【図・解構】時代的眼淚,讓我們來看看曾經是檔案傳輸交換的第一把交椅「磁碟機」運作原理

2014.05.07 10:20AM
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是【図・解構】時代的眼淚,讓我們來看看曾經是檔案傳輸交換的第一把交椅「磁碟機」運作原理這篇文章的首圖

曾經,軟碟機是最重要的電腦資料交換的儲存媒體,重要性就相當於現在的隨身碟。不過隨著檔案容量愈來愈大,隨身碟與燒錄片的興起,軟碟機早已不敷使用,現在甚至已經是雲端時代了,要交換檔案資料直接靠雲端即可,還不需要拿實體周邊存檔,然後交給對方。而容量動不動就是幾十GB甚或是TB等級。想到軟碟機的1.2MB以及1.44MB,只能感嘆時代的眼淚呀,搞不好年輕一代的朋友還不見得有機會看過這樣的周邊


 

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(圖片更新:有朋友提到軸承是不會轉動的,那區塊是馬達才對)

 

首先我們來看磁碟機的構造,可以看得出來5.25吋的與3.5吋的磁碟機在構造上不會差太多。但在機制上做了許多改進。比如說大的磁碟機整個機構外露,可以看得到磁片,而小的就被包起來。而大的磁片插進去後要扳住固定,小的磁片不用,放進去就可以直接就定位,退的時候也比較容易。

 

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以小磁碟機為例,在磁片放進去後大約會有以下的過程:

  • 將磁碟片放進軟碟機時,會帶動白色撥桿。
  • 當磁碟片就定位(也就是白色撥桿就定位)時,利用彈簧連動,此時磁碟片會夾緊,保護蓋會被撥開露出碟片
  • 同時間也會傳動上下兩個讀寫頭靠近碟片。當需要寫入資料時則會通入電流而產生磁極,讓碟片表面上的金屬氧化物產生改變。
  • 當電腦下指令要求磁碟機寫入或讀取碟片時,電路板會將指令轉成電路訊號來控制讀寫頭的運轉與磁碟片的移動。
  • 下方有卡榫,磁碟片定位後,卡榫會進入磁碟片的金屬軸心,用以旋轉磁片。
  • 這一根連接上步進馬達,能夠前後移動以及旋轉,可以牽引讀寫頭在磁碟片上動作。
  • 在寫入之後,會先確認碟片有無防寫。而防寫機制是靠這個黑黑的頭,在正常情況下防寫開關是閉上的,黑色的頭無法穿過。若防寫開關是打開的,黑色的頭穿過,就不會讓磁片寫入(檔名04與09)。

 

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所以就會看到上圖這樣的動作流程。

 

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看完磁碟機之後,接下來我們看看磁碟片吧。大磁碟片在機構的設計上感覺是用一片折起來。整體非常軟(所以也叫軟碟片),若攜帶時不小心還滿容易折到。而且部分磁片外露,在保管上也比較需要當心。如果我們把大磁片拆開的話,可以看得到碟片與襯裡。以結構來說可以分成:

  • 讀寫區
  • 定位點(旁邊的小圓點)
  • 軸心
  • 標籤黏貼處
  • 碟片(上面鍍有一層金屬氧化物,帶有磁性物質的塑膠膜)
  • 防寫孔(封住即可防寫入)

 

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而小磁碟片就做了很多改良,比如說外露的部分有保護蓋。磁片雖然比較小,但容量反而比大磁碟片大一些。防寫開關也不用自己找貼紙黏,只要扳一下開關即可。結構來說,有:

  • 保護蓋
  • 金屬軸心
  • 碟片(上面鍍有一層金屬氧化物,帶有磁性物質的塑膠膜)
  • 標籤黏貼處
  • 防寫開關
  • 讀寫區



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至於碟片的結構很簡單,主要包括了以下兩項:

  • 磁區(sector):上圖的藍色部分即是。
  • 磁軌(track):指的是同心圓部分。

以1.44MB磁碟片為例,共有正、反兩面;一面有80個磁軌;一個磁軌18個磁區;而一個磁區能放512位元組資料。可以算出2X80X18X512=1474560,差不多就等於1.44MB。

 

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如果對於剛剛以上說明感到很熟悉的朋友,那你一定跟我一樣老XDDDD。

 

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當然,如果你接觸電腦不到十年還用過磁碟機的話,也只能用「Awesome」來形容你了

接下來,我們再來看看相關歷史吧:
 



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磁碟機,尤其是3.5吋的機種,可以說是電腦設備上的一個奇蹟。在1970年代所使用的5.25吋大台磁碟機,至1980年代被改良成更小的3.5吋,然後容量加到1.44MB之後,一直用到2000年初才逐漸被淘汰。在1980年代大、小磁碟機還有共用的過渡期,但到了1990年代後大磁碟機被淘汰,小磁碟機成為主流,而到了後期雖然有改良式,還有外接的磁碟機,但也沒有成為主流。在磁碟機使用的歷史中,1.44MB容量的磁碟片與3.5吋磁碟機才是真正的中流砥柱,幾乎沒有什麼變過,以使用時間來看,長達20年。電腦上的設備,無論是處理器記憶體,甚至是排線等設備,不要說20年這麼久的時間,可能不到兩年規格就更新了。

順帶一提,其實可以理解為何Diskette無法取代Floppy,就像那時我們也會常講軟碟機會與磁碟機混用(原因大約是5.25吋磁碟片是軟的關係)

 

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從大片磁碟片至現在也43年了(若是從最早的磁碟機算的話,還要再加四年,也就是從1967年開始),這期間消費者的儲存媒體主流,從大片變小片而後變成光碟、隨身碟(記憶卡等USB周邊)、雲端,變化真的是相當快速,而小片磁碟就佔了20年之久(當然,現在還是有人在用小片磁碟,但已經是極少數。目前消失的時間點一般都是以最後一家大廠Sony為分界點,他於2010年宣佈,於2011年正式停產)。
 

《後記》

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