Het Distribution Media Format is een formaat dat niet door het DOS-programma Format kan worden uitgevoerd. DMF wordt wel door DOS herkend. Een DMF geformatteerde diskette kan gewoon gelezen en geschreven worden. DMF maakt gebruik van het feit dat de sectoren softwarematig worden bepaald. De aantal tracks (sporen) worden door de steppe motor van de lees/schrijfkop van de diskdrive bepaald.
Op het Internet zijn diverse programma's te vinden die het mogelijk maken om een diskette DMF te formatteren.

Extended Density is een format van IBM. De steppemotor van de FDD van IBM maakt hierbij 160 stappen in plaats van 80. Behalve IBM gebruikte niemand deze techniek.


FAT 12

FAT 12 is het filesysteem voor floppy drives en oude Hard Disken.
Zoals FAT 12 al laat vermoeden is het een 12 Bit’s adressering systeem.
Het bereik van een 12 Bit Binair systeem is 4 K.

Cluster

Met FAT 12 zijn dus 4096 clusters te adresseren, mits de capaciteit van de diskette dit toelaat.
Clusters op hun beurt zijn de kleinst mogelijke plaatsen waar informatie op een diskette kan worden weggeschreven. De diskettes van nu maken gebruik van clusters ter grootte van een sector.512 Bytes! Alle informatie die wordt weggeschreven op een diskette wordt dus in clusters opgeslagen.
Is de cluster niet groot genoeg voor de informatie, dan wordt de volgende gebruikt.
Is de informatie kleiner dan een cluster , dan is de rest van de cluster niet meer bruikbaar en noemt men dit Slack Space.
Een 1.44 MB diskette heeft 80 x 18 x 2 = 2880 clusters.
Uitleg:
80 sporen ( tracks ) keer 18 sectoren en dit aan beide kanten. Iedere sectortrack bevat een cluster.

2 MB Diskette
Veel leveranciers van micro floppy diskettes drukken 2 MB op de diskette. De 2 MB is de ongeformatteerde opslagcapaciteit van een HD diskette. Als deze diskette standaard is geformatteerd, is de beschikbare ruimte 1,44 MB.

ZIP drives

De ZIP drive is een product van de firma IOMEGA en was bedoeld als vervanger van de diskette en of als back-upmedium.

ZIP diskette De ZIP diskettes zijn in principe de zelfde diskettes als de floppy diskettes behalve dat de steppemotor van de lees en schrijfkop vele honderden malen meer stappen maakt dan de lees en schrijfkoppen van de floppy.Er zijn verschillende uitvoeringen van de ZIP drive. 100 MB, 250 MB en 750 MB drives behoren tot het assortiment van IOMEGA.
Inbouw Zip drive De ZIP drive neemt dezelfde ruimte in als een disketteloopwerk. De aansturing is echter anders. Zip drives worden op de IDE of de SCSI aansluiting van het moederbord aangesloten.

Voor externe toepassingen waren of zijn ZIP drives ook op de parallel printer aansluiting te gebruiken. Er zijn ook USB, USB 2 en externe SCSI uitvoeringen. Snel werkt het niet, maar het is zonder meer een snelle oplossing om gegevens te kopiëren of veilig te stellen. IOMEGA heeft ook een 1GB variant met de naam JAZZ drive.
Extern Zip drive

Samenvatting:


  • IBM introduceert de 8 Inches Drive.


  • Shugart komt met de 5 ¼" Disk Drive.


  • Sony ontwikkelt de 3 ½" Floppy Drive.


  • Floppy's zijn van Mylar met een ijzeroxide coating.


  • 3 ½" Floppy's zijn er in twee uitvoeringen 720 KB en 1.44 MB.


  • DMF staat voor Distribution Media Format.


  • Een cluster van een diskette is standaard 512 Bytes.


  • Een sector van een diskette is standaard 512 Bytes.


  • De capaciteit van een diskette is sporen x sector x zijde x sectorgrootte.


  • Het toerental van de drives is normaal 300 RPM.


  • Het aantal sectoren is softwarematig in te stellen.


  • Het aantal sporen wordt door de steppe motor bepaalt.


  • Slack space is ongebruikte ruimte binnen een cluster.


  • FAT staat voor File Alocation Table.


  • Diskettes gebruiken FAT 12.


  • Diskettes gebruiken de MFM methode om data op te slaan.


  • ZIP drives zijn speciale diskdrives met een hoge opslagcapaciteit.


  • Disk drives maken gebruik van een 34-aderige bandkabel.


  • Als er twee FDD's worden aangesloten zit er een twist in de kabel.


  • De gekleurde ader van het bandkabel moet aan de kant van de Bergconnector zitten.


  • De gekleurde ader van het bandkabel moet op pin nummer één worden aangesloten.


  • IRQ 6 is voor de Floppy Disk Controller.



  • Bij nul fouten doorgaan