Flopiseade

Allikas: Vikipeedia
Imation väline USB flopiseade, mudel 01946.

Flopiseade on flopi lugemise seade. Läbi ajaloo on olnud väga erineva formaadiga flopisid (8, 5¼ ja 3½ tollised). Kuigi flopiseadmetel leidub veel kitsas ring kasutajaid, peamiselt vanade industriaalarvutite piirangute tõttu, on hetkel flopiseadme asemele tulnud USB-mälupulgad, välised kõvakettad, optilised andmekandjad, mälukaardid ja arvutivõrgud, eesotsas internetiga. Enamused tänapäeva arvutid ei toeta ühilduvust flopiseadmega. Sellisel juhul saab arvuti ühendada välise USB flopiseadmega.


Tööpõhimõte[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lineaarmootor 3½" seadmest
Lugemis-kirjutamis pea 3½" seadmest
Kuidas lugemis-kirjutamis pea flopiga ühendatakse.

Väike elektrimootor seadmes paneb flopi teatud kiirusega pöörlema, samal ajal kui samm-mootori juhitav mehhanism liigutab magneetilist lugemis-kirjutamis pead(päid) mööda ketta pinda. Nii lugemis- kui kirjutamistoimingud nõuavad, et lugemis-kirjutamis pea oleks füüsiliselt loetava sektori vastas. .[1] Andmete kirjutamiseks saadetakse vool läbi lugemis-kirjutamis peas oleva mähise samal ajal kui ketas keerleb. Pea magneetiline väli sunnib otse pea all asuvad magneetilisi osakesi joonduma. Kui vool muudetakse vastupidiseks viiakse osakesed vastupidisesse suunda ja andmed kodeeritakse digitaalselt. Andmete lugemise ajal peasse voolu ei lasta, vaid kettal olevate osakeste poolt indutseeritud vool registreeritakse lugemis-kirjutamis pea poolt. See signaal võimendatakse ja saadetakse kontrollerile (inglise keeles floppy disk controller ehk FDC), mis muudab võnked kettalt andmeteks, kontrollib ega lugemisel vigu ei tekkinud ja saadab andmed edasi.

Tühjal "vormindamata" disketil on magnetoksiidi kate, kus osakestel puudub kindel järjekord. Formaatimise ajal osakesed joondatakse, moodustades mustri magnetiseeritud radatest, millest igaüks on jagatud sektoriteks. See võimaldab kontrolleril korralikult lugeda ja kirjutada andmeid. Rajad on kontsentrilised ringid keskme ümber koos tühikutega radade vahel, kuhu ei ole andmeid kirjutatud. Lüngad on täidetud "polster" baitidega mis on esitatud sektorite vahel ja raja lõpus, et arvestada väikese kiiruse variatsiooniga flopiseadmes ja võimaldada paremat ühilduvust erinevate flopiseadmetega. Igal sektoril on oma päis, mis viitab sektori asukohale kettal. Vigade vältimiseks on kirjutatud kõigi sektorite päistesse ja ka sektoris oleva kasutaja andmete lõppu veakontroll (inglise keeles cyclic redundancy check ehk CRC). Mõned vead on lahendatavad lihtsalt uuesti lugeda proovides. Mõned vead on aga alalised ja ketta kontroller annab mitme ebaõnnestunud lugemise tulemusena operatsioonisüsteemile ebaõnnestumisest teada.

Vanematel flopiseadmetel tulippärast disketi sisestamist seadme ees asuv hoob manuaalselt alla vajutada, et flopi kogemata välja ei tuleks. Samas lülitas see hoob tööle mootori klammerdushoova ja kahepoolsetes seadmetes teise lugemis-kirjutamis pea. Osadel 5¼″ seadmetel surutakse disketti sisestades kokku väljastusvedru, mis hoova avades poolenisti flopi välja viskab. Uuematel 5¼″ ja kõikidel 3½" seadmetel toimub klammerdushoova kinnitamine ja teise pea töölepanek automaatselt ning väljastusnuppu vajutades toimub vastupidine. Osadel Apple Macintosh'i arvutitel millel oli sisseehitatud flopiseadmed olid väljastusnupp asendatud tarkvaraga mis kontrollis väljastusmootorit. Voolukatkestuse või seadme tõrkumise korral sai laetud flopit eemaldada manuaalselt sisestades midagi auku seadme esipaneelil.

8-tollise diski päritolu[muuda | redigeeri lähteteksti]

IBM 8 tollise flopiseadme patent

1967. aastal andis IBM oma San Jose (California) mäluseadmete arenduskeskusele ülesande töötada välja töökindel ja odav süsteem, et laadida mikrokoode nende System/370 suurarvutitesse läbi protsessi, mida tuntakse Initial Control Program Load nime all (ICPL). System/370 oli IBM’i esimene arvutisüsteemide pere, mis ulatuslikult kasutas mikrokoodiks[2] ebapüsivat lugemis/kirjutamis pooljuht-mälu, niiet enamus mudelite puhul pidi alati[3] sisselülitamisel mikrokoodi laadima (System/370 eelkäija, System/360 kasutas mikrokoodiks üldiselt püsivat lugemismälu). Samas tahtis IBM ka odavat meediat, mida oleks võimalik klientidele saata tarkvarauuendustega[4].

IBM-i üks tootejuhtidest, Alan Shugart, delegeeris selle ülesande David L. Noble’ile[5], kelle tiim töötas välja paindliku read-only disketi (mäludiski), mis oli 8-tollise diameetriga ning 80 kilobaidise andemahtuvusega. Algne disk oli katmata, aga kuna mustus kujunes üsna tõsiseks probleemiks, siis suleti disk plastikust ümbrikusse, mis oli riidega vooderdatud, et tolmuosakesi eemaldada[6]. IBM tuvustas disketti 1971. aastal, mil see oli lõpuks müügivalmis. [7][8]

Uut seadet, mida arendati koodnime Minnow all ja tarniti kui 23FD, oli standardne osa System 370 protsessiühikutest (IBM-i siseselt oli kasutusel teine seade koodnimega Mackerel, et kirjutada turustuseks buudikettaid[9])). Samas kasutati seda kui programmilaadimisseadet teiste IBM-i toodete, nagu näiteks 2835 Storage Control Unit jaoks.[10] Mõne aja pärast lahkus Alan Shugart IBM’st ja asus tegutsema Memorex’is, kus tema tiim hakkas 1972. aastal tarnima Memorex 650-t 175 kB mahtuvusega, mis oli esimene lugemis-kirjutamis disketidraiv.

1973. aastal hakkas IBM tarnima oma esimest lugemis/kirjutamis disketidraivi 33FD osana 3740 Data Entry System’ist[11] koodnimega „IGAR“[12] , mis oli loodud selleks, et otseselt välja vahetada IBM-i perfokaartidel põhinevad andmesisestusmasinad. Tähelepanuväärne oli IBM’i lugemis-kirjutamis diskide juures see, et kasutati teflonibaasil riidest sisekatet, et meedia eluiga pikendada. 1976. aastal suurendas tarnija Verbatim vastupidavust veelgi, kui lisati teflonkate otse magnetdiskile endale.[13] Uus süsteem kasutas teistsugust salvestusformaati, mis talletas kuni 250¼ kB samadele diskidele. Seda formaati toetavaid draive pakuti nii mõnegi tootja poolt ja üsna pea muutusid need väiksema infokoguse liigutamisel tavalisteks. Seda diskiformaati hakati kutsuma kui Single Sided Single Density ehk SSSD formaadiks. See kavandati hoidma täpselt sama palju infot kui üks karp ehk 2000 perfokaarti. Disk oli jagatud 26 sektori 77 rajale, millest igaüks salvestas 128 baiti.

8-tolline flopiseade (3½ tolline diskett võrdluseks)

Kui 1970-ndatel arendati välja esimesi mikroarvuteid, siis 8-tollist flopit kasutati nende puhul kui üht vähest suure kiirusega massmäluseadet, mis oli sihtgrupi jaoks (erakasutajad ja väikefirmad) vähegi taskukohasema hinnaga. Esimene mikroarvutite operatsioonisüsteem CP/M tarnis algselt 8-tolliseid diske. Samas olid draivid siiski veel kallid, makstes alguspäevil tavaliselt rohkem kui see arvuti, mille külge nad olid pandud, niisiis enamus selle aja masinatest kasutasid siiski veel kassette.

1973. aastal asutas Shugart ka ettevõtte Shugart Associates, mis sai 8-tolliste diskidraivide domineerivaks tootjaks. Nende SA800 muutus kogu tööstuse standardiks kujutegurite ja ühilduvuse mõttes.

1976. aastal tutvustas IBM 500 KB-st Double Sided Single Density (DSSD) formaati ja 1977. aastal 1-1.2 MB-st Double Sided Double Density (DSDD) formaati.[14] Teistel 8-tollistel diskidraividel nagu 1MB-ne Burroughs ei õnnestunud mingitki turuosa saavutada.

Katteta 5¼-tolline flopiseade.
8″, 5¼″ ja 3½″ flopiketa lugejad

5¼ tolline flopiseade[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kahepoolne 5¼ tolline flopi

1976 aasta Wang Laboratories'e juhtkonna koosolekul otsustati, et 8 tolline flopiseade oli lihtsalt liiga suur arvutite jaoks mida nad sel ajal arendasid.Shugart Associates otsustas arendada 5¼ tollise flopiseadme, mis mahutas algselt 98.5 KB kuid hiljem suurendati 110 KB ni lisades 5 rada. [15][16] 5¼-tolline flopiseade oli tunduvalt odavam kui IBM'i kaheksa tolline seade, seetõttu hakkasid ka teised arvutitootjad ja -kasutajad väiksemat flopiseadet kasutama. Aastaks 1978 oli rohkem kui 10 tootjat, kes valmistasid 5¼ tolliseid diskette.

Esimestel aastatel lugesid seadmed disketi ainult ühte poolt. Sealt arenes välja populaarne komme teise kirjutamist lubava augu lõikamiseks. See lasi flopit ümber keerata ja kasutada kahepoolsena(flippy disk). Osad pidasid seda üpriski riskantseks kuna tootja garanteeris flopi töökorra ainult disketi ühe poolse kasutuse puhul. Teiseks põhjuseks oli, et ümber keeratud flopi keerles oma paberist katte sees teistipid, niiet osa tolmust, mis oli eelmistel kasutustel kogunenud riidest puhastuslapi taha võis disketiga haakuda ja sattuda lugemis-kirjutamis peale ja selle rikkuda. Kuna osadel flopiseadmetel asus kirjutamis-lugemispea üleval ja teistel all, siis otsustasid disketitootjad lubada ka kahepoolset kasutust.

Enamikule koduarvutitele aastast 1970-1980 oli flopiseade põhiline admesalvestusseade. Kuna masinatel puudus kõvaketas, laeti operatsioonisüsteem harilikult disketilt, mis eemaldati ja vahetati siis teise vastu, kuhu oli salvestatud soovitud aplikatsioon. Mõnedel arvutitel oli kaks flopiseadet, mis lubas kasutajal jätte OS flppi paigale ja lihtsalt vahetada programme sisaldavaid kettaid. 1980-ndate alguses ilmusid seadmed mis tõstsid mahutuvuse 720 KB-ile.

Aastal 1984 tulid koos IBM-i PC/AT-iga turule ka kõrgtihedusega disketid, mis kasutasid 96 rada tolli kohta, suutes mahutada 1,200 KB[17]. Kuna sellajal tavaline kõvaketas mahutas 10-20 MB, siis peeti sellist suurust üsnagi mahukaks. Kuna kõrgtihedusega seadmed suutsid kirjutada ka kahepoolsetele diskettidele siis oli ka uuenduste loomine üpriski kerge.

Kui silt välja jätta, siis olid 5¼-tollised disketid väliselt identsed kahepoolsete teisikutega. See viis kummalise situatsioonini, kus seade ise ei saanud aru kui suur diskett sisestati enne kui oli sealt andmed maha lugenud. Tänu sellele oli võimalik kõrgtihedust lugeva seadmega võimalik kirjutada kahepoolne flopi ümber kõrgtiheduse omaks. See harilikult töötas. Probleem oli selles, et kõrgtihedusega disketid olid tehtud teisest materjalist. Kui kirjutati kõrgtihedusega flopile siis lülitati lugemis-kirjutamis pea teisele seadistusele, mis kasutas tugevamat magnetvälja. Kahepoolse flopi vanem materjal ei olnud mõeldud kannatama nii võimast magnetvälja, seega võis juhtuda, et uus tugevam magnetväli kustutas andmed disketilt. Uutele 3½-tollistele flopidele lisati auk ketta kestale, mis võimaldas flopiseadmel ära tunda kas tegu on kõrgtihedusdiskettiga.

1980-.ndate lõpuks oli suurem turuosa juba uutel 3½-tollistel flopidel. Sel ajal olid veel saadaval 5¼-tollised disketid ja flopiseadmed. 1990-ndate alguses kasutasid 5¼-tolliseid kettaid ainult need kellel olid vanema ajastu arvutid. Kõik uuemad arvutid tulid juba 3½-tolliste seadmetega. Kui Windows 95 turule jõudis, oli see saadaval ainult 3½-tollistel flopidel, kuid et seda saada 5¼-tollistel flopidel, tuli see eraldi tellida.

A 3¼-inch floppy disk.

3½-tolline flopiseade[muuda | redigeeri lähteteksti]

1980'ndate aguses hakkas kujunema väga selge arusaam 5¼-tolliste floppide puudustest. Algselt disainitud, et olla väiksem ja praktilisem kui 8-tolline diskett, muutusid 5¼-tolliste seadmed, kirjutamis kvaliteedi paranedes, mis lubas sama andmemahu panna väiksema ala peale, liiga suureks. Teine probleem oli, et 5¼-tollised flopid olid lihtsalt väiksemaks tehtud 8-tollised disketid, mis ei olnud kunagi mõeldud tavakasutseks. Õhuke plastik pakend ei kaitsnud disketti murdumise eest ja avavus lasi tolmul floppi sisse minna. Välja arendati suur hulk seadmeid alates 2½- kuni 3½-tollisteni. Kõigil neil suurustel oli suur hulk eeliseid vanemate versioonidega võrreldes. Kuna 5¼-tollised flopid olid muutunud peaaegu universaalseteks andmekandijateks oli nendel uutel formaatidel väga keeruline suurt turuosa haarata. Kõik 3-tollised flopid olid kahepoolsed ja ka enamus seadmed võimaldasid lugemist mõlemilt poolt, kui see võimalus puudus tuli lihtsalt diskett teist pidi sisestada. Disketid ise ei mahutanud rohkem kui populaarsem ja odavam 5¼-tollined alternatiiv[18], samas oli ta töökindlam. Põhiliseks probleemiks oligi tema suur maksuvus. 3½-tolline seade muutus standardiks kui Sony suutis veenda Apple'it kasutama nende seadet oma uues Macintosh 128K arvutis.

Areng[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ka 3½-tolline disk käis sarnaselt 5¼-tollisega läbi arengutee. Kui Apple tutvustas 1984. aastal Macintosh’i, kasutati seal ühepoolseid 3½-tolliseid diskidraive, mille mahtuvuseks reklaamiti 400 kB. Nende draivide poolt kasutatavat kodeerimistehnikat kutsuti GCR-ks, teisisõnu Group Code Recording (sarnaseid salvestamismeetodeid kasutas Commodore oma 5¼-tollistel draividel ja Sirius Computer oma Victor 9000 PC-mitteühilduvas MS-Dos masinas). Mõni aeg hiljem hakati PC-ühilduvate masinate puhul kasutama ühepoolseid 3½-tolliseid diske, mille mahtuvuseks kuulutati 360 kB (sama, mis kahepoolse 5¼-tollise diski puhul), ja teistsugust, mitteühilduvat salvestusformaati nimega MFM (Modified Frequency Modulation). GCR ja MFM seadmed (ja nende formaaditud diskid) olid mitteühilduvad, kuigi füüsiliselt olid diskid samad. 1986. aastal tutvustas Apple kahepoolseid 800 kB diske, mis endiselt kasutasid GCR-i. Üsna pea hakkas IBM kasutama 720 kB kahepoolseid topelttihedusega MFM diske arvutites nagu IBM PC Convertible. Ka IBM PC ühilduvad arvutid võtsid need diskid kasutusele, samas kui Amiga kasutas MFM kodeerimist samadel diskidel, et jõuda 880 kB mahtuvuseni.

Uuem ja parem, MFM-l baseeruv „kõrgtihe“ formaat, mille diskidel oli oli eksponeeritud „HD“, tuli välja 1987. aastal ja mahutas 1440 kB andmeid. IBM kasutas seda formaati oma PS/2 sarjas, mida tuvustati samuti 1987. aastal. Apple hakkas HD-d kasutama 1988. aastal Macintosh llx peal ja üsna pea muutus HD disketidraiv Macontosh’i ja PC riistvara puhul praktiliselt universaalseks. Apple’i FDHD (Floppy Disk High Density) draiv oli suuteline lugema ja kirjutama nii GCR kui MFM formaaditud diske, niiet failide vahetamine PC kasutajate vahel muutus üsna lihtsaks. Hiljem turundas Apple seda draivi SuperDrive nime all. Samas hakkas Apple SuperDrive brändinime uuesti kasutama 2001. aastal, nüüd tähistati selle nimega aga oma igaformaadilist CD/DVD lugejat/kirjutajat.[19]

Sony kõrval oli Apple esimene suurem tootja, kes hakkas müüma 3½-tolliste diskidraividega arvuteid ja samas lõpetas nende tarnimise esimesena 1998. aastal, kui kasutusele tuli iMac.

Järjekordne edusamm oksiidkatete osas viis uue „suurendatud tihedusega“ („ED“ ehk „extended-density“) formaadini 2880 kB mahtuvusega, mis tuli kasutusele NeXTcube ja NeXTstation’i puhul 1991. aastal. Samal aastal võeti see kasutusele ka IBM-i PS/2 mudel 57-l, aga see ei muutunud kunagi eriti laialdaselt kasutatavaks, sest selleks ajaks, kui mudel muutus kättesaadavaks, oli see juba mahutuvselt liiga väike, et võistelda HD formaadiga. 3½-tollised draivid, mida müüdi veel kümnendki hiljem, kasutasid endiselt sedasama 1.44 MB HD formaati, mis standardiseeriti 1989. aastal ISO 9529-1,2-ga.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Jim Porter:"Oral History Panel on 8 inch Floppy Disk Drives" (PDF) 4 (2005). Vaadatud 22.06.2011.
  2. The Model 85 of System/360 used a mixture of non-volatile Capacitive Read Only Storage and volatile semiconductor memory; however the latter was mainly used for emulation, microdiagnostics and some low cost featuresEmerson Pugh et al. (1991). IBM'S 360 and Early 370 Systems. MIT Press, 496. 
  3. Except for the 155, 155 II, 165, 165 II and 195.
  4. Daniel, Eric D.; Mee, C. Denis; Clark, Mark H. (1999). "19. Data Storage On Floppy Disks", Magnetic Recording - The First 100 Years. IEEE Press, 302. 
  5. Pugh, Emerson W.; Johnson, Lyle R.; Palmer, John H., "IBM's 360 and Early 370 Systems", Cambridge : MIT Press, 1991. ISBN 0262161230. Cf. pp.513-523 on David L. Noble and the invention of the floppy disk apparatus.
  6. [1] Oral History Panel on 8 inch Floppy Disk Drives., , Ed. Jim Porter, 2005 - pg 30 "And they finally found out that that was dirt on the disk or a hair or a particle of some sort ... We glued some pink wipe on it, cut the holes in for the head and the center clamping and all of that and we put that on and lo and behold the problem disappeared, clean as a whistle."
  7. http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_chrono20.html
  8. Jaapani leiutaja, Yoshiro Nakamatsu, väidab et leiutas ise disketti tuuma, ja 1952 aastal registreeris oma leiutise. Ta väidab ka, etleiutas 16 patenti IBM'i jaoks, küll ei ole tema väidete kinnitamiseks tõendeid.
  9. [2] Oral History Panel on 8 inch Floppy Disk Drives., , Ed. Jim Porter, 2005 - pg 31 "The writer was the Mackerel..."
  10. IBM Archives: IBM 2305 fixed head storage
  11. IBM Archives: IBM 3740
  12. [3] Oral History Panel on 8 inch Floppy Disk Drives., , Ed. Jim Porter, 2005 - pg 9 "IBM did introduce what they called the IGAR, the model 33FD, along with their 3740 data entry system."
  13. http://www.verbatim-europe.co.uk/en_1/article_40-years-of-verbatim_5154_0.html From garage to global leader in storage.
  14. http://www.floppydisk.com/ds-dd.html Double Sided Double Density
  15. "Porter's Biography". Vaadatud 29.07.2006.
  16. "Computer History Museum's Oral History Panel on 5.25 and 3.5 inch Floppy Drives" (PDF). Vaadatud 12.12.2007.
  17. 80 tracks × 2 sides × 15 (512-byte) sectors Table Of Diskette Formats
  18. "What file and disk formats are there?". LPS Multilingual. Vaadatud 25.06.2006.
  19. Apple Ships Industry’s First SuperDrive