コンピュータで少しでも作業をしたことがある人なら、一度はフロッピー ディスクを使用したことがあるでしょう。 CD-ROM ドライブが普及するまでは、フロッピー ディスク ドライブ (FDD) がコンピュータにデータを追加する主な手段でした。実際、FDD は 20 年以上にわたり、ほとんどのパーソナル コンピューターの重要なコンポーネントであり続けています。
基本的に、フロッピー ディスク ドライブは、オーディオ カセット テープに似た、金属でコーティングされた小さな円形のプラスチック片に対してデータを読み書きします。この記事では、フロッピー ディスク ドライブの中身とその仕組みについて詳しく説明します。 FDD に関するいくつかの興味深い事実もわかります。
フロッピーディスクドライブの歴史
フロッピー ディスク ドライブ ( FDD ) は、1967 年にアラン シュガートによって IBM で発明されました。最初のフロッピー ドライブは 8 インチディスク(後に小型化するため「ディスケット」と呼ばれます) を使用していましたが、これは 5.25 インチ ディスクに進化しました。 5.25 インチ ディスクの容量は 360 キロバイトで、今日の 3.5 インチ ディスケットの容量は 1.44 メガバイトでした。
5.25 インチ ディスクは、今日の 3.5 インチ ディスケットを保持するために使用されている硬いケースとは異なり、ディスケットのパッケージが非常に柔軟なプラスチックの封筒であったため、「フロッピー」と呼ばれていました。
1980 年代半ばまでに、読み取り/書き込みヘッドの設計の改良と磁気記録媒体の改良により、柔軟性の低い 3.5 インチ、容量 1.44 メガバイト (MB) の FDD が現在使用されるようになりました。数年間、コンピュータには両方の FDD サイズ (3.5 インチと 5.25 インチ) がありました。しかし、1990 年代半ばまでに、5.25 インチ バージョンは人気がなくなりました。その理由の 1 つは、ディスケットの記録面がオープン アクセス領域からの指紋で簡単に汚染される可能性があったためです。
フロッピー ディスク ドライブの部品
ディスク
フロッピー ディスクはカセット テープによく似ています。
- どちらも酸化鉄でコーティングされた薄いプラスチック基材を使用しています。この酸化物は強磁性体です。つまり、磁場にさらされると、その磁場によって永久に磁化されます。
- どちらも瞬時に情報を記録できます。
- どちらも消去して何度でも再利用できます。
- どちらも非常に安価で使いやすいです。
オーディオ カセットを使用したことがある方なら、オーディオ カセットには大きな欠点があることをご存知でしょう。それはシーケンシャルデバイスであるということです。テープには始まりと終わりがあり、テープの一連の曲の後の別の曲にテープを移動するには、テープ ヘッドが固定されているため、早送りボタンと巻き戻しボタンを使用して曲の始まりを見つける必要があります。 。長いオーディオ カセット テープの場合、テープ全体を巻き戻すのに 1 ～ 2 分かかる場合があり、テープの途中で曲を見つけるのが困難になります。
フロッピー ディスクは、カセット テープと同様、両面に磁性体がコーティングされた薄いプラスチックで作られています。ただし、細長いリボンではなく、円盤のような形をしています。トラックは同心円状に配置されているため、ソフトウェアはファイル 2 ～ 18 を早送りすることなく、「ファイル 1」から「ファイル 19」にジャンプできます。ディスケットはレコードのように回転し、ヘッドが正しいトラックに移動して、いわゆるダイレクト アクセス ストレージを提供します。
ザ・ドライブ
FDD の主な部分は次のとおりです。
- 読み取り/書き込みヘッド: フロッピーディスクの両側にあり、同じアセンブリ上で一緒に移動します。 2 つのメディア表面のそれぞれに対する書き込み操作間の相互作用を防ぐために、ヘッドは互いに直接向かい合っていません。読み取りと書き込みには同じヘッドが使用され、書き込みの直前にトラックを消去するために 2 番目の幅の広いヘッドが使用されます。これにより、隣接するトラックのアナログ データに干渉することなく、より広い「クリーン スレート」にデータを書き込むことができます。
- ドライブモーター: 非常に小さなスピンドルモーターがディスケットの中心にある金属ハブと係合し、毎分 300 または 360 回転 (RPM) で回転します。
- ステッピング モーター: このモーターは、読み取り/書き込みヘッド アセンブリを適切なトラック位置に移動するために、正確な数のステップ回転を行います。読み取り/書き込みヘッド アセンブリはステッピング モーター シャフトに固定されています。
- 機械的フレーム: フロッピーディスク上の小さな保護窓を開き、読み取り/書き込みヘッドが両面フロッピーディスクメディアに接触できるようにするレバーシステム。外部ボタンを使用するとディスケットを取り出すことができ、その時点でディスケット上のバネ仕掛けの保護窓が閉じます。
- 回路基板: ディスケットから読み取られる、またはディスケットに書き込まれるデータを処理するためのすべての電子機器が含まれています。また、読み取り/書き込みヘッドを各トラックに移動させるために使用されるステッピング モーター制御回路や、ディスケット表面に向かう読み取り/書き込みヘッドの移動も制御します。
読み取り/書き込みヘッドは、トラック間を移動するときにディスケット メディアに触れません。電子光学装置は、3.5 インチ ディスケットの下隅に開口部 (または 5.25 インチ ディスケットの側面にある切り欠き) が存在するかどうかをチェックして、ユーザーがデータの書き込みを防止したいかどうかを確認します。
- フロッピー ディスク– ディスケットとも呼ばれます。一般的なサイズは3.5インチです。
- フロッピー ディスク ドライブ– フロッピー ディスクの読み取りと書き込みを行う電気機械装置。
- トラック– ディスクの側面上のデータの同心円状のリング。
- セクター– ウェッジまたはパイのスライスに似た、トラックのサブセット。
フロッピーディスクにデータを書き込む
以下に、フロッピー ディスク ドライブがフロッピー ディスクにデータを書き込む仕組みの概要を示します。データの読み取りも非常に似ています。何が起こるかというと、次のとおりです。
- コンピュータ プログラムは、フロッピー ディスクにデータ ファイルを書き込むようにコンピュータ ハードウェアに命令を渡します。フロッピー ディスクは、回転がはるかに遅く、容量もアクセス時間もはるかに遅くなる点を除けば、ハードディスク ドライブの 1 枚のプラッターとよく似ています。
- コンピュータ ハードウェアとフロッピー ディスク ドライブ コントローラは、フロッピー ディスクを回転させるためにフロッピー ディスク ドライブ内のモータを起動します。ディスクには各面に多数の同心円状のトラックがあります。各トラックは、パイのスライスのように、セクターと呼ばれる小さなセグメントに分割されます。
- ステッピング モーターと呼ばれる 2 番目のモーターは、トラック間の間隔に合わせてウォーム ギア シャフト (卓上万力のウォーム ギアの小型版) を微小刻みで回転させます。正しいトラックに到達するまでにかかる時間を「アクセスタイム」といいます。ステッピング モーターのこのステップ動作 (部分回転) は、ベンチトップ万力のジョーのように読み取り/書き込みヘッドを動かします。フロッピー ディスク ドライブの電子機器は、読み取り/書き込みヘッドを正しいトラックに移動させるためにモーターを何ステップ回転させる必要があるかを認識しています。
- 読み取り/書き込みヘッドはトラックで停止します。読み取りヘッドは、フォーマットされたディスケット上の事前に書き込まれたアドレスをチェックして、ディスケットの正しい面が使用されており、適切なトラックにあることを確認します。この操作は、レコード プレーヤーがビニール レコードの特定の溝に自動的に移動する方法と非常によく似ています。
- プログラムのデータがディスケットに書き込まれる前に、書き込みヘッドでセクタ データを書き込む前に、消去コイル(同じ読み取り/書き込みヘッド アセンブリ上にある) が通電されて、幅の広い「クリーン スレート」セクタが「クリア」されます。消去されたセクタは、書き込まれたセクタよりも幅が広くなります。これにより、隣接するトラックのセクタからの信号が、書き込み中のトラックのセクタに干渉することはなくなります。
- 通電された書き込みヘッドは、フロッピーディスクの表面に埋め込まれた微小な鉄の棒磁石粒子を磁化することによって、フロッピーディスクにデータを書き込みます。これは、 クレジットカードの裏面の磁気ストライプで使用される技術と非常によく似ています。磁化粒子は、そのパターンが検出され、その後の読み取り操作で読み取られるように、N 極と S 極が配向されています。
- フロッピーディスクの回転が停止します。フロッピー ディスク ドライブは次のコマンドを待ちます。
一般的なフロッピー ディスク ドライブでは、上記のすべての操作中、小さなインジケータ ライトが点灯したままになります。
フロッピー ディスク ドライブの事実
FDD に関して注目すべき興味深い点がいくつかあります。
- 2 枚のフロッピー ディスクは磁気が弱いため、一緒に保管しても破損することはありません。
- PC では、FDD データ リボン ケーブルにねじれがあり、このねじれにより、ドライブが A ドライブであるか B ドライブであるかがコンピュータに伝えられます。
- 多くの家庭用電化製品と同様に、今日の FDD には実際には修理可能な部品はありません。これは、新しいドライブのコストが、ドライブの分解と修理に通常請求される時間当たりの料金よりも大幅に低いためです。
- フロッピーディスクを交換した後にフロッピーディスクドライブ上のデータを再表示したい場合は、(ほとんどの Windows アプリケーションで) F5 キーをタップするだけです。
- すべての 3.5 インチ ディスケットの隅に、小さなスライダーがあります。スライダを動かして穴を見つけた場合は、フロッピーディスク上のデータが上書きまたは消去されないように保護されています。
フロッピー ディスクは、ソフトウェアの配布には (以前のように) めったに使用されませんが、依然として次のアプリケーションで使用されています。
- 一部の Sonyデジタルカメラでは
- システムクラッシュまたはウイルス攻撃後のソフトウェア回復用
- 1 台のコンピュータのデータが 2 台目のコンピュータで必要で、2 台のコンピュータがネットワークに接続されていない場合
- パーソナル コンピュータのBIOS を更新するために使用されるブート可能ディスケット内
- 人気のZipドライブで使用される高密度フォーム
