Formfaktoren und Aufzeichnungsformate von Disketten

Was die Formfaktoren betrifft müssen wir uns natürlich nicht nur mit den bekannten und weitverbreiteten 5.25″ und 3.5″ Disketten befassen, die ohne größeren Aufwand mit einem IBM PC recht einfach lesbar sind. Es gibt auch einiges an Software, die vor 1980 auf 8″ Disketten gespeichert wurde. Und natürlich auch über Magnetbändern in allen möglichen Formen, und über Lochkarten- und Lochstreifen. Bei den Disketten außerdem über spezielle Laufwerke und Aufzeichnungsfverfahren, die es für PC’s (IBM, DEC, Victor/Sirius) sowie für die verschiedenen Homecomputern gibt (Atari, Commodore, Apple, Sinclair und Amstrad u.s.w.). Das Problem mit den Homcomputern wird weiter unten ausgeführt. In den 80iger Jahren gibt es bei Disketten mit FM (“Frequency Modulation”, Atari), MFM (“Modified Frequency Modulation”, IBM) und GCR (“Group Coded Recording”, Commodore, Apple) mindestens drei verschiedene Kodierungs- bzw. Aufzeichnungverfahren, die zur Anwendung kamen.

Unabhängig vom Formfaktor der Diskette (8″, 5,25″, 3,5″) , der Anzahl der möglichen Spuren (tpi) und der Anzahl der Seiten, die beschrieben werden können ist die grundsätzliche Struktur des Formats, mit der ein Computersystem eine Diskette für die Verwendung mit einem Diskettenlaufwerk vorbereitet (Formatieren), immer gleich. Was passiert beim “Formatieren”? In der Schutzhülle der Diskette befindet sich der eigentliche Datenträger in Form einer mangnetisierbaren Scheibe. Das Diskettenlaufwerk des jeweiligen Computers dreht diese Scheibe mit 250 bis 360 Umdrehungen pro Minute und steuert den Schreib-/Lesekopf beim Formatierungsvorgang so, das eine bestimmte Anzahl konzentrischer Spuren (Zylinder) auf dieser Scheibe erzeugt werden. Dies geschieht, in dem der Schreib-/Lesekopf die darunter befindliche Fläche magnetisiert. Gleichzeitig wird jede Spur bzw. Zylinder in mehrere Sektoren mit Anfangs- und Endemarkierungen aufgeteilt. Ist eine Spur mit den darin liegenden Sektoren vollständig geschrieben, wird der Schreib-/Lesekopf durch einen Steppermotor auf die nächste Spur gesetzt und der Vorgang wiederholt sich, bis alle Spuren und Sektoren entsprechend des spezifischen Formats erzeugt sind. Grundsätzlich gilt: je höher der tpi-Wert einer Diskette (“tracks per inch” = Density) der Diskette, desto mehr Zylinder und Sektoren und sind theoretisch möglich. Die Speicherdichte auf auf der Diskette erhöht sich, und damit auch die Speicherkapazität.

Eine Übersicht über die möglichen Formate unter DOS/Windows:

Quelle: Personal-Computer, Technisches Lehrheft, www.controllersandpcs.de

In obiger Tabelle kann man sehen, das 5,25“ HD Disketten (96tpi) mit 80 Spuren formatiert werden, DD Disketten (48tpi) mit 40 (siehe Tabelle oben). Um die doppelte Anzahl Spuren auf gleicher Fläche unterzubringen, muss nicht nur die Disk-Oberfläche hochwertiger beschichtet werden, zudem muss ein HD-Laufwerk einen Schreib-Lesekopf besitzen, der die Spuren schmaler schreiben kann. Die Krux bei 5,25″ – Laufwerken ist: das HD Laufwerk schreibt die Spuren auch so schmal, wenn es DD Disketten mit nur 40 Spuren formatiert. Beim Schreiben eines DD Images zurück auf DD Diskette werden diese bei der Benutzung auf 5,25″ DD-Laufwerken quasi zu “read only”, können nicht also mehr beschrieben werden. Bei 3,5″ Laufwerken gibt es dieses Problem zwischen DD- und HD-Laufwerken nicht mehr. Um alle Formate unter DOS/Windows schreiben und wiederherstellen zu können, wird daher neben einem 3,5″ HD und einem 5,25″ HD zusätzlich noch ein drittes Laufwerk für das 5,25“ DD-Format benötigt.

Hier noch eine kleine Übersicht der vorgenannten Homecomputer, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, es gibt noch weit mehr.

Hersteller Diskettenformat Seiten Density Kapazität in KiB
Amstrad / Schneider CPC 3″ 1 Single 170
Amstrad /Schneider PCW/Joyce 3″ 1 Double 170-720
Apple //e (DOS 3.22) 5,25″ 1 Single 114
Apple //e (DOS 3.3) 5,25″ 1 Single 140
Apple Mac 3,5″ 1 Double 400
Apple Mac 3,5″ 2 Double 800
Acorn Archimedes 3,5″ 2 Double 800
Atari ST 3,5″ 2 Double 720
Atari Falcon 3,5″ 2 High 1440
BBC Micro 5,25″ 1 Single/Double 100/200
BBC Micro 5,25″ 2 Single/Double 200/400
Commodore 64 (1541) 5,25″ 1 Single 170
Commodore 64/128 (1571) 5,25″ 2 Single 340
Commodore 8050 5,25″ 1 Double 500
Commodore 8250, SFD 1001 5,25″ 2 Double 1024
Commodore Amiga 500/1000/2000 3,5″ 2 Double 800
Commodore Amiga HD 3,5″ 2 Double 1760
TI 99/4a 5,25″ 1 Single 90K
Tandy TRS 80 5,25″ 1 Single 90
Tandy TRS 80 (MultiDOS) 5,25″ 1 Single 170

Einige dieser Formate stellen an einem DOS/Windows PC kein Problem dar, weitere lassen sich mit Programmen wie OMNIDISK/OMNIFLOP bearbeiten. Allerdings ist der Umgang mit Kommandozeilen-Tools wie dem Vorgenannten nicht jedermanns Sache. Andere Formate lassen sich ohne Hardware-Unterstützung mit handeslüblichen Laufwerken/Controllern unter DOS/Windows nicht lesen und/oder schreiben. Um hier vom PC aus Images zu ziehen können die Hardware-Erweiterungen Kryoflux oder Supercard Pro verwendet werden. Dazu weiter unten mehr. Alternativ wäre in diesem Bereich noch der frei programmierbare Diskettencontroller catweazle (individual Computer) zu nennen. Dessen Verfügbarkeit ist allerdings sehr schlecht. Apple II, Apple Macintosh und Commodore-Formate (GCR-kodiert)  lassen sich am PC auch mit der zeitgenössischen, aber natürlich ebenfalls nicht mehr erhältlichen Hardware Option Board Deluxe (Central Point Software) bewältigen.

Jetzt fehlen noch ca. 30-40 Formate des Betriebssystems CP/M, die sich allerdings manchmal nur im Bootsektor unterscheiden. Einen Eindruck von den existierenden CP/M-Diskettenformaten bekommen Sie, wenn Sie sich z.B. die Software 22DISK (Sydex) herunterladen und dort die Formatauswahl aufrufen. Durch 22DISK in Kombination mit einem toleranten Floppy-Controller (z.B. Adaptec 1542B) stellt das Lesen/Schreiben der meisten CP/M Formate – mit ein paar Ausnahmen – kein größeres Problem dar. Auch die Disk-Image Programme TELEDISK (Sydex) und IMAGEDISK (Dunfield) können nicht nur DOS-, sondern auch CP/M- und RX50-Formate verarbeiten. Zudem gibt es einige CP/M Emulatoren für IBM-PC-Kompatible wie z.B. “Myz80”, “22Nice” oder “ZRun”. Die meisten der vorgenannten Tools finden Sie auf www.gaby.de/downl.htm.

Das Flippy Disk-Problem

Viele ältere Computer bzw. die darin verbauten Laufwerke haben nur ein Schreib-/Lesekopf und können daher auch nur eine Seite der Diskette beschreiben. Da die meisten Disketten Mitte der 1980iger aber bereits doppelseitig beschreibbar waren (Double Sided), konnte man diese Disketten bei der Verwendung mit einseitigen Laufwerken mit einer zusätzlichen Schreibschutzkerbe versehen und die Diskette umgedreht ebenfalls nutzen. Das haben nicht nur private Benutzer gemacht sondern auch kommerzielle Software-Hersteller. Solche Disketten werden als flippy Disks bezeichnet. Das Problem im Zusammenhang mir deren Archivierung ist, das 5,25″ Disketten auch ein sogenanntes Indexloch besitzen. Laufwerke in IBM-kompatiblen PC’s stellen über eine Lichtschranke und dem Indexloch u.a. fest, ob bzw. wie schnell die Diskette sich dreht.

Ein PC-Laufwerk muß eine flippy Disk im Falle der Archivierung auch einseitig lesen. Muß die zweite Seite einer so genutzten Diskette gelesen werden, kann das Laufwerk das Indexloch nicht finden, da es dann ja auf der anderen Seite liegt. Die originalen Laufwerke (z.B. das Laufwerk 1541 des Commodore 64 oder das Laufwerk eines Apple II) besitzen keine Indexloch-Lichtschranken und bräuchten das Indexloch eigentlich nicht. Aber alle bekannten PC-Diskettenlaufwerke verweigern ohne Indexloch die Zusammenarbeit mit dieser Diskette. Das erschwert die Archivierung solcher Disketten mit modernen PC’s erheblich.

Eine logische Lösung zum Umgehen dieses Problems wäre zuerst mal die erste Seite der Diskette zu Kopieren. Dann müsste man die Diskette öffnen, die Magnetscheibe herausnehmen und umgedreht wieder einsetzen. Jetzt könnte man die zweite Seite kopieren. Leider scheidet diese Methode bei wertvollen Originalen natürlich aus, aber es wäre eine Möglichkeit. Ansonsten bleibt nur der Weg einer aufwändigen Modifikation eines PC-Diskettenlaufwerks.