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フロッピーディスクまたはフロッピーディスケット（通称フロッピー、ディスケット、ディスク）は、回転するディスクからほこりの粒子を取り除く布で裏打ちされた正方形またはほぼ正方形のプラスチック製の筐体に収められた、薄くて柔軟な磁気記憶媒体のディスクで構成されるディスクストレージの一種です。最も人気のある（そして市販されている）フロッピーディスクは、8インチ、5¼インチ、および3½インチのフロッピーディスクの3つです。[1]フロッピーディスクには、コンピューターやその他のデバイスに接続されている、または内部にあるフロッピーディスクドライブ（FDD）にディスクを挿入すると、読み書きできるデジタルデータが保存されます。[2]
1971年にIBMが発明・製造した最初のフロッピーディスク[3]のディスク直径は8インチ（203.2 mm）でした。[4]その後、5¼インチ（133.35 mm）、そして3½インチ（88.9 mm）が、21世紀初頭までデータの保存と転送の一般的な形式になりました。[5] 3½インチのフロッピーディスクは、外付けUSBフロッピーディスクドライブで引き続き使用できます。5¼インチ、8インチ、その他のサイズのフロッピーディスク用のUSBドライブはほとんど存在しません。一部の個人や組織は、フロッピーディスクからデータを読み取ったり転送したりするために、古い機器を使い続けています。
フロッピーディスクは20世紀後半の文化で非常に一般的であったため、多くの電子機器やソフトウェアプログラムは、スキューモーフィックデザインの一種として、21世紀に入ってもフロッピーディスクに似た保存アイコンを使用し続けています。フロッピーディスクドライブは、特に旧式の産業用コンピュータ機器ではまだ限られた用途がありますが、 USBフラッシュドライブ、メモリカード、光ディスク、ローカルコンピュータネットワークやクラウドストレージを通じて利用できるストレージなど、はるかに大きなデータストレージ容量とデータ転送速度を備えたデータストレージ方法に取って代わられました。
歴史
ドライブに挿入された8 インチ フロッピー ディスク(前面の
3.5 インチ フロッピー ディスクはスケールとして表示)
1960年代後半に開発された最初の商用フロッピーディスクは、直径8インチ（203.2 mm）でした。[4] [5] 1971年にIBM製品のコンポーネントとして市販され、1972年からはドライブとディスクの両方がMemorexなどによって別々に販売されました。[6]これらのディスクと関連ドライブは、 IBMやMemorex、 Shugart Associates、Burroughs Corporationなどの他の企業によって製造および改良されました。[7]「フロッピーディスク」という用語は1970年には早くも印刷物に登場しており、[8] IBMが1973年に最初のメディアをType 1 Disketteとして発表したにもかかわらず、業界では「フロッピーディスク」または「フロッピー」という用語が使用され続けました。
1976年、シュガート・アソシエイツ社は5¼インチフロッピーディスクドライブを発表しました。1978年までに、このようなドライブを製造するメーカーは10社を超えました。[9]フロッピーディスクには、ハードセクター版とソフトセクター版、差分マンチェスター符号化方式（DM）、修正周波数変調方式（MFM）、M 2 FM、グループ符号化記録方式（GCR）など、競合するフォーマットがありました。ほとんどの用途で5¼インチフォーマットが8インチフォーマットに取って代わり、ハードセクターディスクフォーマットは姿を消しました。DOSベースのPCで最も一般的な5¼インチフォーマットの容量は、MFM符号化を使用した両面倍密度（DSDD）フォーマットの360KB（368,640バイト）でした。[10]
1984年、IBMはPC/ATで1.2MB（1,228,800バイト）の両面5¼インチフロッピーディスクを発表しましたが、あまり普及することはありませんでした。IBMは1986年にコンバーチブルラップトップコンピュータで720KBの倍密度3½インチマイクロフロッピーディスクの使用を開始し、1987年にはIBMパーソナルシステム/2 （PS/2）ラインで1.44MB（1,474,560バイト）の高密度バージョンを採用しました。これらのディスクドライブは、古いPCモデルに追加できました。1988年、YE Dataは2.88MBの両面拡張密度（DSED）ディスケット用のドライブを発表しました。これはIBMの最上位PS/2および一部のRS/6000モデル、ならびに第2世代のNeXTcubeおよびNeXTstationで使用されました。しかし、このフォーマットは標準規格の欠如と1.44MBドライブへの移行により市場での成功は限られていました。[11]
1980年代前半を通じて、5¼インチフォーマットの限界が明らかになった。もともと8インチフォーマットよりも実用的になるように設計されたが、大きすぎると考えられるようになっていた。記録媒体の品質が向上するにつれて、データをより小さな領域に保存できるようになった。[12]いくつかの解決策が開発され、2インチ、2½インチ、3インチ、3¼インチ、[13] 3½インチ、4インチ（およびソニーの90 mm × 94 mm（3.54インチ × 3.70インチ）ディスク）のドライブがさまざまな会社から提供された。[12]それらはすべて、古いフォーマットに比べていくつかの利点があった。たとえば、ヘッドスロットの上にスライド式の金属製（後にプラスチック製になることもある）シャッターが付いた堅牢なケースで、繊細な磁気媒体をほこりや損傷から保護するのに役立つ。また、スライド式の書き込み保護タブは、以前のディスクで使用されていた粘着タブよりもはるかに便利だった。5¼インチフォーマットの確立された市場により、[12] 1983年に多くのメーカーが導入したソニーデザインの派生型は、その後急速に採用され、1988年までに3½インチは5¼インチを売り上げで上回りました。[14]
一般的に、後期型のフロッピー ディスクには内部のフロッピー ディスクを囲む堅固なケースが付いていますが、それでもフロッピー ディスクという用語はそのまま残りました。
1980 年代の終わりまでに、5¼ インチ ディスクは 3½ インチ ディスクに取って代わられました。この間、PC には両方のサイズのドライブが搭載されることが多くなりました。1990 年代半ばまでに、3½ インチ ディスクがフロッピー ディスクの主流となり、5¼ インチ ドライブは事実上姿を消しました。3½ インチ ディスクの利点は、容量が大きく、物理的サイズが小さく、ケースが頑丈で、汚れやその他の環境リスクからよりよく保護されることです。
有病率
フロッピー ディスクは、1980 年代から 1990 年代にかけて、ソフトウェアの配布、データの転送、バックアップの作成にパーソナル コンピュータで使用されるようになり、一般的になりました。ハード ディスクが一般の人々に手頃な価格で提供されるようになる前は、[注 1]フロッピー ディスクはコンピュータのオペレーティング システム(OS) の保存によく使用されていました。当時のほとんどの家庭用コンピュータには、読み取り専用メモリ(ROM)に基本的な OS とBASIC が保存されており、より高度な OS をフロッピー ディスクから読み込むオプションがありました。
1990年代初頭までに、ソフトウェアのサイズが増大し、WindowsやAdobe Photoshopなどの大きなパッケージには12枚以上のディスクが必要になりました。1996年には、推定50億枚の標準フロッピーディスクが使用されていました。[15]
既存の 3.5 インチ設計を強化する試みとして、1990 年代後半にSuperDiskが開発されました。これは、非常に狭いデータ トラックと高精度のヘッド ガイダンス メカニズムを使用し、容量は 120 MB [16]で、標準の 3.5 インチ フロッピーとの下位互換性がありました。SuperDiskと他の高密度フロッピー ディスク製品の間でフォーマット戦争が一時的に起こりましたが、最終的には記録可能な CD/DVD、ソリッド ステート フラッシュ ストレージ、そして最終的にはクラウド ベースのオンライン ストレージによって、これらのリムーバブル ディスク フォーマットはすべて時代遅れになりました。外付けUSBベースのフロッピー ディスク ドライブは現在でも使用でき、多くの最新システムでは、このようなドライブからの起動用にファームウェアがサポートされています。
他のフォーマットへの段階的な移行
1990 年代半ばには、 Iomega Zip ディスクのような、機械的に互換性のない高密度フロッピー ディスクが導入されました。独自フォーマット間の競争と、ディスクを使用するコンピュータ用に高価なドライブを購入する必要があるため、採用は限られていました。場合によっては、ドライブの大容量バージョンがリリースされ、メディアが元のドライブと下位互換性がないため、市場への浸透がさらに失敗し、新規採用者と既存採用者に分かれました。消費者は、実証されていない急速に変化する技術に高額な投資をすることに慎重だったため、どの技術も確立された標準にはなりませんでした。
Apple は1998 年に CD-ROM ドライブを搭載し、フロッピー ドライブを搭載していないiMac G3を発表しました。iMac には書き込み可能なリムーバブル メディア デバイスが付属していなかったため、USB 接続のフロッピー ドライブがアクセサリとして人気を博しました。
記録可能な CD は、容量が大きく、既存の CD-ROM ドライブと互換性があり、再書き込み可能な CDとパケット書き込みの登場により、フロッピー ディスクと同様の再利用性があるため、代替手段として宣伝されました。しかし、CD-R/RW は主にアーカイブ メディアのままであり、小さな更新を可能にするパケット書き込みの共通標準がなかったため、メディア自体でデータを交換したりファイルを編集したりするためのメディアではありませんでした。磁気光ディスクなどの他の形式は、フロッピー ディスクの柔軟性と大容量を兼ね備えていましたが、コストのためにニッチなままでした。大容量で下位互換性のあるフロッピー テクノロジは一時期人気が高まり、オプションとして販売されたり、標準の PC に含まれたりしましたが、長期的には、その使用は専門家や愛好家に限られていました。
フラッシュベースのUSB サムドライブは、従来のファイルシステムとフロッピーディスクの一般的な使用シナリオすべてをサポートする、実用的で人気のある代替品となりました。他のソリューションとは異なり、導入を妨げる新しいドライブタイプや特別なソフトウェアは必要ありませんでした。必要なのは、すでに一般的なUSB ポートだけです。
21世紀における使用法
2002年、ほとんどのメーカーは、ファイル転送や緊急時の起動デバイスに対するユーザーの需要、および使い慣れたデバイスを持っていることによる一般的な安心感を満たすために、フロッピーディスクドライブを標準装備として提供していました。[17]この時までに、フロッピードライブの小売価格は約20ドル（2023年には34ドルに相当）に下がっていたため、システムからデバイスを省略する経済的インセンティブはほとんどありませんでした。その後、USBフラッシュドライブとBIOSブートの広範なサポートにより、メーカーと小売業者は、標準装備としてのフロッピーディスクドライブの入手性を徐々に減らしました。2003年2月、大手パーソナルコンピュータベンダーの1つであるDellは、フロッピードライブがDell Dimensionホームコンピュータにプリインストールされなくなると発表しましたが、選択可能なオプションとして引き続き利用可能であり、アフターマーケットOEMアドオンとして購入可能でした。[18] 2007年1月までに、店頭で販売されるコンピュータのわずか2％にフロッピーディスクドライブが内蔵されていました。[19]
フロッピー ディスクは、他の起動可能なメディアをサポートしていない老朽化したシステムでの緊急起動やBIOSアップデートに使用されます。これは、ほとんどの BIOS およびファームウェアプログラムが起動可能なフロッピーディスクから実行できるためです。BIOS アップデートが失敗したり破損したりした場合は、フロッピー ドライブを使用して回復を実行できる場合があります。音楽業界や演劇業界では、標準のフロッピー ディスクを必要とする機器が今でも使用されています (シンセサイザー、サンプラー、ドラム マシン、シーケンサー、照明コンソールなど)。プログラマブル機械や産業用ロボットなどの産業オートメーション機器にはUSB インターフェイスがない場合があり、その場合はデータとプログラムはディスクからロードされるため、産業環境では破損する可能性があります。この機器は、コストや継続的な可用性の要件により交換できない場合があります。既存のソフトウェア エミュレーションと仮想化では、USB デバイス用のドライバーがないカスタマイズされたオペレーティング システムが使用されているため、この問題を解決できません。ハードウェア フロッピー ディスク エミュレーターを作成して、フロッピー ディスク コントローラーをフラッシュ ドライブに使用できる USB ポートに 接続することができます。
2016年5月、米国会計検査院は、連邦政府機関内の旧式コンピュータシステムのアップグレードまたは交換の必要性を扱った報告書を発表した。この文書によると、8インチフロッピーディスクで動作する古いIBMシリーズ/1ミニコンピュータは、依然として「米国の核戦力の運用機能」を調整するために使用されている。政府は、2017年度末までに一部の技術を更新する予定だった。[20] [21]日本政府での使用は2024年に終了した。[22]
Windows 10とWindows 11にはフロッピーディスクドライブ（内蔵・外付け）用のドライバーは付属していません。ただし、Microsoftが提供する別のデバイスドライバーで引き続きサポートされます。[23]
ブリティッシュ・エアウェイズの ボーイング747-400機隊は、2020年に退役するまで、航空電子機器ソフトウェアのロードに3.5インチのフロッピーディスクを使用していました。[24]
1983年からフロッピーディスク事業を展開してきたソニーは、2011年3月をもって3.5インチフロッピーディスク全6機種の国内販売を終了した。[25]これをフロッピーディスクの終焉と見る向きもある。[26]新規フロッピーディスクメディアの生産は終了したが、[27]在庫品の販売と使用は少なくとも2026年までは継続すると予想される。[28]
遺産
20年以上もの間、フロッピーディスクは主に外部の書き込み可能な記憶装置として使われてきました。1990年代以前のほとんどのコンピューティング環境はネットワーク化されておらず、フロッピーディスクはコンピュータ間でデータを転送する主な手段であり、非公式にはスニーカーネットと呼ばれていました。ハードディスクとは異なり、フロッピーディスクは手で触れたり見たりすることができ、初心者でもフロッピーディスクだと識別できました。これらの要因により、3.5インチのフロッピーディスクの絵は、データを保存するためのインターフェースのメタファーになりました。2024年の時点で[update]、物理的なフロッピーディスクはほとんど使われなくなっていますが、ファイルの保存に関連するユーザーインターフェース要素では、ソフトウェアによってフロッピーディスクのシンボルがまだ使用されています。[28]このようなソフトウェアの例には、 LibreOffice、Microsoft Paint、WordPadなどがあります。
デザイン
構造
8インチおよび5¼インチディスク
8 インチおよび 5¼ インチのフロッピー ディスクには、磁気コーティングされた円形のプラスチック メディアが含まれており、中央にはドライブのスピンドル用の大きな円形の穴があります。メディアは、ドライブのヘッドがデータを読み書きできるように両側に小さな長方形の開口部があり、中央の穴から磁気メディアを回転させる大きな穴が中央にある四角いプラスチック カバーに収められています。[引用が必要]
カバーの内側には 2 層の布地があり、その中間に磁気媒体が挟まれています。この布地は、媒体と外側のカバーの間の摩擦を減らし、ディスクから削り取られた破片の粒子をキャッチしてヘッドに蓄積しないようにするように設計されています。カバーは通常、1 枚のシートで、2 重に折り畳まれ、フラップが接着またはスポット溶接されています。[引用が必要]
ディスクの側面にある小さなノッチは、機械式スイッチまたは光電センサーによって検出され、書き込み可能かどうかを識別します。8 インチ ディスクでは、ノッチが覆われているかどうかで書き込みが可能になり、5¼ インチ ディスクでは、ノッチがあり覆われていないと書き込みが可能になります。ノッチの上にテープを使用して、ディスクのモードを変更できます。 パンチ デバイスは、読み取り専用の 5¼ インチ ディスクを書き込み可能なディスクに変換するために、また、片面ドライブを備えたコンピューターで片面ディスクの未使用の面に書き込みを可能にするために販売されました。後者は、製造効率のために、片面ディスクと両面ディスクには通常、実質的に同一の実際の磁気媒体が含まれていたため機能しました。このように片面ドライブで表と裏が別々に使用されるディスクは、フリッピー ディスクと呼ばれていました。PC 用の 5¼ インチ フロッピー ディスクにノッチを付けることは、通常、ノッチのない状態で出荷されることがよくある、ユーザーが店で購入したソフトウェアの元の 5¼ インチ ディスクを上書きしたい場合にのみ必要でした。[引用が必要]
ディスクの中心近くにある別の LED/フォトトランジスタのペアは、磁気ディスクの回転ごとに 1 回インデックス ホールを検出します。ドライブのセンサー、正しく挿入されたフロッピーのプラスチック エンベロープの穴、および回転するフロッピー ディスク メディアの 1 つの穴が一列に並ぶと、検出が行われます。このメカニズムは、各トラックの角度の開始を検出し、ディスクが正しい速度で回転しているかどうかを検出するために使用されます。初期の 8 インチおよび 5 1/4 インチ ディスクには、インデックス ホールに加えて、封入された磁気メディアの各セクター用の穴もあり、[29]同じエンベロープ ホールに位置合わせするために、中心から同じ半径距離に配置されていました。これらはハード セクタディスクと呼ばれていました。後のソフトセクタディスクには、メディアにインデックス ホールが 1 つだけあり、セクターの位置は、ディスク コントローラまたは低レベル ソフトウェアによって、セクターの開始を示すパターンから決定されます。通常、両方の種類のディスクの読み取りと書き込みには同じドライブが使用され、ディスクとコントローラのみが異なるだけです。Apple DOSなどのソフトセクターを使用するオペレーティングシステムの中にはインデックスホールを使用しないものもあり、そのようなシステム用に設計されたドライブには対応するセンサーが欠けていることが多い。これは主にハードウェアのコスト削減策であった。[30]
3½インチディスク
3.5インチディスクのコアは他の2つのディスクと同じですが、前面にはラベルとデータの読み取りと書き込み用の小さな開口部があり、シャッターで保護されています。シャッターはバネ仕掛けの金属またはプラスチックのカバーで、ドライブに挿入するときに横に押し込まれます。中央に穴があるのではなく、ドライブのスピンドルにかみ合う金属ハブがあります。一般的な3.5インチディスクの磁気コーティング材料は次のとおりです。[31]
左下と右下の 2 つの穴は、ディスクが書き込み禁止かどうか、および高密度かどうかを示します。これらの穴の間隔はA4用紙の穴と同じだけ離れているため、書き込み禁止の高密度フロッピー ディスクを国際標準 ( ISO 838 )のリング バインダーにクリップできます。ディスク シェルの寸法は正方形ではなく、幅が奥行きよりわずかに短いため、ディスクを横向き (つまり、シャッターを先にする正しい方向から 90 度回転) でドライブ スロットに挿入することはできません。右上の斜めの切り込みは、ディスクがドライブに正しい方向 (逆さまやラベルの端を先にしない) で挿入されていることを確認します。左上の矢印は、挿入方向を示します。ドライブには通常、ボタンを押すとさまざまな力でディスクが排出されます。この差は、シャッターのスプリングによって提供される排出力によるものです。IBM PC 互換機、コモドール、Apple II/III、および標準フロッピー ディスク ドライブを備えたその他の Apple Macintosh 以外のマシンでは、ディスクをいつでも手動で取り出すことができます。ドライブには、ディスクが取り出されたり挿入されたりしたことを検出するディスク交換スイッチがあります。この機械式スイッチの故障は、ディスクが交換されたのにドライブ (およびオペレーティング システム) がそれを認識できない場合にディスクが破損する一般的な原因です。[引用が必要]
フロッピーディスクの使い勝手に関する主な問題の一つは、その脆弱性である。プラスチックの密閉されたケース内であっても、ディスク媒体は埃、結露、極端な温度に非常に敏感である。他の磁気記憶装置と同様に、磁気場に対して脆弱である。空のディスクには、危険な状況にさらさないように注意を促す広範な警告が添付されている。磁気媒体が回転しているときにディスクを乱暴に扱ったり、ドライブから取り外すと、ディスク、ドライブヘッド、または保存されたデータが損傷する可能性がある。一方、3.5インチフロッピーディスクは、ヒューマン・コンピュータ・インタラクションの専門家であるドナルド・ノーマンによって、その機械的な使いやすさが称賛されている。[32]
優れたデザインの簡単な例として、コンピューター用の 3.5 インチ磁気ディスケットが挙げられます。これは、硬質プラスチックで覆われた小さな円形のフロッピー磁性材料です。以前のタイプのフロッピー ディスクには、磁性材料を乱用や損傷から保護するこのプラスチック ケースはありませんでした。スライド式の金属製カバーが、ディスケットを使用していないときには繊細な磁気面を保護し、ディスケットをコンピューターに挿入すると自動的に開きます。ディスケットは四角形です。マシンに挿入する方法は 8 通りあるようですが、正しいのはそのうちの 1 つだけです。間違った挿入をするとどうなるでしょうか。ディスクを横向きに挿入してみます。ああ、デザイナーはそう考えました。少し調べてみると、ケースは実際には四角形ではないことがわかりました。長方形なので、長い辺を挿入することはできません。逆向きに挿入してみます。ディスケットは途中までしか入りません。小さな突起、へこみ、切り欠きによって、ディスケットが逆向きや上下逆さまに挿入されるのを防いでいます。ディスケットを挿入する 8 つの方法のうち、正しいのは 1 つだけで、その方法だけが収まります。素晴らしいデザインです。
手術
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ドライブ内のスピンドルモーターが磁気メディアを一定の速度で回転させ、ステッピングモーターで駆動される機構が磁気読み取り/書き込みヘッドをディスクの表面に沿って放射状に動かす。読み取りと書き込みの両方の操作では、メディアが回転し、ヘッドがディスクメディアに接触する必要がある。この動作は、もともとディスクロードソレノイドによって行われていた。[33]その後のドライブでは、フロントパネルのレバーが回転するまで (5¼ インチ)、またはディスクの挿入が完了するまで (3½ インチ)、ヘッドが接触しないようにした。データを書き込むには、メディアが回転するときにヘッド内のコイルに電流が流される。ヘッドの磁場により、メディア上のヘッドの真下にある粒子の磁化が整列する。電流が反転すると、磁化は反対方向に整列し、1 ビットのデータがエンコードされる。データを読み取るには、メディア内の粒子の磁化により、粒子がヘッドコイルの下を通過するときにヘッドコイルに小さな電圧が誘導される。この小さな信号は増幅されてフロッピー ディスク コントローラに送信され、メディアからのパルス ストリームがデータに変換され、エラーがチェックされて、ホスト コンピュータ システムに送信されます。[引用が必要]
書式設定
フォーマットされていない空のディスケットには、粒子に磁気秩序のない磁性酸化物のコーティングが施されています。フォーマット中、粒子の磁化が整列してトラックが形成され、それぞれがセクターに分割され、コントローラがデータを適切に読み書きできるようになります。トラックは中心の周りの同心円状で、トラック間にはデータが書き込まれないスペースがあります。セクター間とトラックの最後には、ディスク ドライブのわずかな速度変化を許容し、他の同様のシステムに接続されたディスク ドライブとの相互運用性を向上させるために、パディング バイトを含むギャップが設けられています。[引用が必要]
各データ セクターには、ディスク上のセクター位置を識別するヘッダーがあります。巡回冗長検査(CRC) はセクター ヘッダーとユーザー データの末尾に書き込まれ、ディスク コントローラが潜在的なエラーを検出できるようにします。[引用が必要]
一部のエラーはソフトで、読み取り操作を自動的に再試行することで解決できます。その他のエラーは永続的であり、データの読み取りを複数回試行しても失敗する場合は、ディスク コントローラがオペレーティング システムに障害を通知します。[引用が必要]
挿入と排出
ディスクを挿入した後、ドライブの前面にあるキャッチまたはレバーを手動で下げて、ディスクが誤って飛び出さないようにし、スピンドルのクランプ ハブをかみ合わせ、両面ドライブの場合は 2 番目の読み取り/書き込みヘッドをメディアにかみ合わせます。[引用が必要]
一部の 5¼ インチ ドライブでは、ディスクを挿入すると排出スプリングが圧縮されてロックされ、留め具またはレバーを開くとディスクが部分的に排出されます。これにより、ディスクを取り出すときに親指と他の指でディスクをつかむための凹部が小さくなります。[引用が必要]
新しい 5¼ インチ ドライブとすべての 3½ インチ ドライブでは、ディスクが挿入されるとスピンドルとヘッドが自動的に噛み合い、イジェクト ボタンを押すと逆の動作をします。[引用が必要]
3.5 インチ ディスク ドライブを内蔵したApple Macintoshコンピュータでは、イジェクト ボタンはソフトウェアによって制御されるイジェクト モーターに置き換えられ、オペレーティング システムがドライブにアクセスする必要がなくなった場合にのみイジェクトが実行されます。ユーザーは、フロッピー ドライブの画像をデスクトップのゴミ箱にドラッグしてディスクを取り出すことができます。停電やドライブの故障の場合は、ドライブのフロント パネルにある小さな穴にまっすぐにしたペーパー クリップを挿入することで、ロードされたディスクを手動で取り出すことができます。これは、 CD-ROMドライブで同様の状況が発生した場合に行うのと同じです。X68000 には、ソフト イジェクトの 5.5 インチ ドライブがあります。後期世代のIBM PS/2マシンには、ソフト イジェクトの 3.5 インチ ディスク ドライブもあり、DOSの一部のバージョン( PC DOS 5.02以降) では、EJECT コマンドが提供されていました。[引用が必要]
トラックゼロを見つける
ディスクにアクセスする前に、ドライブはヘッドの位置をディスク トラックと同期させる必要があります。一部のドライブでは、トラック ゼロ センサーを使用してこれを実現しますが、他のドライブでは、ドライブ ヘッドを固定された基準面に当ててこれを実現します。[引用が必要]
どちらの場合も、ヘッドはディスクのトラック 0 の位置に近づくように移動されます。センサー付きのドライブがトラック 0 に到達すると、ヘッドは直ちに移動を停止し、正しく位置合わせされます。センサーのないドライブの場合、メカニズムは、この動きが完了するとヘッドがトラック 0 の上に配置されることを認識して、トラック 0 に到達するのに必要な最大数の位置までヘッドを移動しようとします。[引用が必要]
トラック ゼロ センサーのない Apple II 5¼ インチ ドライブなどの一部のドライブ メカニズムでは、ヘッドを基準面を越えて移動しようとすると、特徴的な機械音が発生します。この物理的な衝撃により、Apple II の起動時に 5¼ インチ ドライブがカチカチと音を立てたり、ディスク エラーが発生してトラック ゼロの同期が試みられたときに DOS や ProDOS が大きな音を立てたりします。[引用が必要]
セクターの検索
すべての 8 インチ ドライブと一部の 5¼ インチ ドライブでは、セクターの位置を特定するために機械的な方法 (ハード セクターまたはソフト セクターと呼ばれる) が使用されており、これはスピンドルの穴の横にあるジャケットの小さな穴の目的です。光ビーム センサーは、ディスクのパンチ穴がジャケットの穴から見えるかどうかを検出します。[引用が必要]
ソフトセクターディスクの場合、各トラックの最初のセクターを見つけるために使用される穴は 1 つだけです。その後、クロックタイミングを使用して、その後ろにある他のセクターを見つけます。これには、ドライブモーターの正確な速度制御が必要です。[引用が必要]
ハードセクターディスクの場合、各セクター行に 1 つずつ穴が多数あり、さらに半セクター位置にセクター 0 を示すための追加の穴があります。[引用が必要]
Apple II コンピュータ システムは、インデックス ホール センサーがなく、ハード セクタやソフト セクタの存在を無視するという点で注目に値します。代わりに、各セクタ間でディスクに書き込まれた特別な繰り返しデータ同期パターンを使用して、コンピュータが各トラックのデータを見つけて同期できるようにしました。[引用が必要]
1980 年代半ばの後の 3.5 インチ ドライブではセクター インデックス ホールは使用されず、代わりに同期パターンも使用されました。[引用が必要]
ほとんどの 3.5 インチ ドライブは定速ドライブ モーターを使用し、すべてのトラックにわたって同じ数のセクターを含んでいます。これは、定角速度(CAV) と呼ばれることもあります。ディスクにより多くのデータを収めるために、一部の 3.5 インチ ドライブ (特にMacintosh 外付け 400K および 800K ドライブ) は代わりに定線速度(CLV) を使用します。これは、可変速ドライブ モーターを使用し、ヘッドがディスクの中心から離れるにつれて回転速度が遅くなり、ディスクの表面に対するヘッドの速度が一定に保たれます。これにより、トラックの長さが長くなるにつれて、長い中間トラックと外側トラックに多くのセクターを書き込むことができます。[引用が必要]
サイズ
オリジナルのIBM8インチディスクは実際にそのように定義されていましたが、他のサイズはメートル法で定義されており、通常の名前は大まかな近似値にすぎません。[34]
異なるサイズのフロッピー ディスクは機械的に互換性がなく、ディスクは 1 つのサイズのドライブにしか適合しません。サイズ間の移行期間中は、3½ インチと 5¼ インチの両方のスロットを備えたドライブ アセンブリが利用可能でしたが、2 つの別々のドライブ メカニズムが含まれていました。さらに、この 2 つの間には、通常はソフトウェアに起因する、微妙な非互換性が多数あります。Apple II コンピュータ用にフォーマットされた 5¼ インチ ディスクは、Commodore では読み取り不能となり、未フォーマットとして扱われます。コンピュータ プラットフォームが形成され始めると、互換性を実現するための試みがなされました。たとえば、Macintosh SEからPower Macintosh G3に搭載された「 SuperDrive」は、IBM PC 形式の 3½ インチ ディスクの読み取り、書き込み、フォーマットが可能でしたが、その逆を行うドライブを搭載した IBM 互換コンピュータはほとんどありませんでした。8 インチ、5¼ インチ、3½ インチのドライブはさまざまなサイズで製造され、そのほとんどは標準化されたドライブ ベイに適合していました。一般的なディスク サイズの他に、特殊システム用の非古典的なサイズもありました。[要出典]
8インチフロッピーディスク
最初の標準のフロッピーディスクは直径8インチで、[4]柔軟なプラスチックジャケットで保護されています。これはIBMがマイクロコードをロードする方法として使用した読み取り専用デバイスでした。[35]読み取り/書き込みフロッピーディスクとそのドライブは1972年に利用可能になりましたが、IBMが1973年に3740データエントリシステム[36]を導入したことで、フロッピーディスクが情報交換の業界標準として確立され始めました。IBMはこれをディスケット1と呼んでいました。このシステム用にフォーマットされたディスケットには、242,944バイトを保存できました。 [37]エンジニアリング、ビジネス、またはワードプロセッシングに使用された初期のマイクロコンピュータでは、取り外し可能なストレージとして1つ以上の8インチディスクドライブが使用されることが多かったため、CP/Mオペレーティングシステムは8インチドライブを備えたマイクロコンピュータ用に開発されました。[要出典]
8インチディスクとドライブのファミリーは時間の経過とともに増加し、後期バージョンでは最大1.2 MBを保存できるようになりました。[38]多くのマイクロコンピュータアプリケーションでは、1つのディスクにそれほど多くの容量は必要ないため、より安価なメディアとドライブを備えたより小さなサイズのディスクが実現可能でした。5¼インチドライブは、多くのアプリケーションで8インチサイズを引き継ぎ、より高密度のメディアと記録技術を使用して、元の8インチサイズとほぼ同じストレージ容量に開発されました。[要出典]
5¼インチフロッピーディスク
80 トラックの高密度 ( MFM形式で 1.2 MB) 5¼ インチ ドライブ (別名ミニ ディスケット、ミニ ディスク、またはミニフロッピー) のヘッド ギャップは、40 トラックの倍密度 (両面の場合は 360 KB) ドライブのヘッド ギャップよりも小さいですが、コントローラがダブル ステップをサポートしているか、ダブル ステップを実行するスイッチがある場合は、40 トラック ディスクのフォーマット、読み取り、書き込みもできます。5¼ インチ 80 トラック ドライブは、ハイパー ドライブとも呼ばれていました。[注 2] 80 トラック ドライブでフォーマットおよび書き込みされた空の 40 トラック ディスクは、問題なくネイティブ ドライブに持ち込むことができ、40 トラック ドライブでフォーマットされたディスクは 80 トラック ドライブで使用できます。40 トラック ドライブで書き込まれ、その後 80 トラック ドライブで更新されたディスクは、トラック幅の非互換性のため、どの 40 トラック ドライブでも読み取り不能になります。[要出典]
片面ディスクは、より高価な両面ディスクが利用可能であったにもかかわらず、両面にコーティングされていました。通常、価格が高い理由は、両面ディスクはメディアの両面でエラーフリーであることが認定されているためです。インデックス信号が必要ない限り、両面ディスクは片面ディスク用のドライブで使用できます。これは、ディスクを裏返すことによって一度に片面ずつ行われます (フリッピーディスク)。裏返さずに両面を読み取ることができる、より高価なデュアルヘッドドライブが後に製造され、最終的に広く使用されるようになりました。[要出典]
3.5インチフロッピーディスク
- 大容量ディスクであることを示す穴。
- 駆動モーターと噛み合うハブ。
- ドライブから取り外すときに表面を保護するシャッター。
- プラスチック製のハウジング。
- ハウジング内で回転するディスク メディアに対する摩擦を軽減するポリエステル シート。
- 磁気コーティングされたプラスチックディスク。
- ディスク上の 1 つのデータ セクターの概略図。実際のディスクではトラックとセクターは表示されません。
- 左上にある書き込み保護タブ(ラベルなし)。
1980年代初頭、多くのメーカーがより小型のフロッピードライブと様々な形式のメディアを導入した。[39] 21社のコンソーシアムが最終的に3.5インチの設計に落ち着き、マイクロディスケット、マイクロディスク、またはマイクロフロッピーと呼ばれるようになった。これはソニーの設計に似ているが、片面と両面のメディアの両方をサポートするように改良されており、フォーマット後の容量は通常それぞれ360KBと720KBであった。コンソーシアム設計の片面ドライブは1983年に初めて出荷され、[40]両面ドライブは1984年に出荷された。両面の高密度1.44MB（実際は1440KiB = 1.41MiBまたは1.47MB）ディスクドライブが最も人気を博し、1986年に初めて出荷された。[41]最初のMacintoshコンピューターは片面の3.5インチフロッピーディスクを使用していたが、フォーマット後の容量は400KBであった。 1986 年には、両面 800 KB のフロッピーが登場しました。ヘッドの位置に応じてディスクの回転速度を変え、ディスクの線速度を一定に近づけることで、同じ記録密度でより高い容量を実現しました。その後、Mac は固定回転速度で PC 形式の 1.44 MB HD ディスクの読み取りと書き込みも可能になりました。同様に、Acorn のRISC OS (DD で 800 KB、HD で 1,600 KB) とAmigaOS (DD で 880 KB、HD で 1,760 KB) でもより高い容量が実現されました。
すべての 3.5 インチ ディスクには、片隅に長方形の穴があり、この穴が塞がれているとディスクの書き込みが可能になります。スライド式の固定部品を移動して、ドライブが感知する長方形の穴の一部を塞いだり、露出させたりすることができます。HD 1.44 MB ディスクには、反対側の隅に 2 つ目の、塞がっていない穴があり、この穴がディスクがその容量であることを示します。[引用が必要]
IBM 互換 PC では、3.5 インチ フロッピー ディスクの 3 つの密度は下位互換性があり、高密度ドライブは低密度メディアの読み取り、書き込み、フォーマットが可能です。また、ディスクを本来の密度よりも低い密度でフォーマットすることも可能ですが、高密度フォーマットは磁気的に強力で、ディスクが低密度モードで動作しないようにするため、最初にディスクをバルク イレイザーで完全に消磁する必要があります。[引用が必要]
ディスクの本来の密度とは異なる密度で書き込むことは、穴を加工したり開けたりすることで可能だったが、メーカーはサポートしていなかった。3.5インチディスクの片面の穴は、双方向互換性や経済的な理由から、一部のディスクドライブやオペレーティングシステムがディスクを高密度または低密度として扱うように加工することができる。[説明が必要] [42] [43] PS/2やAcorn Archimedesなどの一部のコンピューターは、これらの穴を完全に無視した。[44]
その他のサイズ
特に、より小型のストレージ デバイスを必要とするポータブル デバイスやポケット サイズのデバイス向けに、より小型のフロッピー サイズも提案されました。
- 5¼ インチフロッピーとその他の点では類似した 3¼ インチフロッピーは、TaborとDysanによって提案されました。
- 3½ インチと構造が類似した 3 インチ ディスクが製造され、特にAmstradコンピュータやワード プロセッサで一時期使用されていました。
- ビデオフロッピーとして知られる公称2インチのサイズは、ソニーがマビカビデオカメラで使用するために導入しました。[45]
- 富士フイルムが製造したLT-1と呼ばれる互換性のない2インチフロッピーが、ゼニスミニスポーツポータブルコンピュータで使用されました。[46]
これらの規模のいずれも市場で大きな成功を収めなかった。[47]
サイズ、パフォーマンス、容量
フロッピーディスクのサイズは、メートル法を使用している国でもインチで表され、サイズはメートル法で定義されています。3½インチディスクのANSI仕様の一部には「90 mm（3.5インチ）」と記載されていますが、90 mmは3.54インチに近いです。[48]フォーマットされた容量は、通常、キロバイトとメガバイトで設定されます。
データは一般にセクター（角張ったブロック）とトラック（一定半径の同心円）の単位でフロッピーディスクに書き込まれる。例えば、3.5インチフロッピーディスクのHDフォーマットでは、セクターあたり512バイト、トラックあたり18セクター、片面あたり80トラック、両面で合計1,474,560バイトを使用する。[75] [検証失敗]ディスクコントローラの中には、ユーザーの要求に応じてこれらのパラメータを変更してディスク上の記憶域を増やすことができるものもあるが、他のコントローラを搭載したマシンでは読み取れない可能性がある。例えば、マイクロソフトのアプリケーションは、18セクターではなく21セクターでフォーマットされた3.5インチ1.68 MB DMFディスクで配布されることが多かったが、それでも標準コントローラで認識できた。IBM PC、MSX、その他ほとんどのマイクロコンピュータプラットフォームでは、ディスクは一定角速度（CAV）形式を使用して書き込まれており、[69]ディスクは一定の速度で回転し、セクターは半径位置に関係なく各トラックに同じ量の情報を保持していました。[要出典]
セクターの角度サイズは一定であるため、各セクターの 512 バイトはディスクの中心に近づくほど圧縮される。よりスペース効率の高い手法としては、トラックあたりのセクター数をディスクの外側に向かって、たとえば 18 から 30 に増やすことが挙げられる。こうすることで、各セクターを格納するために使用される物理的なディスク スペースの量をほぼ一定に保つことができる。一例として、ゾーン ビット記録がある。Apple は初期の Macintosh コンピュータでこれを実装し、ヘッドが端にあるときにディスクをよりゆっくりと回転させ、データ レートを維持することで、片面あたり 400 KB のストレージと、両面ディスクでさらに 80 KB のストレージを可能にした。[76]この大容量には欠点もあった。このフォーマットでは独自のドライブ メカニズムと制御回路が使用されていたため、Mac ディスクを他のコンピュータで読み取ることはできなかった。Apple は最終的に、後期のマシンで HD フロッピー ディスクの角速度を一定に戻したが、これは古い可変速度フォーマットをサポートしていたため、依然として Apple 独自のものであった。[要出典]
ディスクのフォーマットは、通常、コンピュータOSメーカーが提供するユーティリティ プログラムによって行われます。一般的に、ディスク上にファイル ストレージ ディレクトリ システムを設定し、セクターとトラックを初期化します。欠陥のためにストレージに使用できないディスク領域は、オペレーティング システムが使用しないようにロック (「不良セクター」としてマーク) できます。これは時間がかかる作業なので、多くの環境では、エラー チェック プロセスを省略するクイック フォーマットが採用されていました。フロッピー ディスクがよく使用されていた頃は、一般的なコンピュータ用にフォーマット済みのディスクが販売されていました。フロッピー ディスクの未フォーマット容量には、フォーマット済みディスクのセクターとトラックの見出しは含まれません。これらのストレージの違いは、ドライブの用途によって異なります。フロッピー ディスク ドライブとメディア メーカーは、未フォーマット容量を指定します (たとえば、標準の 3.5 インチ HD フロッピーの場合は 2 MB)。この容量を超えるとパフォーマンスの問題が発生する可能性が高いため、この容量を超えないようにする必要があります。DMFが導入され、標準の 3.5 インチ ディスクに 1.68 MB を収めることができるようになりました。その後、ディスクをそのようにフォーマットできるユーティリティが登場しました。[引用が必要]
10 進プレフィックスとバイナリ セクター サイズが混在する場合、総容量を正しく計算するには注意が必要です。半導体メモリは当然 2 の累乗を優先しますが (集積回路にアドレス ピンが追加されるたびにサイズが 2 倍になります)、ディスク ドライブの容量はセクター サイズ、トラックあたりのセクター数、面あたりのトラック数、面数 (複数のプラッターを備えたハード ディスク ドライブでは 2 を超える場合があります) の積です。過去には他のセクター サイズも知られていましたが、現在ではフォーマットされたセクター サイズはほぼ常に 2 の累乗 (256 バイト、512 バイトなど) に設定されており、場合によってはディスク容量がバイトのみではなくセクター サイズの倍数として計算され、セクターの 10 進倍数とバイナリ セクター サイズの組み合わせになります。たとえば、1.44 MB の 3½ インチ HD ディスクには、そのコンテキストに特有の「M」というプレフィックスが付いています。これは、その容量が 2,880 個の 512 バイト セクター (1,440 KiB) であることに由来しており、10 進数のメガバイトにも 2 進数のメビバイト(MiB) にも一致しません。したがって、これらのディスクには 1.47 MB または 1.41 MiB が保存されます。使用可能なデータ容量は、使用するディスク フォーマットに依存し、FDD コントローラとその設定によって決まります。このようなフォーマットの違いにより、標準的な 3½ インチ高密度フロッピーでは容量が約 1,300 ～ 1,760 KiB (1.80 MB) の範囲になります (2M/2MGUI などのユーティリティを使用すると最大 2 MB 近くになります)。最大容量を実現するには、ドライブ間のドライブ ヘッド ジオメトリをより厳密に一致させる必要がありますが、これは必ずしも可能ではなく、信頼性も低くなります。例えば、LS-240ドライブは標準の3.5インチHDディスクで32MBの容量をサポートしていますが[77] 、これは一度だけ書き込み可能な技術であり、専用のドライブが必要です。[引用が必要]
3.5 インチ ED フロッピー ドライブ (2.88 MB) の最大転送速度は、公称 1,000 キロビット/秒で、シングル スピード CD-ROM の約 83% (オーディオ CD の 71%) です。これは、読み取りヘッドの下を移動する生のデータ ビットの速度を表します。ただし、ヘッダー、ギャップ、その他のフォーマット フィールドに使用されるスペースにより、実効速度はいくらか低下し、トラック間のシークの遅延によってさらに低下する可能性があります。[引用が必要]
参照
- 3.5インチフロッピードライブ用Bergコネクタ
- dd (Unix)
- ディスクイメージ
- フロッピーをコピーしないでください
- フロッピーディスクコントローラ
- フロッピーディスクハードウェアエミュレータ
- フロッピーディスクのバリエーション
- ハードディスクドライブ
- フロッピーディスクの歴史
- フロッピーディスクのフォーマット一覧
- シュガートバス– 主に8インチドライブで人気があり、一部5¼インチドライブでも使用されています。
- 翻訳
- VGA-Copyコピー ツール (エラー時、フロッピーのフォーマットが過剰の場合に再試行)、DOS、製造中止
- MOディスク
- 書き込み前補償
- X10 高速フロッピードライブ
- ジップドライブ
注記
- ^ 1980 年代半ば、コントローラ付きハードディスクのコストは、容量が 80 MB 以下の場合、数千ドルでした。
- ^ 「ハイパードライブ」は、1.2 MB の容量を持つ 5¼ インチ 80 トラック HD フロッピー ドライブの別名でした。この用語は、たとえばPhilips AustriaのPhilips :YESやDigital ResearchがDOS Plusと組み合わせて使用したときに使用されました。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ディスケットに関連するメディアがあります。
- HowStuffWorks: フロッピー ディスク ドライブの仕組み
- Computer Hope: コンピュータのフロッピー ドライブに関する情報
- NCITS (ANSI X3.162 および X3.171 フロッピー規格の言及)
- フロッピーディスクドライブとメディアの技術情報
- フロッピー ユーザー ガイド - 歴史的な技術資料
- フロッピーディスクの種類と仕様の概要 2018年9月17日アーカイブWayback Machine