軟碟 (Floppy Disk)

在介紹完磁帶之後,接下來站長要談的是 (或許會有比較多讀者曾經見過甚至曾經用過) 軟碟,相較於磁帶受制於其連續帶狀結構而只適於循序存取的特性,軟碟採用了圓形磁盤作為儲存資料的媒介,使其在進行隨機存取時的性能與方便性都遠遠勝過磁帶,又加上其重量輕、可攜性遠勝於硬碟,因此在隨身碟與光學儲存技術普及之前軟碟有很長一段時間是人們攜帶資料的主要方式 (時至今日仍然有不少軟體的儲存按鍵所使用的符號就是一張軟碟片,甚至有些較晚出生的人還以為該符號單純就只是儲存的意思)。

8 吋軟碟 (Floppy,1967 年 – 1977 年)

軟碟的歷史最早可以追溯到 1967 年,當時 IBM 在其大型電腦 System/370 時,首度決定將微碼的存放位置由非揮發性記憶體晶片改為揮發性記憶體晶片,因此每次開機時都會需要從外部儲存裝置當中將微碼載入到揮發性記憶體中 (這樣的設計主要是為了簡化微碼更新的操作與降低更新所需的成本,讓用戶不再需要透過替換微碼晶片的方式進行更新),然而這樣的設計勢必需要同時搭配一種低成本、便於攜帶,且容量不必很大的儲存裝置,好讓 IBM 可以隨時透過郵遞的方式寄送最新版本的微碼給用戶。

原先 IBM 曾經考慮使用磁帶技術,但磁帶的速度太慢,體積也太大因此並不合適,後來 IBM 的研發團隊 (以時任 IBM Direct Access Storage 產品經理的 Alan Shugart 為首,整個軟碟的發展歷史基本上都和這位工程師有關,甚至到下篇介紹硬碟的時候都還會再見到他,同時 DAS 部門也是當時 IBM 最為賺錢的部門之一) 以早期硬碟的原理為靈感發展了一種直徑 200 毫米 (約 8 吋),上面塗滿金屬氧化物的塑膠碟盤,可以預先記錄 80 KB 的資料 (但不能修改),而他們很快就發現這種塑膠碟盤的讀取很容易受到空氣中的灰塵或懸浮微粒影響,於是就使用塑膠殼將碟盤包覆起來,並且在中間加上一層布用以吸附、隔絕灰塵與防止外殼刮傷碟盤,於是第一款軟碟片就這麼誕生了。

不過可以讓使用者隨時自行寫入資料的軟碟片與軟碟機則是要等到 1972 年才面市,第一款支援讀寫的軟碟機與軟碟片是由一間名叫 Memorex 的公司所發佈的 (Alan Shugart 從 IBM 離職後跳槽到這間公司),至於 IBM 則是要等到隔年才發佈類似產品,同時 Alan Shugart 也在 1973 年自行創辦 Shugart Associates 公司,這間公司在後來的幾年內迅速成為軟碟界的龍頭廠商 (不過 Shugart Associates 的發展其實與 Alan Shugart 並沒有太大的關係,這部分的故事我打算留待下節再談)。

8 吋軟碟片的容量由 80 KB 起跳,最大可至 1.2 MB,比較特別的是,絕大多數 8 吋軟碟片都採用實體磁區 (hard-sectored) 設計,也就是磁區分界是使用實體分隔的方式預先刻錄在碟盤上,而不是使用軟體格式化的方式劃分虛擬磁區。

5.25 吋軟碟片 (Mini Floppy,1976 年 – 1986 年)

隨著 8 吋軟碟片納入對於寫入資料的支援之後,有越來越多人開始使用軟碟作為攜帶資料的工具,也開始有越來越多的文字處理工具納入了對軟碟片存取的支援,隨著使用率與相容系統數量的提升,軟碟片開始逐步在一般個人電腦市場中普及,但是 8 吋軟碟片的體積仍然太大而難以攜帶,且對於文字工作者等行業來說 8 吋軟碟機的購置成本也仍然偏高,因此人們開始尋求將磁碟片的體積進一步縮小。

在 1976 年 Shugart Associates 公司正式發佈了 5.25 吋軟碟片與 SA-400 軟碟機 (至於為什麼是 5.25 吋,時任 Shugart Associates 工程師的 Jim Adkission 與 Don Massaro 表示靈感來源是餐廳的雞尾酒餐巾),採用單面 35 磁軌儲存,可以存放 110 KB 的資料並且同時支援實體磁區與虛擬磁區軟碟片,且 5.25 吋軟碟很快就獲得了廣泛的採用,Shugart Associates 公司也在 1977 年被 Xerox 以四千萬美金收購。

然而隨著 5.25 吋軟碟被廣泛接受,開始生產 5.25 吋軟碟機的廠商數量也隨之增加,在 1978 年時已經有多達十家廠商在生產這種軟碟機,而 Shugart Associates 在開發第二代產品 (由 35 磁軌提升至 80 磁軌) 時並不順利,又加上廠商間的削價競爭最終導致 Shugart Associates 在 1985 年結束營運活動,並在 1991 年終止運作。

比較有意思的是,Apple 在 1978 年配合 Apple II 所推出之 Disk II 軟碟機的首批產品其實就是以 Shugart Associates 公司所生產的 SA-400 磁碟機為基礎,手工裝上 Apple 自行研製的電路板與貼上蘋果標誌而成,而 Steve Wozniak 所研發的 Group Code Record 技術使得 Disk II 軟碟機可以在碟片上存放高達 140 KB 的資料,比起 SA-400 原始設計還要多出 27% 之多。