Hajlékony lemezek PC-hez

Hajlékony lemezek (flopi) a számítástechnikában

A számítógépek programok segítségével adatokat dolgoznak fel és a szükségletnek megfelelő eredményt szolgáltatnak. A gép működését leginkább a billentyűzet segítségével irányítjuk, az eredmények pedig a monitor képernyőjén olvashatók. A felhasználó programjait és adatait a gép működése közben a memóriában tárolja, amely az áram kikapcsolásával tartalmát elveszíti, ezért szükséges, hogy ezeket maradandó formában is tárolni tudjuk. A leggyakoribb megoldás a mágneses rögzítés, amelynek több formája is elterjedt. Közülük az egyiket, a hajlékony lemezen történő adattárolást szeretném az alábbiakban saját ismereteim szerint közreadni.

Számítástechnikai alapismeretek

Az ötvenes-hatvanas évek gyakori keresztrejtvénykérdése volt az információ alapegysége: ez a bit (rövidítése b), szóval mondva igen-nem, matematikailag 1-0, fizikailag esetleg plusz-minusz. A számítógépek alapegységként a nyolc bitből álló bájtot (rövidítése B) és ennek többszöröseit használják mind a mai napig. A nagyságrendek is eltérnek a közéletben használttól, ami elég sok félreértésre ("reklámozási félrevezetés") ad lehetőséget. A bináris rendszer következtében Kilobájtnak kettő a tizedik hatványa értékét tekintjük, ami 1024. Az eltérést az alábbi táblázattal szeretném szemléltetni:
1 kilobájt (KB) = 1 024 B
1 megabájt (MB) = 1 024 KB =  1 048 576 B
1 gigabájt (GB) = 1 024 MB = 1 073 741 824 B stb.
Az utolsó sornál látható, hogy a decimális és bináris rendszer között már 7%-nál nagyobb eltérés van, így pontos számításoknál nem árt tudni, hogy melyik esetről van szó. Természetesen voltak-vannak próbálkozások és irányelvek az egyértelmű szóhasználatra (KB és kB vagy kiB), de ez nem mindig jár sikerrel.

A témával kapcsolatos fogalmak, rövidítések

A számítástechnikát gyakran angol nyelvűnek említik, ami annyiban igaz, hogy bölcsőjét az USÁ-ban ringatták, és a fejlődés is olyan gyors, hogy azt a nyelvi honosítással nagyon nehéz követni. Ugyanakkor az eredeti megnevezések használata sokszor egyértelműbb, mint az esetleg eltérő magyarítások. Alább egy rövid felsorolással próbálom segíteni az abszolút laikusok részére az eligazodást. Mivel modern világunkban nagyon gyakori a rövidítések alkalmazása, ez is indokolja a lista közlését.

Disc Operation System    DOS        Lemezes operációs rendszer
Floppy Disc Drive      FDD      Hajlékony lemez meghajtó
Hard Disc Drive         HDD      Merev lemez meghajtó
Single Side                  SS (1S)   Egy oldalas (lemez)
Double Side                DS (2S)  Két oldalas (lemez)
Double Density            DD (2D)  Dupla sűrűségű (írás)
High Density               HD         Négyszeres sűrűségű (írás)
inch                              "            hüvelyk (németül zoll)

Előzmények

A számítástechnikában 20-30 év rettenetesen nagy idő, olyannyira, hogy napjainkban a hajlékony lemezek használata teljesen visszaszorult, már a modern asztali számítógépekbe is csak külön kérésre szerelnek flopi meghajtót. Ez egyrészt indokolja a retronomra kerülést, másrészt a (fiatal) számítógéphasználók némelyikének részéről fennálló érdeklődést sem árt kielégíteni ismeretterjesztő szinten egy részletesebb leírással: erre szeretnék kísérletet tenni.

Flopival, illetve a használatához szükséges lemezegységgel először a Commodore C-64 típusánál találkoztam a '80-as évek második felében. 1981 őszén már az IBM ("nagy kék") által fel volt találva a Personal Computer (PC, magyarul személyi számítógép), de valószínűleg senki nem sejtette, hogy milyen nagy karriert fog befutni. Az első típusnál csak hajlékony lemez(ek)en lehetett az adatokat tárolni, de az XT-n már megjelent a 10 MB, az AT-n a 20 MB kapacitású merevlemez (kéretik nem nevetni...). Magyarországon gazdasági okokból nagyjából az AT gépekkel (helyesebben szólva ezek távolkeleti noname klónjaival) kezdődött az informatika térhódítása a '80-90-es évek fordulóján. Ezeknél a flopimeghajtók 5 1/4" méretűek voltak a később tárgyalandó 1,2 MB (HD) kapacitással. A gépgyárban, ahol ilyen géppel rendelkeztünk, még elviselhető volt az adatok hetenkénti biztonsági mentése 10-15 flopira. Később jellemző volt az 5 1/4" és 3 1/2" meghajtók együttes alkalmazása, majd a nagyobb méret fokozatosan visszaszorult.

Hajlékony lemezek

A flopik fokozatos, ám elég gyors fejlődése a méretek csökkenésével és ugyanakkor a kapacitás növekedésével járt. A méretsor 8"-kel (kb. 20 cm) kezdődött, az 5 1/4" és 3 1/2" legelterjedtebb középméreteken keresztül 2"-ig tartott; a két szélső esettel nem volt közvetlen kapcsolatom, így azokról itt további szó nem esik.

A flopi lemeze egy valóban nagyon hajlékony, vékony, mindkét oldalán mágnesezhető felületű korong, ami merev, négyzetalakú borítóban van gyárilag elhelyezve. (A vékonyságra jellemző, hogy részleges napfogyatkozáskor rajta keresztül nézve a Napot kellő fényszűrést biztosít, de használatát mindenki saját felelősségére tegye!)  A működéshez a borító speciálisan van kialakítva, és lehetővé teszi, hogy a meghajtó használat közben nagy sebességgel forgassa a lemezt, ami a centrifugális erő következtében lesz igazán sík. A használatban két további kivágás játszik szerepet. Egyiken az író-olvasó fej fér hozzá a lemez felületéhez (a nagyobb méretnél a nyílás szabad, a kisebbnél egy rugós fémlap zárja el, ha nincs a meghajtóban), a másik, 4-5 milliméteres kivágás pedig az írásvédelmet teszi lehetővé: a nagyobbnál a  rést leragasztva nem írható a lemez, a másiknál a tokba szerelt kis lapocskát átkattintva fordítva: nyitott rés gátolja meg a lemez tartalmának akaratlan módosítását. Az 5 1/4"-es flopinál van egy harmadik, kör alakú nyílás is, amely az "indexlyuk" meghajtó általi érzékelését teszi lehetővé.

A lemezeken az adatokat számtalan formátumban rögzíthetjük, és bizony a gyakorlatban számos megoldás elő is fordul, még egy géptípuson belül is, részben a "felülről kompatibilitás" jegyében. A lemezen az információ egy vagy mindkét oldalon, kör alakú sávokon helyezkedik el, amit a lemezegység fizikailag meghatároz. Az, hogy  egy  sáv (angolul track) hány szektorra legyen felosztva, egy szektorban hány bájt legyen, sőt bizonyos határon belül hány sáv legyen, az operációs rendszer illetve más formázó programok döntik el, ezért is nevezik a hajlékony lemezeket szoft-szektorosnak.

Az 5 1/4" méretű flopiknál én szimpla sűrűségű (SD) lemezzel illetve meghajtóval nem találkoztam, egyoldalúval is csak a Commodore-nál, bár az irodalomból tudom, hogy a PC első DOS verziója is egyoldalúra formázta a lemezeket. A sávok egy szektorában a felhasználó rendelkezésére álló hasznos terület a bináris rendszerből eredően 128 bájt vagy ennek többszöröse lehet, mégis mind a mai napig egyedül az 512 bájtos méret a szabványos. A lemez teljes hasznos kapacitását a sávok száma x egy sávon levő szektorok száma x egy szektorban lévő bájtok száma x oldalak száma adja: így a Commodore flopijának kapacitása 40 x 8 x 0,5 KB (512 B) x 1 = 160 KB. Most tekintsünk el attól a ténytől, hogy a legkisebb felhasználható hely 2 az n-ediken szektor (1, 2, 4 sít.), így az egy bájtos állomány is minimum 512 bájt helyet foglal a lemezen! Még egy mondat erejéig a Commodore-nál maradva: mivel a lemez mindkét oldala mágneses, ezért a borító másik oldalának megfelelő helyén nyílást vágva és a lemezt a lemezegységbe fordítva berakva megduplázható volt a lemez kapacitása; ez a korabeli árakat és kereseteket tekintve magánszemélyeknek jó megoldás volt.
Egy sávon nemcsak 8, hanem 9, 10, esetleg még több szektor is kialakítható, bár az adattárolás biztonsága csökken. A PC megjelenése után röviddel a sávonkénti szektorok számát nyolcról kilencre növelték, és két író-olvasó fej használatával a lemez mindkét oldalára írtak, ezzel 360 KB-ra növelve a flopi kapacitását. Néhány évig ez volt a "közös nevező", az a formátum, amit minden számítógép megértett, így a programokat ilyen formátumú lemezeken forgalmazták, még akkor is, amikor az AT típusnál a nagysűrűségű lemezek és meghajtóik elterjedtek. Később ezt a módszert részben a programok méretének növekedése, részben a nagyobb kapacitású meghajtók elterjedése túlhaladta.

Az AT típusnál alkalmazott HD jelű hajlékony lemezek ugyanolyan méretűek voltak, de más mágnesezési tulajdonsággal bírtak, ezért a 360-as meghajtókkal sem írni, sem olvasni nem lehetett őket, fordítva viszont igen. A sávok száma 80-ra, egy sáv szektorainak száma is majdnem duplájára, 15-re növekedett, ezért négyszeres sűrűségűnek is nevezték (egyes DOS verziók formattáló programját HD lemeznél /4 kapcsolóval kellett paraméterezni). A flopi kapacitása így 80 x 15 x 0,5 x 2 =  1200 KB lett; amint fentebb levezettem, ez nem azonos 1,2 MB-tal, mégis mindenki így ismeri! Sőt speciális formázással (az adatbiztonság rovására) a területet tovább lehetett növelni, így némelyik lemez cimkéjén 1,6 MB (formázatlan) kapacitást tüntettek fel.

Az 5 1/4"-es flopik ismertetését azzal zárnám, hogy sok gyártó készítette némileg eltérő minőségben és sokkal eltérőbb árban: a '90-es évek elején a 3M lemezek voltak a legkeresettebbek ismereteim szerint.

A méretben következő, 3 1/2" méretű, ún. miniflopikról ezek után sokat nem kell írni. A műanyag védőtok egyik sarkát "levágták", ami megakadályozta azt, hogy a lemez fordítva kerüljön a meghajtóba (a képeken jobboldalt, felül). Míg a nagyobb testvérnél a meghajtó és a lemez közti fizikai kapcsolat egy kallantyú (ajtó) kézi elfordításával jött létre, addig emennél a lemez automatikusan használati helyzetbe kattan. Azt már említettem, hogy az író-olvasó rés ennél egy rugós lemezkével van védve, ami a meghajtóba helyezéskor automatikusan kinyílik, kivételkor záródik. Ha a nagyobb lemezt a plusz papír védőtasakjában tárolták, akkor nem volt érzékelhető különbség meghibásodásban, sőt személyes tapasztalatom szerint a 3 1/2"-es flopin jóval gyakrabban sérültek meg az adatok, akár állásukban is! Ennek talán a megnövelt adatsűrűség is magyarázata  lehet, ugyanis a kisebb területre 80 sávot írtak, egyenként 18 szektorral, így a kapacitás 80 x 18 x 0,5 x 2 = 1440 KB, ismét csak nem a parasztvakító 1,44 MB!

A miniflopinál korábban (inkább más géptípusoknál) gyakori volt a sávonként 9 szektoros formátum is, amivel a tárolható bruttó adatmennyiség 720 KB volt. Ez elsősorban nem a meghajtónak, hanem magának a lemeznek a jellemzője, azaz a 720 KB-os flopit nem lehet 1440 KB-ra megformázni (DD-s lemezt HD formátumra).
A HD lemez képén jobboldalt alul kicsit halványan látható egy nyílás, amely pozíciónál a DD lemezen tömör a tok: ennek pontos funkcióját csak találgatni tudnám. Az írásvédelem zárható nyílása a másik oldalon található, és mindkét flopin zárva van, így a lemez írható.

2010. január 17.