Diskettenlaufwerk

Speichermedium Diskette
90-mm-(3,5″)-Diskette
Allgemeines
Typ	Magnetischer Datenträger
Kapazität	bis 240 MB[1]
Lebensdauer	ca. 5-30 Jahre
Größe	200 mm (ca. 8″) 130 mm (ca. 5,25″) 90 mm (ca 3,5″) 80 mm (ca 3″)
Ursprung
Entwickler	Alan Shugart (IBM)
Vorstellung	1969

Teile einer 3,5″-Diskette:
1. Schreibschutz
2. Drehlager
3. Schutzblende
4. Gehäuse aus Kunststoff
5. Ring aus Papier
6. Magnetscheibe
7. Disk-Sektor

3,5″-Diskette Vorder- und Rückseite, sowie Innenseite

Rasterelektronenmikroskop- aufnahme der magnetisierbaren Oberfläche, 20.000-fach vergrößert

Eine Diskette ist ein magnetischer Datenträger und besteht aus einer flexiblen Kunststoffscheibe – daher die englische Bezeichnung „floppy disk“ oder kurz „Floppy“, was deutsch ungefähr mit „wabbelige Scheibe“ zu übersetzen wäre. Diese Scheibe ist mit einem magnetisierbaren Material, meistens Eisenoxid, beschichtet. Die älteren Diskettentypen waren zum Schutz meistens mit einer biegsamen Hülle aus dünnem Kunststoff versehen; erst später ersetzte man dieses durch ein starres Kunststoffgehäuse.

Im Unterschied zu Festplatten schleift der Schreib-/Lesekopf bei Disketten direkt auf der beschichteten magnetisierbaren Oberfläche, was mit der Zeit zu deutlichem Abrieb führt und die dauerhafte Verwendbarkeit von Disketten stark einschränkt.

Außerdem schleift auch die Magnetscheibe direkt an der umgebenden, fest im Laufwerk liegenden Hülle. Daher wird diese Hülle auf der Innenseite mit Teflon-beschichtetem (oder ähnlichem) Gewebe ausgestattet, um die Reibung zu minimieren.

Eigenschaften

Das Format von Disketten wird meistens in Zoll (″) angegeben, gebräuchliche Größen waren:

• 200 mm (ca. 8″) mit 180 KB^[1] – das ursprüngliche Diskettenformat von IBM als Ersatz für die unhandlichen Stapel von Lochkarten, später mit bis zu 1 MB
• 130 mm (ca. 5,25″) mit 80 KB bis 1200 KB (160 KB bei den ersten IBM-PCs)
• 90 mm (ca. 3,5″) mit 720 KB bis 3520 KB ≈ 3,4 MB (ED-Disketten mit 44 Sektoren formatiert)
• 80 mm (ca. 3″) mit 180 KB pro Seite (u. a. Schneider/Amstrad CPC und Joyce)

Darüber hinaus wurden noch andere Größen (wie z. B. 3,25″ und 50 mm (ca. 2″)) entwickelt, die sich aber nicht durchsetzen konnten.

Die Normen für 3,5″-Disketten sind ISO/IEC 8860-1:1987 (doppelte Dichte), ISO/IEC 9529-1:1989 (hohe Dichte) und ISO/IEC 10994-1:1992 (extra-hohe Dichte); alle Angaben erfolgen in metrischen Einheiten. Diese Normen verdeutlichen die Messungen, die 90,0 mm × 94,0 mm × 3,3 mm ergeben. Die magnetische Scheibe im Inneren hat einen Durchmesser von genau 86,0 mm. Man unterscheidet

• ein- und zweiseitig beschriebene Disketten
  • SS: single sided
  • DS: double sided, alternative Bezeichnungen: 2S, 2
• die Aufzeichnungsdichte, die sich aus dem verwendeten magnetischen Material ergibt
  • SD: Single Density
  • DD: Double Density, alternative Bezeichnung: 2D
  • QD: Quad Density, alternative Bezeichnung: 4D
  • HD: High Density
  • ED: Extended Density
• hard- oder soft-sektoriert.

Bei hard-sektorierten Disketten gibt es auf der Kunststoffscheibe ein Indexloch pro Sektor, bei den wesentlich verbreiteteren soft-sektorierten nur eines überhaupt, bzw. einen asymmetrischen Antriebs-Zugriff in der Mitte. Dieses Indexloch oder die Asymmetrie legt den Startpunkt einer Spur fest, sofern es vom Laufwerk nicht ignoriert wird (Soft-Synchronisierung: Erkennen des Spurbeginns durch Folge von Synchronisations-Bits).

Zur genauen Spezifikation einer Diskette gehören noch weitere Angaben:

• die Anzahl der Magnetspuren („Tracks“) (anfänglich meist 35, später typischerweise 40 oder 80)
• die Anzahl Sektoren (Blöcke pro Spur) (z. B. 9 oder 18)
• die Blockgröße (früher 128, 256 oder 512 Byte, heute meistens nur noch 512 Byte)
• das Aufzeichnungsverfahren (anfänglich FM, später meistens MFM; bei Apple und Commodore wurde auch das GCR-Verfahren eingesetzt)
• die Spurdichte, meist 48, 96 oder 135 tpi (tracks per inch). Commodore benutzte auf einigen Laufwerken den abweichenden Wert von 100 tpi, was diese Disketten für Fremdlaufwerke physisch unlesbar machte.

Es ist technisch möglich, je nach Spur eine verschiedene Anzahl von Sektoren unterzubringen, zumal auf den äußeren Spuren theoretisch mehr Platz ist; da jedoch dort die relative Geschwindigkeit des Kopfes auch höher ist, stieß dieses auf Schwierigkeiten. Einige Hersteller variierten daher entweder die Umdrehungsgeschwindigkeit (Apple) oder die Datenrate (Commodore) abhängig von der Kopfposition, was mehr auf der Diskette zu speichern erlaubte, diese aber inkompatibel zu Laufwerken anderer Hersteller machte.

Ein Trick, die Zugriffsgeschwindigkeit zu erhöhen, bestand im so genannten Interleaving, wobei die Sektoren nicht numerisch aufsteigend, sondern in anderer Reihenfolge auf eine Spur aufgezeichnet wurden. Dadurch konnte zum Beispiel die technisch notwendige Nachbearbeitung eines Lesevorgangs erfolgen, und direkt danach der versetzt angeordnete logisch nächste Sektor eingelesen werden. Die ideale Interleave-Rate war oft von der verwendeten Hardware abhängig.

Ähnlich gelagert war die Idee, den logisch ersten Sektor einer Spur etwas versetzt gegenüber den benachbarten Spuren anzuordnen, so dass beim Lesen aufeinanderfolgender Spuren nach einem Spurwechsel, während dem sich die Diskette ja etwas weiterdreht, dieser Sektor gerade unter dem Lesekopf ankam, so dass gleich weiter gelesen werden konnte.

Disketten verfügen über einen Schreibschutz, der sich bei 3,5″-Disketten durch einen kleinen Schieber hinten rechts oben an- bzw. ausschalten lässt (offen = Schreibschutz). Bei 5,25″- und 8″-Disketten muss eine am Rand befindliche Schreibschutz-Aussparung (bei 8″ an der Front, bei 5,25″ seitlich) mit einem dunklen Aufkleber zum Schreibschutz zugeklebt werden (geschlossen = Schreibschutz). Der Schreibschutz wird im Laufwerk von einem mechanischen Schalter oder einer Lichtschranke erfasst, die den Strom zum Schreibkopf unterbrechen; es ist beabsichtigt, dass der Schreibschutz von Software nicht umgangen werden kann. Originaldisketten von kommerziell erhältlicher Software fehlte dieser Schieber bzw. diese Aussparung oft von vorneherein, so dass sie immer schreibgeschützt sind. Der fehlende Schieber kann aber mit dunklem Klebeband ersetzt werden.

Eine HD-Diskette behält die Daten ca. fünf Jahre. Wenn sie entsprechend gegen Feuchtigkeit und Magnetismus abgeschirmt ist, sind auch längere Lagerzeiten problemlos möglich. Wegen des Erdmagnetismus empfiehlt es sich jedoch, die Daten nach 1–2 Jahren erneut auf eine andere Diskette zu kopieren, um einen Datenverlust mit höherer Sicherheit zu verhindern. Disketten geringerer Schreibdichte sind erfahrungsgemäß bei trockener Lagerung jahrzehntelang haltbar. Zum Schutz vor Verschmutzung werden 5,25″- und 8″-Disketten üblicherweise in einer Papiertasche aufbewahrt, die zum Lieferumfang der Diskette gehört.

8″-Diskette	5,25″-Diskette	5,25″-Diskette in ihrer Tasche	Beschriftungsetiketten und Schreibschutzaufkleber (schwarz) für 5,25″- und 8″-Disketten
3,25″-Diskette	3″-Diskette

Diskettenlaufwerke

Ein Diskettenlaufwerk dient zum Lesen und Schreiben der Daten der Diskette. Es gibt interne, die in ein Computergehäuse integriert werden, und externe Laufwerke, die ein eigenes Gehäuse haben und über Kabel an den Rechner angeschlossen werden. Die Bauformen entsprechen denen der Disketten: 200 mm (8″), 130 mm (5,25″) und 90 mm (3,5″).

Die wesentlichen mechanischen Elemente eines Diskettenlaufwerks sind ein Mechanismus zum Einspannen der Diskette an die Drehachse und zum Auswerfen derselben, der zugleich den oberen Schreibkopf bzw. bei einseitigen Laufwerken den Andruckfilz anhebt und absenkt (meist rein manuell, nur bei Apple und Sun war dieser Mechanismus zeitweise motorisiert), ein geschwindigkeitsgeregelter Motor zum gleichmäßigen Drehen der Diskette (üblich sind Riemen- sowie Direktantrieb), ein auf Metallschienen in einer Richtung verschiebbarer kombinierter Schreib- und Lesekopf mit gegenüberliegendem Andruckfilz bzw. bei doppelseitigen Laufwerken ein Kopfpaar, sowie ein Schrittmotor zum Verschieben des Kopfes, wodurch die einzelnen Spuren angefahren werden. Hinzu kommt eine Elektronik, die die Motoren betreibt und regelt, die Schreibsignale auf die richtige Feldstärke bringt, und die Lesesignale verstärkt und digitalisiert. Die weitere Verarbeitung findet in einem Diskettencontroller statt, der sich oft außerhalb des eigentlichen Laufwerks befindet, z. B. auf der Hauptplatine eines PCs.

Während 8″-Laufwerke meistens nach dem Einschalten pausenlos laufen und bei Nichtgebrauch die Schreib-Lese-Köpfe zur Schonung von der Diskette abheben, schalten die kleineren Varianten den Motor nur bei Bedarf an; die Köpfe können daher immer auf der Diskettenoberfläche verbleiben, ohne diese zu überlasten.

Der Schreibkopf muss von Zeit zu Zeit vorsichtig gereinigt werden, da sich Eisenoxid- und Bindematerialreste darauf ablagern. Früher waren Reinigungsdisketten erhältlich, schonender ist es jedoch, das Laufwerk zu öffnen und den bzw. die Köpfe sanft mit einem in Isopropanol getränkten fusselfreien Tuch abzuwischen, bis die bräunlichen Oxidreste entfernt sind. Ein Schmieren der Mechanik ist nicht empfehlenswert, außer wenn diese offensichtlich verklemmt ist. Bei Bedarf kann bei vielen Laufwerken auch die Drehgeschwindigkeit der Diskette und die Spurlage des Schrittmotors nachjustiert werden, dies ist jedoch nur bei entsprechenden Kenntnissen empfehlenswert, da man sonst das Laufwerk leicht unbrauchbar machen kann.

Die Kommunikation zwischen Laufwerk und Rechner kann auf unterschiedlichen Ebenen realisiert werden. Besonders in der Frühzeit der Mikrocomputer gab es viele Varianten: Während bei den Geräten der Firma Apple die Kommunikation auf der untersten Bitstrom-Ebene stattfand, geschah sie bei den frühen Atari-Heimcomputern auf der höheren Datenblock-Ebene und bei den 8-Bit-Computern von Commodore auf der noch höheren Datei-Ebene. Bei heutigen Geräten hat sich ein Standard herausgebildet: Interne Diskettenlaufwerke für PCs (mit klassischem Flachbandkabel-Anschluss) kommunizieren auf Bitstrom-Ebene, alle anderen Geräte, z. B. USB-Diskettenlaufwerke, auf Datenblock-Ebene.

3,5″-Diskettenlaufwerk	5,25″-Diskettenlaufwerk	8″-Diskettenlaufwerk	3″-Diskettenlaufwerk
Anschlusskabel für 5,25″- (Stecker links) und 3,5″-Diskettenlaufwerke (Stecker mitte) in IBM-kompatiblen PCs	USB-3,5″-Diskettenlaufwerk

Geschichte

Die erste Diskette (200 mm, 8 Zoll) mit dem dazu gehörenden Laufwerk wurde von IBM 1969 für die Computerserie System/370 auf den Markt gebracht; dieses Laufwerk konnte Disketten aber nur lesen und nicht beschreiben und diente daher nur dazu, den Benutzern neue Versionen der IBM-Systemsoftware preiswerter zukommen zu lassen. Für die tägliche Arbeit blieben zunächst die teuren und platzraubenden Lochkarten, Lochstreifen und Magnetbänder üblich. Die Erfindung der Diskette wird allgemein Alan Shugart zugeschrieben. Die Kapazität der ersten Diskette war ca. 80 KB, was 1000 Lochkarten entsprach, einer damals üblichen Verkaufseinheit.

1972 brachte die Firma Memorex das erste Diskettenlaufwerk mit Schreibfähigkeit auf den Markt, wieder entwickelt von Shugart; damit begann die allmähliche Ablösung der Lochkarten, Lochstreifen und Magnetbänder. Shugart gründete 1973 seine eigene Firma (Shugart Associates) und entwickelte 1976 die 5,25″-Diskette. 1978 stellte TEAC das erste 5,25″-Diskettenlaufwerk der Welt vor; für die damals neuen Mikrocomputer wird das neue Format sofort aufgegriffen, für Großrechner erst etwas später. 1981 stellt Sony die 90-mm-(3,5″)-Diskette im starren Gehäuse vor, mit zunächst 720 KB (9 Sektoren), später 1440 KB (18 Sektoren). Die falsche Bezeichnung der letzteren mit „1,44 MB“ rührt durch die Tatsache, dass 1 MB mit 1000 KB gleichgesetzt wurde, üblicherweise sind aber 1 MB = 1024 KB. Sie kommt im IBM-PC ab den PS/2-Modellen zum Einsatz und wird dadurch zum Standard.

Viele andere Systeme verwendeten dieselben Disketten, jedoch mit unterschiedlichen Aufzeichnungsformaten und/oder Dateisystemen. So fasst etwa eine mit FFS formatierte 3,5″-HD-Diskette eines Amiga-Rechners 1,76 MB, gewöhnlich wurden aber 3,5"-DD-Disketten verwendet, die mit ca. 880 KB formatiert waren. Später erscheinen noch so genannte ED-Disketten mit 2880 KB (36 Sektoren) (fälschlicherweise mit 2,88 MB bezeichnet). Letztere fanden vor allem bei Computern von NeXT und den IBM PS/2s Verwendung, erreichten darüber hinaus aber kaum Verbreitung. Die „1,44-MB“-Diskette blieb viele Jahre hindurch der übliche Standard, bis die Diskette durch die flächendeckende Verbreitung von Festplatten auch im Heimbereich, die zunehmende Vernetzung der Rechner und die neuen, wesentlich mehr Daten fassenden, beschreibbaren optischen und Flash-Speicher-basierten Medien (CD-R, DVD-R, USB-Stick) an Verbreitung und Nutzung verlor. Ab ca. 1998 wurden immer mehr neue Computer ganz ohne Diskettenlaufwerk verkauft.

Ein kleiner Markt besteht auch heute noch für ältere Synthesizer und Sampler, da für diese als Speichermedien für die Klangdaten oft Disketten verwendet wurden, z. B. beim Roland S-50. Bei Geräten, die über die Möglichkeit des Mididump verfügen, können die Klangdaten auf diesem Weg gesichert werden.

Alternativen

• Zeitweise wurden in IBM-kompatiblen PCs sowie Apple-Computern auch Zip-Laufwerke (100 MB, später 250 MB und zuletzt 750 MB) als Diskettenlaufwerksersatz verbaut. Diese konnten sich aber nicht dauerhaft durchsetzen, da sie von den beschreibbaren optischen Medien verdrängt wurden.
• Wenig erfolgreich waren die SuperDisk-Laufwerke (LS120). Neben speziellen Speichermedien waren hier auch Standard-3,5″-Disketten mit einer Kapazität von 1440 KB bzw. 720 KB verwendbar.
• Sony versuchte 1998 mit einem HiFD-Diskettenlaufwerk, das Disketten mit 200 MB Kapazität lesen und beschreiben konnte, und zur „1,44-MB“-Diskette kompatibel war, die gängigen Laufwerke abzulösen.

All diese verbesserten Versionen des ursprünglichen 3,5-Zoll-Diskettenlaufwerkes konnten jedoch keine größere Verbreitung erlangen. Mittlerweile (2009) sind auch sie hinsichtlich Speicherkapazität und Geschwindigkeit überholt.

Apple Computer liefert seine Rechner bereits seit 1998 ohne Diskettenlaufwerk aus.

Auch neuere IBM-kompatible PCs haben seit dem Jahr 2004/2005 zunehmend oft keine eingebauten Diskettenlaufwerke mehr. Stattdessen kann man externe Diskettenlaufwerke an die USB-Schnittstelle anschließen, die jedoch bei Neugeräten nicht im Lieferumfang enthalten sind und oft auch das Lesen und Schreiben der zeitweise üblichen Sonder-Diskettenformate (Microsoft DMF, 3-Mode u. ä.) nicht unterstützen. Oft ist der Diskettencontroller dennoch auf dem Mainboard vorhanden, so dass man dann nachträglich selbst ein Diskettenlaufwerk einbauen kann. Diskettenlaufwerks-Controller auf Steckkarten sind für neuere Mainboards nicht mehr erhältlich, da den inzwischen üblichen PCI- und PCI-Express-Steckplätzen ein Signal fehlt, das für die Einbindung erforderlich ist; nur der kaum noch verwendete ISA-Bus führt das notwendige Signal auf die Steckplätze hinaus.

Seit 2002/2003 werden zunehmend USB-Sticks (Flashspeicher) sowie andere externe USB- und FireWire-Massenspeicher wie Festplatten und DVDs als Datenträger verwendet, jedoch sind die notwendigen Fähigkeiten für einen vollständigen Ersatz der Diskette auf dieser Basis, vor allem die Bootfähigkeit, erst bei neueren x86-PC-Hauptplatinen gegeben.

Für einige Dinge sind jedoch Disketten noch nicht direkt ersetzbar. So müssen zum Beispiel Firmware-Updates für Adaptec RAID-Karten auf zwei Disketten verteilt gespeichert werden, wobei aber die Updates mittlerweile auch unter Windows über den Storage Manager eingespielt werden können. CDs, DVDs und USB-Sticks unterstützen zwar eine Disketten-Emulation zum Booten, nicht aber das Wechseln auf eine zweite virtuelle Diskette. Außerdem ist das Erstellen einer virtuellen Bootdiskette auf diesen neuen Medien immer noch nicht trivial. Lediglich bei den USB-Sticks gibt es einige Modelle, bei denen der Speicherbereich zweigeteilt ist, der erste Speicherbereich entspricht in Organisation und Kapazität einer 3,5″-HD-Diskette mit 80 Spuren und 18 Sektoren und ist somit direkt als virtuelle Bootdiskette nutzbar, der zweite wesentlich größere Speicherbereich ist wie bei allen anderen USB-Sticks organisiert. Diese Einschränkung beim Bootvorgang betrifft jedoch nur IBM-PC-kompatible Rechner. Rechner der Baureihe Macintosh der Firma Apple können schon seit den 1980er Jahren von optischen Medien (CD, DVD) oder externen Festplatten mit SCSI- oder (später) Firewire-Anschluss booten. Deshalb war bei diesen Systemen das Diskettenlaufwerk auch unproblematischer entbehrlich.

Diskettenformate

Größenvergleich zwischen einer 8″- und einer 3,5″-Diskette

Historische Liste nach Erscheinen der Diskettenformate, einschließlich des zuletzt überall vorhandenen Formates, 3½-inch HD.

Format	Erscheinungsjahr	Kapazität in KB[1] (falls nicht anders angegeben)	davon abweichende im Handel angegebene Kapazität
8-inch SS (read-only)	1971	80
8-inch SS	1973	256	256 KB
8-inch SS	1974	800
8-inch DS	1975	1000
5¼-inch SS	1976	110
5¼-inch DS, SD	1977	180
5¼-inch DS, DD	1978	360	360 KB
5¼-inch DS, QD	19??	720	720 KB
5¼-inch DS, HD	1984	1200
3-inch SD	1982	360
3-inch DD	1984	720
3½-inch DD	1984	720
2-inch	1985	720
3½-inch HD	1987	1440	1,44 MB
3½-inch ED	1991	2880	2,88 MB
3½-inch LS-120	1996	120,375 MB	120 MB
3½-inch LS-240	1997	240,75 MB	240 MB
3½-inch HiFD	1998/99	150/200 MB	150/200 MB
Abkürzungen:  SS = Single Sided; DS = Double Sided; SD = Single Density; DD = Double Density; QD = Quad Density; HD = High Density ED = Extended Density; LS = Laser Servo; HiFD = High capacity Floppy Disk
Die aufgelisteten Speicherkapazitäten beziehen sich auf: Für 8-inch: Standard-IBM-Formate, wie sie von den System/370-Großrechnern und neueren Systemen verwendet werden Für 5¼- und 3½-inch: Standard-PC-Formate, die angegebenen Kapazitäten sind die Gesamtgröße aller Sektoren der Diskette, einschließlich des für Bootsektor und Dateisystem verwendeten Speicherplatzes. Dabei sind alle Sektoren mit einer Kapazität von 512 Byte formatiert. Bei anderen Formaten kann die mit den gleichen Laufwerken und Disketten erreichbare Speicherkapazität variieren.

Siehe auch

• Festplatte
• Speicherkarte
• Langzeitarchivierung
• Diskettenlocher
• CBM-Diskettenlaufwerke

Weblinks

• ISO – ISO-Normen für Disketten
• Hardware Bastelkiste
• The floppy user guide - Umfangreiche Beschreibung von Disketten und Laufwerken (auf Englisch)

Fußnoten

1. ↑ ^{a b c} Im Gegensatz zu Festplatten werden die Kapazitäten von Disketten in Zweierpotenzen notiert. „KB“ steht für die auch Kibibyte genannte Einheit von 2¹⁰ = 1024 Byte.