La 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).
IBM étudia les solutions existantes à base de bandes magnétiques, dans l’espoir d’améliorer ce type de systèmes. Néanmoins cette solution fut vite abandonnée pour repartir sur de nouvelles bases. Le résultat fut un disque souple en lecture seule de 8 pouces (20 centimètres) appelé le « memory disk » (disque-mémoire), qui pouvait contenir 80 kilo-octets de données. Ce nouveau dispositif équipa en standard les 370 à partir de 1971.
En 1973, IBM sortit une nouvelle version du disque souple 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.

La 5 pouce ¼

En 1976, un des associés de Shugart (ancien ingénieur chez IBM et fondateur d’une société développant les disquettes 8 pouces), 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.
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.
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.
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. 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 3 pouces ½

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.
En 1984 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 1,47 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
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 l'avènement des mémoires flash sur USB et des disques zip qui ont rendu cette technologie totalement obsolète. Elles ont commencé à disparaitre en 1998 avec l'avènement de l’iMac d’Apple qui fut le premier ordinateur personnel sans lecteur de disquette. Depuis tous les modèles d’Apple sont sans disquette. Chez les compatibles PC le mouvement se fit plus tard et plus lentement, mais en 2008 plus aucun ordinateur compatible IBM-PC n'est vendu avec des lecteurs à disquette.

Principe de fonctionnement

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 régulier sur leur surface magnétique. Chaque piste est divisée en un nombre constant de secteurs de taille égale. Le secteur (ou bloc) est la plus petite partie du disque que l’ordinateur puisse lire. 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.
Pour sa part, 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.

Figure 1 : 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 microparticules 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 microparticules 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 microparticules sont orientées aléatoirement, elle est donc illisible