軟碟

是一種碟盤存儲設備，主要部分是一張薄軟的磁儲存介質碟片，碟片封裝在矩形塑料殼中，內襯有用於清理灰塵的纖維織物。讀寫軟碟需要藉助軟碟驅動器（floppy disk drive，縮寫：FDD）。

第一個軟碟是由IBM於1971年開發出的，直徑8吋。隨著硬體技術的發展與使用的需要，又衍生出5.25吋的軟碟，並廣泛使用在Apple II、IBM PC及其他相容電腦上。蘋果1984年在Mac機開始採用3.5吋軟碟片，此時容量還不到1MB，後來，由日本索尼的3.5吋軟碟片容量有1.44MB所取代，這種軟碟片在80至90年代盛行。在20世紀後期，3.5吋軟碟機仍是電腦普及設備之一，但是在進入21世紀後後逐漸過時並被淘汰。

## 分類

業界通常依尺寸與容量將磁片及軟碟機分為四大類：8吋（200公釐）、5.25吋（130公釐）、3.5吋（90公釐），以及高容量磁片與軟碟機。除此之外，還有一些不屬於上述類別的變體產品。高容量產品與容量較低的一般磁片之間的主要差異，在於前者採用伺服機構來增加磁軌數目，藉此提高容量。這四大類分別代表不同世代，每一世代大致都取得比前一代更大的市場成功並最終取而代之；不過高容量磁片這一世代雖有一定成績，卻始終不如前一代的3.5吋磁片普及，並在2011年前後大致走入淘汰。

不同尺寸的磁片在機械結構上互不相容，一片磁片只能配合對應尺寸的軟碟機使用。在尺寸交替的過渡期間，市面上曾出現同時具備3.5吋與5.25吋插槽的組合式軟碟機，但其內部其實是兩套獨立的機構。隨著各電腦平台逐漸成形，業界亦嘗試提高互通性：蘋果後期的1.44 MB高密度3.5吋軟碟機（以SuperDrive之名銷售）能讀取、寫入並格式化IBM PC相容磁片，然而多數IBM相容電腦卻無法讀寫蘋果格式的磁片。此一限制並非源自3.5吋機構本身，而是因為磁碟控制器不支援蘋果在400 kB與800 kB Macintosh磁片上所使用的GCR（群組編碼記錄）編碼。

## 歷史

### 8吋磁片

最早的商用磁片於1960年代末期研發，直徑為8吋（200公釐），並於1971年作為IBM產品的組件開始商業化販售，其後自1972年起由Memorex等公司將軟碟機與磁片分開出售。這些磁片與相關的磁碟機由IBM以及Memorex、Shugart Associates、Burroughs等公司持續生產與改良。「floppy disk」一詞早在1970年就已出現於印刷品中，儘管IBM於1973年將其首款媒體命名為「Type 1 Diskette」，業界仍持續沿用「floppy disk」或「floppy」等稱呼。

第一代標準的磁片直徑為8吋（200公釐），以柔軟的塑膠外套保護，最初是IBM用來載入微碼的唯讀裝置。可讀寫的磁片及其磁碟機於1972年問世，但真正使磁片成為資訊交換業界標準的，是IBM於1973年推出的3740資料輸入系統。針對此系統格式化的磁片可儲存242,944位元組。8吋磁片家族隨時間演進，後期版本容量最高可達1.2 MB。由於許多微電腦應用並不需要如此大的容量，尺寸更小、媒體與磁碟機成本更低的規格因而變得可行，5.25吋磁碟機在許多應用上取代了8吋規格。

### 5.25吋磁片

1976年，Shugart Associates推出5.25吋（130公釐）軟碟機。到了1978年，已有超過十家廠商在生產此類磁碟機。當時存在多種互相競爭的磁片格式，包含硬磁區與軟磁區版本，以及差動曼徹斯特編碼、改進調頻制（MFM）、M2FM與群組編碼記錄（GCR）等編碼方式。5.25吋格式在大多數用途上取代了8吋格式，硬磁區格式也隨之消失。在DOS電腦上，5.25吋格式最常見的容量是使用MFM編碼的雙面雙密度（DSDD）格式，容量為360 KB（368,640位元組）。

1984年，IBM推出配備1.2 MB（1,228,800位元組）雙面5.25吋磁片的PC/AT，但此規格從未真正普及。IBM於1986年在其Convertible筆記型電腦上開始採用720 KB雙密度3.5吋微磁片，並於1987年在Personal System/2（PS/2）系列上採用1.44 MB（1,474,560位元組）高密度版本。1988年，Y-E Data推出可讀寫2.88 MB雙面超高密度（DSED）磁片的磁碟機，IBM將其用於高階PS/2機種，然而此格式因缺乏標準以及市場轉向1.44 MB而市場成效有限。

進入1980年代初期，5.25吋格式的侷限日益明顯。隨著記錄媒體品質提升，資料得以儲存在更小的面積上，該格式漸被視為過大。各家公司提出了多種解決方案，其優點包括採用剛性外殼、可滑動的金屬（後來有時為塑膠）遮片以保護磁性媒體免於灰塵與損傷，以及較先前黏貼式標籤更方便的滑動式防寫保護片。1983年由多家廠商推出、基於索尼設計的變體隨後被迅速採用。到了1988年，3.5吋磁片的銷量已超越5.25吋。

80軌高密度（在MFM格式下為1.2 MB）5.25吋軟碟機（俗稱mini diskette、Mini disk或Minifloppy）的磁頭間隙，比40軌雙密度（雙面時為360 KB）軟碟機更窄，但只要控制器支援雙重步進（double stepping）或具備相應切換開關，前者亦可格式化、讀取及寫入40軌磁片。在80軌軟碟機上格式化並寫入的空白40軌磁片，可放回其原生軟碟機正常使用；在40軌軟碟機上格式化的磁片也可在80軌軟碟機上使用。但先在40軌軟碟機寫入、其後又在80軌軟碟機上更新的磁片，會因磁軌寬度不相容而無法在任何40軌軟碟機上讀取。

單面磁片其實兩面都塗有磁性塗層。價格較高的雙面磁片，理由通常是其兩面媒體均經過無誤差認證。透過翻面，雙面磁片可在部分單面磁碟機上分兩次使用（即所謂的翻轉磁片），較昂貴的雙磁頭磁碟機則可不必翻面即讀取兩面，並最終獲得普遍採用。

### 3.5吋磁片

1980年代初期，多家廠商推出各種格式的小型軟碟機與媒體。最終由21家公司組成的聯盟採用了一種名為「Micro diskette」的3.5吋（90公釐）設計，此設計類似索尼的方案，但經改良以同時支援單面與雙面媒體，格式化容量通常分別為360 kB與720 kB。聯盟設計的單面磁碟機於1983年首度出貨，雙面則於1984年推出。日後最為普及的雙面高密度1.44 MB磁碟機於1986年首度出貨。最早的Macintosh電腦使用格式化容量為400 kB的單面3.5吋磁片，1986年起改用雙面800 kB磁片，其較高容量是藉由隨磁頭位置改變磁碟轉速、使磁碟線速度趨於恆定而在相同記錄密度下達成的。

大多數3.5吋磁片在一角有一個矩形孔，當被遮住時即可寫入；一片滑動的凹槽零件可移動以遮蔽或露出被磁碟機感測的孔洞部分。1.44 MB高密度磁片在對角另有一個未被遮蔽的孔，用以標示其容量。儘管後期樣式的磁片其實是在剛性外殼內包覆著一片軟性磁碟，「floppy disk（軟碟）」這一名稱仍普遍沿用。

### 高容量磁片

多家公司曾嘗試推出容量更高的新式磁片格式，這類產品常被稱為「超級軟碟」（super floppy），其中許多以標準3.5吋外形為基礎，卻提供高出許多的容量，並多半能讀寫標準的雙密度（DD）與高密度（HD）磁片。然而這些產品都未能普及到「每台當代個人電腦都必然配備一台」的程度，最終先後被光碟燒錄機與快閃記憶體儲存取代。

較具代表性的高容量格式包括：Insite Peripherals的Floptical採用紅外線LED對準磁片表面的伺服標記，可讀寫720 kB與1.44 MB的3.5吋磁片，並在其專用磁片上達到21 MB容量，透過SCSI介面連接，被視為第一款真正的超級軟碟；Iomega的Zip磁碟採用飛行磁頭，容量自100 MB起，後來成長至最高700 MB；LS-120／LS-240（LS意為雷射伺服，Laser Servo）以LED光學伺服對準磁頭，容量分別為120 MB與240 MB，並可讀寫3.5吋1.44 MB磁片；此外還有索尼的HiFD（初期150 MB，後改為200 MB）與Caleb Technology的UHD144（144 MB）等。1990年，業界曾嘗試為20 MB的3.5吋格式制定標準，當時存在「三種互不相容的技術」，主要目標之一是使待訂定的標準軟碟機能向下相容於720 KB與1.44 MB磁片。

### 變體

除了前述四個世代的磁片與軟碟機外，業界還推出過多種其他尺寸的磁片，有些是為建立某一世代標準而未成功的嘗試，有些則供特殊應用使用。針對可攜式或口袋型裝置對更小儲存裝置的需求，曾有數種較小尺寸的磁片被提出：Tabor與Dysan曾提出結構近似5.25吋磁片的3¼吋磁片；與3.5吋磁片構造相近的3吋磁片曾製造並使用一段時間，尤以Amstrad的電腦與文字處理機為代表；索尼曾推出名義尺寸2吋、供其Mavica靜態影像相機使用的「Video Floppy」；富士軟片則生產過一款不相容的2吋磁片LT-1，用於Zenith Minisport可攜式電腦。這些尺寸都未取得多少市場成功。

## 發展

1981年，日本索尼公司首次推出3.5吋軟碟，隨著硬體加工技術的發展，軟碟尺寸漸漸減小，容量漸漸增加。軟碟直至2000年代仍為電腦必備設備之一，因為把它製作成電腦開機片以及更新BIOS時需要用到。但是由於軟碟讀取方式的侷限，磁頭在讀寫磁片資料時必須接觸碟片，而不是像硬碟那樣懸空讀寫，因此軟碟已經難以滿足大量和高速的資料儲存，而且軟碟的儲存穩定性也較差，一張正常的軟碟，容易受到外界環境影響，如受熱、受潮、多次讀寫，均使之壽命減少。後來雖然有很多升級產品如zip Drive、SuperDisk及Jaz Drive等，但是都難以同時解決相容性和速度容量兩者直接的矛盾。隨著光碟、USB隨身碟、行動硬碟等移動儲存介面的應用，5.25英寸及8英寸的軟碟已極為罕見，3.5英寸的軟碟使用也漸被淘汰。

### 由盛行到被淘汰

3.5吋軟碟在1980至1990年代曾盛極一時，1996年時全球有多達50億片軟碟正在使用。直到HDD、CD-ROM、USB儲存裝置出現後，軟碟銷量逐漸下滑。

1998年蘋果公司推出第一代iMac，是第一台捨棄軟碟機的電腦。戴爾2003年推出的Dimension桌上型電腦也放棄對軟碟機支援。之後，配備軟碟機的新電腦越來越少。

2007年2月，歐洲最大的電腦零售連鎖店尖主席宣佈停止銷售軟碟機和軟碟片。2009年9月，索尼公司宣佈，已經於該年上半年內全面停產3.5吋軟碟機產品，預計在該年年內就會清空庫存，徹底退出該市場。不過索尼同時也宣佈，軟碟機產品線停產後，公司仍將保留軟碟片產品線，繼續進行製造和銷售。

2010年4月，索尼公司宣佈；由於DVD及USB隨身碟等大容量儲存設備普及造成軟碟需求急劇下滑，於2011年3月停產3.5吋軟碟片。日本絕大多數廠家都已經停產3.5吋軟碟片，軟碟機也幾乎已經停產。往後推出市面的電腦機箱已不再設有軟碟機介面了，而軟碟機也跟著被具有熱插拔特性的USB/IEEE 1394/Thunderbolt/PCMCIA/SATA接頭與讀卡機取代。同時軟碟在儲存媒介的主流地位亦被行動硬碟、隨身碟、記憶卡替代。

### 現行使用狀況

2010年代，儘管全部大廠已經宣布不再生產軟碟機，然而，仍有廠商推出傳統內接式或是USB介面的外接式軟碟機，以供應市場上的需求，軟碟片之所以在市場上仍占一席之地，係因在許多的企業、政府機關、研究單位，仍然需要在一些較舊型電腦或工業電腦等特殊環境使用軟碟機來做資料文件的傳輸。

在21世紀，磁片仍在若干領域延續使用。老舊系統若不支援其他可開機媒體，仍會使用磁片開機，並用於更新BIOS；若BIOS更新失敗或損毀，有時亦可藉軟碟機進行修復。音樂與劇場產業至今仍使用需要標準磁片的設備，例如合成器、取樣器、鼓機、音序器與燈光控制台。工業自動化設備（如可程式化機械與工業機器人）可能沒有USB介面，其資料與程式便從磁片載入。2016年5月，美國政府問責署發布報告，指出協調「美國核武部隊運作功能」的老舊IBM Series/1迷你電腦當時仍以8吋磁片運作，相關系統於2019年6月完成更新。英國航空的波音747-400機隊在2020年退役前，仍以3.5吋磁片載入航電軟體。此外，Windows 10與Windows 11已不再內建軟碟機（內接與外接皆然）的驅動程式，但仍可透過微軟另行提供的裝置驅動程式加以支援。

雖然軟碟本身已經逐漸被淘汰，但如今許多軟體介面的「儲存」按鈕仍會以軟碟作為圖示。

2023年底，日本經濟產業省在34項省令中剔除「軟碟」等用語。以前的省令規定，個人和機構如果要向經濟產業省提交材料，這些材料應該放在軟碟中。

2024年6月28日，日本政府已廢除所有使用軟碟的規定。

## 結構

### 8吋與5.25吋磁片

8吋與5.25吋磁片是在中央帶有大圓孔（供磁碟機主軸使用）的塑膠圓形媒體上塗覆磁性塗層。此媒體被裝在方形塑膠外套中，外套兩面各有一個狹長開口以供磁頭讀寫資料，中央另有大孔讓磁性媒體得以由中心孔帶動旋轉。外套內部有兩層織物，將磁性媒體夾在中間；此織物用以減少媒體與外套之間的摩擦，並捕捉自磁碟磨下的碎屑微粒，避免其在磁頭上堆積。

磁片側邊的小缺口可標示其是否可寫入，由機械開關或光電感測器偵測。在8吋磁片上，缺口被遮住或不存在時可寫入；在5.25吋磁片上，則是缺口存在且未被遮住時可寫入。可用膠帶貼住缺口以改變磁片的模式。市面上也曾販售打孔器，用以將唯讀的5.25吋磁片轉換為可寫入，或在單面磁碟機上啟用單面磁片未使用的另一面（即所謂的翻轉磁片）；此法之所以可行，是因為出於製造效率，單面與雙面磁片通常包含幾乎相同的實際磁性媒體。

另有一組位於磁碟中央附近的LED與光電晶體對，每轉一圈偵測一次索引孔。此機制用以偵測每一磁軌的角度起點，以及磁碟是否以正確速度旋轉。早期的8吋與5.25吋磁片除索引孔外，在封裝的磁性媒體上每個磁區還各有一孔，稱為硬磁區磁片；後期的軟磁區磁片僅有一個索引孔，磁區位置則由磁碟控制器或低階軟體依標示磁區起點的模式判定。

### 3.5吋磁片

3.5吋磁片的核心與另外兩種磁片相同，但正面僅有一張標籤與一個供讀寫資料的小開口，並由遮片（一片彈簧驅動的金屬或塑膠護蓋，於插入磁碟機時被推向側邊）加以保護。它中央並非圓孔，而是與磁碟機主軸嚙合的金屬轉軸。典型3.5吋磁片的磁性塗層材料為：雙密度（DD）採用厚度2 μm的磁性氧化鐵、高密度（HD）採用1.2 μm的鈷摻雜氧化鐵、超高密度（ED）則採用3 μm的鋇鐵氧體。

磁片左下與右下的兩個孔分別標示磁片是否防寫，以及是否為高密度；這兩孔的間距與A4打孔紙的孔距相同，使防寫的高密度磁片得以夾入符合國際標準（ISO 838）的活頁夾中。磁片的主要可用性問題之一是其脆弱性：即使包在密閉的塑膠外殼中，磁碟媒體對灰塵、凝結水氣與極端溫度仍極為敏感，且與所有磁性儲存一樣易受磁場影響。人機互動專家唐納·諾曼則曾稱讚3.5吋磁片在機械可用性上的優點。

## 運作

磁碟機中的主軸馬達以特定速度旋轉磁性媒體，同時由步進馬達驅動的機構帶動磁性讀寫磁頭沿磁碟表面徑向移動。讀取與寫入操作都需要媒體旋轉且磁頭接觸磁碟媒體。寫入資料時，隨媒體旋轉將電流送入磁頭中的線圈，磁頭的磁場使磁頭正下方媒體上粒子的磁化方向對齊；當電流反向時磁化方向隨之反轉，藉此編碼一個位元的資料。讀取資料時，媒體中粒子的磁化在通過磁頭下方時於磁頭線圈中感應出微小電壓，此訊號經放大後送至磁碟控制器，由其將脈衝流轉換為資料、檢查錯誤後送往主機系統。

### 插入與退出

磁片插入後，軟碟機內的卡榫或槓桿機構會鎖住磁片以防其意外彈出，並接合主軸夾持轂；在雙面軟碟機中，還會使第二個讀寫磁頭與媒體接觸。部分5.25吋軟碟機在插入磁片時會壓縮並鎖定一枚退片彈簧，於開啟卡榫或槓桿時將磁片部分彈出，方便使用者以拇指與手指取出。較新的5.25吋軟碟機以及所有3.5吋軟碟機，會在插入磁片時自動接合主軸與磁頭，並在按下退片鈕時做相反動作。

在內建3.5吋軟碟機的Macintosh電腦上，退片鈕由軟體控制的退片馬達取代，只有在作業系統不再需要存取該軟碟機時才會退片；使用者可將軟碟機的圖示拖曳至桌面上的垃圾桶以退出磁片。若遇停電或軟碟機故障，可將拉直的迴紋針插入軟碟機前面板上的小孔手動取出磁片，方式與同類情況下處理光碟機相同。

### 尋找第零軌

在存取磁碟之前，磁碟機必須先將磁頭位置與磁碟磁軌同步。磁頭會朝磁碟第零軌位置移動。配有感測器的磁碟機一旦到達第零軌，磁頭便立即停止移動並完成對準；而如Apple II機構等未配置感測器的磁碟機，則會嘗試將磁頭移動到達第零軌所需的最大位置數，因為一旦此動作完成，磁頭必定位於第零軌上方，此種實體撞擊即是開機及發生磁碟錯誤時磁碟機發出「喀答」聲的原因。

### 尋找磁區

所有8吋磁片與部分5.25吋磁片會以稱為硬磁區或軟磁區的方式定位磁區：利用磁片外套上、位於主軸孔旁的小孔作為時間參考，由光束感測器偵測旋轉的磁片露出於外套孔中的穿孔。軟磁區磁片只有一個孔，用以標定每一磁軌的第一個磁區；硬磁區磁片則有多個孔，每個磁區列一個，另在半磁區位置加一孔以指示第零磁區。Apple II電腦系統較為特別，它沒有索引孔感測器，也不理會硬磁區或軟磁區的存在，而是在各磁區之間寫入特殊的重複資料同步樣式，協助電腦在每一磁軌中尋找並同步資料。

多數3.5吋軟碟機採用等速驅動馬達，並在所有磁軌上使用相同數目的磁區，此即所謂的等角速度（CAV）。為在磁片上容納更多資料，部分3.5吋軟碟機（尤以Macintosh的400K與800K外接軟碟機為著）改用等線速度（CLV），以變速馬達驅動，當磁頭移離磁片中心時轉速隨之放慢，使磁頭相對磁片表面的速度保持恆定，從而在較長的中段與外圈磁軌上寫入更多磁區。

## 格式化

空白且未格式化的磁片，其磁性氧化物塗層中的粒子並無磁性排序。格式化過程中，粒子的磁化被對齊而形成磁軌，每條磁軌再被分割為若干磁區，使控制器得以正確讀寫資料。磁軌為環繞中心的同心圓環，各磁軌之間留有不寫入資料的間隙；磁區之間與磁軌末端則提供帶有填充位元組的間隙，以容許磁碟機的細微轉速變化，並使其與連接至其他類似系統的磁碟機有更好的互通性。每個資料磁區都有一個標頭以標識該磁區在磁碟上的位置，並在磁區標頭與使用者資料末端寫入循環冗餘校驗（CRC），使磁碟控制器能偵測潛在錯誤。有些錯誤是可透過重試讀取而解決的「軟性」錯誤，其他錯誤則為永久性；若多次嘗試讀取仍失敗，便會向作業系統回報失敗。

## 採用與使用

磁片在1980至1990年代隨個人電腦普及而變得司空見慣，被廣泛用於散布軟體、傳輸資料與製作備份。在硬碟尚未為一般大眾所負擔得起之前，磁片也常用來儲存電腦的作業系統。當時許多家用電腦已將基本作業系統與BASIC燒錄於唯讀記憶體中，並可選擇性地從磁片載入更進階的作業系統。

進入1990年代初期，軟體體積不斷膨脹，使得Windows或Adobe Photoshop等大型套裝軟體動輒需要十餘片磁片。據估計，1996年時全球約有50億片標準磁片正在使用。1990年代後期，業界嘗試強化既有3.5吋設計，推出採用極窄資料磁軌與高精度磁頭導引機構、容量達120 MB且向下相容於標準3.5吋磁片的SuperDisk，並與其他高密度磁片產品爆發短暫的格式戰爭；然而最終可燒錄的CD／DVD、固態快閃儲存以及後來的雲端線上儲存，令所有這些可移除磁片格式盡歸淘汰。時至今日，USB介面的外接軟碟機仍有販售，許多現代系統的韌體亦支援從此類軟碟機開機。

## 文化影響

磁片在20世紀晚期的文化中極為普遍，以致許多電子與軟體程式在進入21世紀後仍持續使用形似磁片的儲存圖示，作為一種擬物化設計。二十多年來，磁片一直是主要的外接可寫入儲存裝置；1990年代以前，多數小型運算環境並未連網，磁片是在電腦之間傳輸資料的主要方式，此種方法俗稱球鞋網路（sneakernet）。由於這些因素，一張3.5吋磁片的圖像便成為「儲存資料」的介面隱喻，儘管實體磁片如今已大致淘汰，磁片符號仍被軟體用於與存檔相關的使用者介面元素上，例如LibreOffice、小畫家與WordPad等。此符號存在於許多UI符號庫中，並自2010年起擁有Unicode碼位💾。

## 種類

- 8吋軟碟
- 固定磁區（hard-sectored），每一磁區有一光學導引孔，另在兩孔間加一孔以識別第一磁區
- 軟體磁區（soft-sectored），每一圈只有一個光學導引孔，磁區分配由軟體自行決定與判斷。（以後的5.25吋與3.5吋軟碟基本上都是軟體磁區）
- 5.25吋軟碟
- 標準MFM格式，使用於IBM PC及相容電腦
- 160kB，單面40軌8扇區
- 180kB，單面40軌9扇區
- 320kB，雙面40軌8扇區
- 360kB，雙面40軌9扇區
- 1.2MB，雙面80軌15扇區
- 私有編碼格式
- Apple II電腦的Disk II所使用的專屬編碼格式。
- 3.5吋軟碟
- 360kB，單面80軌9扇區
- 720kB，雙面80軌9扇區
- 1.44MB，雙面80軌18扇區
- 1.68MB或其它容量，在1.44MB的設備上作成的較高容量格式；雙面80軌21扇區或其它
- 2.88MB，雙面80軌36扇區
- 高容量特殊軟碟
- ZIP
- ZIP100，每片100MB
- ZIP250，每片250MB
- SuperDisk
- LS-120，每片120MB
- LS-240，每片240MB

## 外部連結

- Programming Floppy Disk Controllers
- HowStuffWorks: How Floppy Disk Drives Work – By Gary Brown.
- Computer Hope: Information about computer floppy drives – Including abbreviated history, physical parameters and cable pin specifications.
- NCITS（mention of ANSI X3.162 (5¼-inch) and X3.171 (90 mm) floppy standards）
- Tandon Floppy Disk Drive Manuals
- Persci Floppy Disk Drive Manuals
- The 3″ Bible
- Floppy Drive Tech Info
- 竟然還有廠商推出3.5吋軟碟機！從骨灰級新品回顧古早的儲存設備

## 基本資料

- 日語原文：磁片
- 研發日期：1969年（8吋）、1976年（5¼吋）、1984年（3½吋）
- 發明者：IBM的David Noble
- 連接至：控制器
- 連接至：接線