Floppy disk

Disquette 3.5 standard

Une disquette en informatique est une mémoire de masse amovible. La disquette est aussi appelée disque souple (floppy disk en anglais) en raison de la souplesse de son support et par opposition au disque dur. Le nombre de pouces associé au mot disquette (1" vaut 2,54 cm) correspond au diamètre du disque magnétique.

Histoire

La disquette a été lancée par IBM en 1971 (dans sa version 8 pouces) pour stocker les microprogrammes des systèmes 370 et, accessoirement, envoyer pour un faible coût des mises à jour à leurs possesseurs. Cette première disquette pouvait stocker 80 000 caractères, soit environ une journée de frappe d’une opératrice de saisie. Pour cette raison, des matériels de saisie sur disquette commencèrent à remplacer les encombrantes et bruyantes perforatrices de cartes utilisées jusque-là.

La deuxième génération de disquettes était au format de 5 pouces ¼, et utilisée entre autres sur l’Apple II et l'Olivetti P6060. C’est elle qui, formatée en 360 Ko équipa l’IBM PC en 1981, puis en 1,2 Mo le PC/AT en 1983.

La troisième génération possédait une enveloppe qui n’était plus de carton souple, mais de matière plastique rigide. Utilisée par le Macintosh en version 400 Ko (1984), elle fut introduite dans le monde PC en 1987 pour la série IBM PS/2 en versions 720 Ko et 1,44 Mo ; cette dernière a commencé à être détrônée au début des années 2000 par les clés USB, principalement à cause de leur relative fragilité et de leur capacité limitée à 1,4 Mo alors que les fichiers manipulés commençaient à dépasser largement cette taille (pour les usages multimédia notamment). Il exista une version 2,88 Mo qui ne s’imposa pas.

Une autre disquette de troisième génération est également apparue sur les ordinateurs personnels. Celle-ci est de format 3 pouces et permet de stocker 320 Ko par face. Les lecteurs pour ce type de disquette n’étant pas double face, il est nécessaire de retourner le disque pour utiliser toute sa capacité. Cette disquette a été principalement utilisée sur Amstrad CPC et Oric. En raison de l'échec commercial de ce standard, les fabricants pouvaient se procurer des lecteurs à très bon marché, mais en revanche la pénurie de disquettes posait problème.

Principe de fonctionnement

Structure physique

1. Volet de protection en écriture
2. Disque d’entraînement
3. Volet de protection amovible
4. Coque en plastique
5. Disque en papier ou en tissu doux
6. Disque magnétique
7. Secteur d’une piste

Les disquettes ont la même structure que les disques durs.

La différence entre les deux est que les disquettes sont amovibles et qu’elle ne sont composées que d’un seul disque.

Les disquettes sont divisées en pistes : sorte de cercles concentriques répartis à intervalles réguliers sur leur surface magnétique.

Les pistes sont numérotées de 0 à n, le nombre de pistes étant n+1, variant avec le type de disquette. La piste 0 est celle située le plus à l’extérieur de la disquette.

Chaque piste est divisée en un nombre constant de secteurs de taille égale. Le nombre de ces secteurs dépend du format de la disquette et sont numérotés de 1 à n, n étant le nombre de secteurs par piste. Certains ordinateurs (Macintosh, Commodore) ont été dotés d’un gestionnaire de disque supportant un nombre variable de secteurs, celui-ci étant proportionnel à la longueur de la piste, ce qui permet d’augmenter la capacité de stockage.

Chaque secteur représente 512 octets pour un PC et un Atari ST. Le secteur (ou bloc) est la plus petite partie du disque que l’ordinateur puisse lire.

La disquette est souvent divisée en deux faces numérotées 0 et 1 car les lecteurs récents sont équipés de deux têtes de lecture/écriture : une pour chaque face.

On peut donc calculer la capacité d’une disquette par la formule : Nombre de faces × nombre de pistes × nombre de secteurs/piste × 512 octets/secteur.

Caractéristiques de quelques disquettes

Organisation logique d’une disquette au format PC

L’organisation d’une disquette compatible PC se fait en quatre parties :

1. Le secteur de démarrage (boot) : situé sur le 1^er secteur de la piste n°0 de la tête n°0, on y trouve des informations concernant le type de média, le numéro de série du disque, le nombre de secteurs par piste, le nombre de pistes, le nombre de têtes de lecture/écriture, un optionnel secteur de démarrage (disquette de démarrage), et de références aux autres sections de la disquette.
2. La table d’allocation des fichiers (FAT12) : La FAT est un index enregistrant l’emplacement des fichiers (ou de leurs fragments) sur le disque. En consultant la FAT, l’ordinateur peut déterminer si un secteur est disponible, utilisé ou défectueux. La FAT est écrite en deux copies sur le disque, permettant aux utilitaires de diagnostic de déceler des erreurs en comparant les copies.
3. Le répertoire racine : On y retrouve les informations sur le volume, les sous-répertoires et les fichiers : nom, taille, date/heure de création et de modification, attributs (archive, lecture seule, caché, système) et surtout, un pointeur vers le secteur où il est stocké.
4. Les données : L’espace restant du disque est utilisé pour stocker les données des fichiers.

Lecture et écriture

Le lecteur de disquette est composé de deux moteurs :

• Le premier entraîne la disquette et tourne à une vitesse de 300 tours/minute. Dès que l’ordinateur commande une fonction, la disquette tourne et reste un certain temps en marche après les opérations pour permettre un accès plus rapide à d’autres appels (pas d’attente). Cette vitesse de rotation est réglée grâce à un capteur qui détecte une rotation complète du disque.
• Le second est un moteur pas à pas qui permet de déplacer la tête de lecture/écriture précisément sur la piste voulue.

Schéma de principe de formatage d’une disquette

La tête de lecture/écriture est composée de deux bobines égales placées en sens inverse ce qui permet la lecture et l’écriture de bit, la disquette étant recouvert d’une couche d’oxyde magnétique.

Un bit est positionné ou pas suivant le sens de l’orientation des micro-particules d’oxyde magnétique, dans un sens, le bit est lu comme un « 0 » logique, et dans l’autre sens comme un « 1 » logique. Pour l’écriture, la tête impose un sens aux micro-particules grâce à un champ magnétique crée avec une bobine ou l’autre suivant le sens que l’on veut donner au bit écrit.

Sur une disquette neuve, les micro-particules sont orientées aléatoirement, elle est donc illisible. Pour écrire sur une disquette, il faut au préalable la formater pour lui donner un format de données : créer le secteur BOOT, les FAT et le répertoire ROOT dans le cas d’une disquette FAT.

Le formatage peut aussi rendre une disquette amorçable (elle permettra de démarrer l’ordinateur) en copiant une partie du système d’exploitation et en créant un programme de lancement au niveau du BOOT, c’est là que l’on trouve les virus les plus dangereux car ce programme est le premier lancé par l’ordinateur avant le système.

Historique

Gauche : disquette 8", Centre haut : disquette 5" 1/4, En bas : disque Bernoulli Iomega, A droite : disquette 3" 1/2, En haut à droite : un DVD+R (pour comparaison de taille)

La disquette 8 pouces

En 1967, le centre de développement des dispositifs de stockage d’IBM à San Jose en Californie reçut une nouvelle tâche : développer un système simple et peu coûteux pour charger du microcode dans les mainframes System/370. Les 370 étaient les premières machines d’IBM à utiliser de la mémoire à semi-conducteurs. Cette mémoire étant volatile, tout le microcode devait être rechargé à chaque fois que l’alimentation était coupée. Normalement cette tâche incombait à divers lecteurs de bande magnétique qui étaient fournis presque systématiquement avec les 370. Cependant, les bandes étaient longues, et donc leur chargement était lent. IBM désirait mettre en place un système plus rapide et adapté, et qui de surcroît pourrait également permettre d’envoyer des mises à jour aux clients pour un coût modique (de l’ordre de 5 dollars).

David Noble, qui travaillait sous la direction d’Alan Shugart, étudia les solutions existantes à base de bandes magnétiques, dans l’espoir d’améliorer ce type de systèmes. En fin de compte, il abandonna cette voie et repartit sur de nouvelles bases. Son résultat fut un disque souple en lecture seule de 8 pouces (20 centimètres) qu’il appela le « memory disk » (disque-mémoire), qui pouvait contenir 80 kilo-octets de données. Au départ, il s’agissait tout simplement d’un disque. Cependant, le disque se salissait rapidement, ce qui posait des problèmes de lecture. C’est pourquoi il fut enfermé dans une enveloppe en plastique dont l’intérieur était revêtu d’un tissu pour capturer les poussières. Ce nouveau dispositif équipa en standard les 370 à partir de 1971.

En 1973, IBM sortit une nouvelle version du disque souple, cette fois sur le système de saisie de données 3740. Le nouveau système utilisait un format d’enregistrement différent qui pouvait stocker jusqu’à 256 Ko sur les mêmes disques, et disposait en outre d’un mode lecture/écriture. Ces lecteurs se répandirent, et furent finalement utilisés pour transporter des données, remplaçant presque totalement les bandes magnétiques pour les petits transferts.

Quand les premiers micro-ordinateurs furent développés dans les années 1970, le disque souple de 8 pouces fut utilisé sur quelques-uns d’entre eux comme dispositif de stockage à « haute vitesse ». Ce dispositif était très onéreux. Le premier système d’exploitation pour micro-ordinateurs, CP/M, était distribué à l’origine sur des disques 8 pouces. Toutefois, les lecteurs étaient toujours très chers, pratiquement plus chers que l’ordinateur auxquels ils étaient connectés. C’est pourquoi la plupart des machines de cette époque utilisaient plutôt des enregistreurs à cassettes.

À cette époque, Alan Shugart quitta IBM et fit un bref séjour chez Memorex. Ensuite, il fonda Shugart Associates en 1973. La société commença à travailler aux améliorations du format 8 pouces existant et créa même un nouveau formatage de 800 Ko. Cependant, comme les bénéfices n’étaient pas au rendez-vous, Shugart fut congédié en 1974 par l’entreprise qu’il avait créée.

La mini-disquette de 5" ¼

En 1976, un des associés de Shugart, Jim Adkisson, fut approché par An Wang des laboratoires Wang, qui sentait que le format 8 pouces était simplement trop grand pour les machines de traitement de texte de bureau qu’il développait. Après une réunion dans un bar à Boston, Adkisson demanda à Wang de quelle taille il pensait que les disques devraient être, et Wang montra une serviette et dit « à peu près cette taille ». Adkisson ramena la serviette en Californie, il trouva qu’elle mesurait 5"¼ de large (5 pouces un quart, soit environ 13 centimètres), et développa un nouveau lecteur de cette taille stockant 110 Ko.

Le lecteur de 5" ¼ était considérablement moins cher que les lecteurs 8 pouces d’IBM et il commença bientôt à apparaître sur des machines CP/M. À un moment, Shugart Associates produisait 4 000 lecteurs par jour. En 1978, il y avait plus de 10 fabricants produisant des lecteurs de disquette 5" ¼ et le format remplaça rapidement le 8 pouces pour la diffusion de la plupart des applications.

Tandon présenta un lecteur double face en 1978, doublant la capacité, et le nouveau format « DD » (double densité) de 360 Ko s’imposa rapidement. Au début des années 1980, des lecteurs de 96 TPI (track per inch, pistes par pouce) apparurent, passant la capacité de 360 à 720 Ko, mais ce format n’eut pas beaucoup de succès. En 1984, avec son ordinateur haut de gamme PC/AT, IBM lança le disque « HD » (high density, haute densité). Ce disque, de densité quadruple, utilisait 96 pistes par pouce combinées avec une densité plus élevée sur chaque piste ; finalement, il contenait jusqu’à 1,2 méga-octets (Mo) de données. Au moment où le disque dur moyen contenait 10 à 20 méga-octets, ceci était considéré comme assez spacieux. Mais son utilisation était limitée aux ordinateurs équipés d’un lecteur ad hoc.

Les lecteurs de disquettes 5" ¼ permettaient la lecture et l’écriture. Pour éviter d’écrire par mégarde sur une disquette, il suffisait de recouvrir une encoche, située en haut à droite de l’enveloppe de la disquette, par un bout de papier opaque collant (la disquette était « protégée en écriture »). Une fois ce papier enlevé, le lecteur pouvait de nouveau écrire sur la disquette.

Depuis le début, par économie, les lecteurs de disquettes ne comportaient qu’une tête de lecture ; la lecture des disquettes se faisait donc sur une seule face. Pourtant les deux faces étaient recouvertes d’un support magnétique. Les vendeurs de disquettes diffusèrent alors des disquettes « double face » qui comportaient une encoche de chaque côté de l’enveloppe. Il suffisait d’enlever la disquette du lecteur et de la retourner pour bénéficier d’une nouvelle capacité de stockage, sur le modèle du fonctionnement des cassettes audio (avant l’invention de l’autoreverse). Le prix des disquettes double face était sensiblement plus élevé que les « simple face » alors que la seule différence était l’encoche supplémentaire. De fait de nombreux informaticiens percaient leurs disquettes simple face d’une nouvelle encoche de l’autre coté afin de bénéficier des deux faces.

Pendant les années 1970 et 1980, les disques durs, trop chers, étaient quasi inexistants sur les micro-ordinateurs, le lecteur de disque souple était le dispositif de stockage primaire de base. Le système d’exploitation devait être chargé en mémoire vive à chaque démarrage au moyen d’une disquette ; cette disquette était ensuite enlevée et remplacée par une autre contenant les programmes et les données. Quelques machines utilisant deux unités de disques (ou un lecteur double) permettaient à l’utilisateur de laisser la disquette du système d’exploitation en place et de changer indépendamment les disquettes de données. Avoir deux lecteurs permettait aussi de recopier ses données (les sauvegarder) bien plus efficacement qu’avec un seul lecteur. En effet, le système lisait quelques octets de la disquette d’origine puis demandait la disquette de sauvegarde pour écrire ces octets, ce qui imposait de nombreux va-et-vient entre les disquettes. On « jouait au grille-pain ». Outre le temps que cela prenait, le risque de se tromper de disquette n’était pas négligeable et la manipulation était source d’usure. Avec deux lecteurs, il suffisait de mettre la disquette d’origine dans un lecteur et la disquette de sauvegarde dans l’autre.

Vers la fin des années 1980, les disquettes 5" ¼ furent remplacées par les disquettes 3½ pouces. La popularité des premières baissa au début des années 1990, bien que des disquettes et des lecteurs de 5" ¼ soient encore disponibles. Sur la plupart des nouveaux ordinateurs les lecteurs 5" ¼ étaient des dispositifs facultatifs. Au milieu des années 1990 ces lecteurs avaient pratiquement disparu pendant que le disque 3½ pouces devenait le disque prépondérant.

La microdisquette 3 " ½ et autres disquettes en boîtier rigide

Exemple de disquette 3"

Au début des années 1980, les limitations du format 5" ¼ se font de plus en plus sentir au fil de la montée en puissance des machines. Un certain nombre de solutions apparaissent alors : lecteurs de 2", 2" ½, 3" et 3" ½ (50, 60, 75 et 90 mm), développés par diverses entreprises. Ces solutions partageaient un certain nombre d’avantages par rapport aux formats plus anciens : une taille plus petite, une boîte rigide de protection et une glissière de protection contre l’écriture. Amstrad choisit pour des raisons de prix de revient un lecteur 3" à simple face de 160 Ko pour la gamme de CPC et PCW. Ce format et son mécanisme d’entraînement furent portés sur l’ordinateur ZX Spectrum +3 après qu’Amstrad eut racheté Sinclair Research. Cependant, le prix des lecteurs 3" était avantageux pour l'entreprise parce que ce format ne s’était pas imposé. De fait, les utilisateurs rencontrèrent de grandes difficultés d’approvisionnement en disquettes, qui défrayèrent la chronique. Les disquettes 3" restèrent onéreuses en raison de cette pénurie, faisant en fin de compte disparaître le format pour de bon.

La situation fut différente en 1984 lorsque la société Apple sélectionna le format de Sony 90,0 mm × 94,0 mm pour la gamme d’ordinateurs Macintosh, poussant ainsi ce format physique à devenir le standard aux États-Unis. On peut d’ailleurs noter qu’il s’agit d’un passage « silencieux » du système impérial (8 pouces) au système métrique (94 mm). Cependant, le produit fut lancé sous le nom de « disquette 3" ½ », pour bien souligner le fait qu’il était plus petit que le 5" ¼ existant et ne pas dérouter les utilisateurs habitués aux mesures anglo-saxonnes. Un des arguments marketing mettait d’ailleurs en avant le fait que cette disquette était conçue pour tenir dans une poche de chemisette "de taille américaine". En 1989, les ventes de disquettes 3" ½ dépassèrent celles du 5" ¼ : le PS/2 d’IBM avait adopté ce format physique, bien qu’avec un formatage plus dense (1,44 Mo au lieu de 800 Ko, et 720 Ko pour la version économique du modèle d’entrée de gamme).

Les disquettes 3" ½ ont, grâce à leur boîte rigide et à leur volet de protection en métal, le grand avantage de très bien protéger les faces du disque contre les contacts physiques avec l’utilisateur. Ce volet referme le boîtier plastique de la disquette à chaque fois qu’elle est manipulée en dehors du lecteur. Quand elle est insérée, le volet est ouvert par le mécanisme du lecteur, ce qui permet à la tête de lecture/écriture d’accéder aux surfaces magnétiques. La forme rectangulaire de la disquette est un autre avantage : elle empêche d’insérer la disquette dans le mauvais sens dans le lecteur, ce qui était possible avec les disquettes 5" ¼.

Comme la disquette 5" ¼, la disquette 3" ½ évolua au cours de son existence. À l’origine, deux formats étaient disponibles : double densité à double face de 720 Ko et à simple face en 360 Ko (en utilisant le même format que les disquettes de 5" ¼). La disquette était la même, la différence n’étant qu’au niveau du lecteur, selon qu’il avait une seule tête de lecture, ou une pour chaque face de la disquette. Un nouveau format appelé « haute densité » (« HD »), permettant le stockage de 1,44 Mo de données (appellation marketing car en réalité, elle contient 1 474 560 octets, ce qui équivaut à 1 440 kibi-octets (KiB) ou 1,41 MiB et 1,47 Mo en décimal). Ce format fut présenté au milieu des années 1980 ; IBM l’utilisa sur la série des PS/2 présentée en 1987, Apple l’utilisa en 1988 sur les Macintosh IIx. Une autre avancée dans les enduits d’oxyde permit de créer un nouveau format dit « extended density » (« ED ») de 2,88 Mo. Ce format fut présenté sur les NeXT de deuxième génération en 1991. Cependant, il était déjà dépassé car trop petit au moment de sa sortie et donc il n’a jamais été utilisé dans des proportions significatives. Dans d’autres formats, tel que celui du Macintosh, la capacité des disques double densité atteignait 800 Ko, mais au prix d’une incompatibilité avec les modèles PC. En effet, ceci était obtenu grâce l’utilisation d’un moteur à vitesse variable, permettant de placer un plus grand nombre de données sur les pistes extérieures : les lecteurs pour PC, dotés d’un moteur à vitesse fixe, étaient donc physiquement incapables de lire ces disquettes. Sur Amiga, la capacité d’un disque double densité montait à 880 Ko (1,76 Mo en haute densité), voire à 980 Ko en utilisant un formatage spécifique.

Les ordinateurs IBM ont toujours gardé une caractéristique, qui était de pouvoir sur demande formater en 1,44 Mo une disquette de 720 Ko. Les utilisateurs usèrent et abusèrent de cette propriété (pour des raisons de marketing, les 720 Ko, bien que provenant des mêmes chaînes de fabrication, étaient alors moins chères), ce qui posa problème quand ils changeaient par la suite de constructeur. La seule solution était alors de percer un trou dans le carter avec une petite vrille pour que la disquette de 720 Ko apparaisse comme une 1,44 Mo.

Plus d’une décennie après, les lecteurs 3" ½ se vendent toujours et équipent la quasi-totalité des ordinateurs PC (les ordinateurs Apple ne les utilisant plus depuis la fin des années 1990). Le format est toujours celui qui fut normalisé en 1989 sous le nom ISO 9529-1.2. Mais ces lecteurs sont de plus en plus proposés en option. En effet, avec l’arrivée d’autres systèmes de stockage, tels que les disquettes ZIP, les clés USB, le CD-R, le CD-RW, les DVD, et surtout les partages de fichiers via un réseau, la disquette 3" ½ devient désuète.

En bref

On distingue différents formats :

• 200 mm (8 pouces) : le plus ancien ; les deux encoches de part et d’autre de la fenêtre de lecture ont fait l’objet d’un brevet, elles divisaient par deux les tensions du disque en cas de torsion involontaire pendant le transport et sans elles, les disquettes devenaient rapidement inutilisables.
• 130 mm (5 pouces un quart), qui connut un grand succès suite à son adoption par l’Apple II, puis par le PC en 1981, mais se périma immédiatement en 1987 avec le lancement du PS/2, à cause de sa grande taille et accessoirement de sa faible capacité (360 Ko). Le PC/AT lancé en 1983 avait des disquettes de même format extérieur mais de capacité 1,2 Mo et de fabrication différente.
• 80 mm (3 pouces), lancé par Amstrad sur les ordinateurs CPC 664.
• 90 mm (3 pouces et demi)
  • inventée par Sony,
  • présente le mérite de tenir dans une pochette de chemise (elle a été conçue pour cela)
  • utilisée en version 400 Ko pour le Macintosh en 1984,
  • introduite dans le monde PC en 1987 pour la série IBM PS/2 en versions 720 Ko et 1,44 Mo ; cette dernière commence à être détrônée en 2004 par les clés USB
  • sa version 2,88 Mo, utilisée sur certains PS/2 de haut de gamme et IBM RS/6000, ne rencontra jamais de succès.

La capacité de stockage a progressivement augmenté pour atteindre 1,47 Mo (1,41 Mio) pour les dernières générations de disquettes (et le double pour un format propre à IBM). Sur Commodore Amiga, il était même possible de formater ces mêmes disquettes 3" 1/2 en FFS (Fast File System) pour atteindre une taille de 900 Ko par face et même 1,8 Mo pour les double densité. Au-delà, il existe les disques Iomega Zip, Jazz et MO (magnéto-optiques). Syquest a également produit des disquettes grandes capacité de type Zip au milieu des années 1990, dont l’avantage était d’avoir les mêmes dimensions que les disquettes 3" ½ de 1,44 Mo, de sorte qu’un lecteur LS-120 pouvait lire ces nouvelles haute capacité mais également les plus anciennes (alors que les disques ZIP d’épaisseur double étaient incompatibles avec les anciennes disquettes), toutefois ce format fut un échec commercial.

Le périphérique de lecture et d’écriture associé se nomme lecteur de disquettes.

Le succès de la disquette est dû à son faible coût et à son transport facile. Ses inconvénients majeurs sont sa fragilité et sa faible capacité de stockage. L’apparition de nouveaux supports de sauvegarde qui combinent ces avantages sans les inconvénients fait que les disquettes ne sont plus guère utilisées aujourd’hui : pour la distribution de produits commerciaux (logiciels, encyclopédies), le CD-ROM et le DVD-ROM sont moins coûteux qu’une disquette, plus fiables et transportent une quantité d’information 500 fois plus grande pour le CD et 4 000 fois plus grande pour le DVD. Pour le stockage de données personnelles, les clés USB permettent de stocker plus, mieux, moins cher, plus vite et de surcroît dans un parfait silence. Cependant, les disquettes restent pratiques car universelles pour le transfert de petits fichiers ou livrées comme supports de pilotes avec certains périphériques, notamment des cartes d’extension.

Disparition

Leur capacité dérisoire, inférieure à trois mega octet (2,88 Mo) dans sa version la plus raffinée, aggravé par une fiabilité douteuse ne leur permettaient pas de faire face à de nouveaux concurrents: les clés USB, les CD-R et CD-RW, ainsi que la démocratisation d'Internet. Le support des CD bootables (pour installer ou réparer un ordinateur) par les carte-mères et le support des clef USB pour flasher le BIOS permit de rendre facultative leur possession.

Elles ont commencé à disparaitre en 1998 avec l'avènement du iMac d'Apple qui fut le premier ordinateur personnel sans lecteur de disquette, et rapidement suivi par les ordinateurs portables, limités en place.

Elles sont encore trouvables à la vente, ce qui rend possible la réparation de vieux ordinateurs, et des lecteurs de disquettes USB sont disponibles pour récuperer le contenu d'anciennes disquettes.

Voir aussi

Articles connexes

• Mémoire vive
• Mémoire morte
• La disquette a été pendant plusieurs années un moyen de sauvegarde de jeux vidéo
• Master Boot Record
• Préfixes binaires
• Virus de boot
• Lecteur de disquette

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