Выжимаем максимум из дискет на 3.5-дюйма (статья из видео "Old-Hard №100")

> Данный текст составлен на основе транскрибации видео: https://www.youtube.com/watch?v=4Dk6K7FuNd0
> Изображения взяты из открытых источников, либо из кадров указанного видео.
> Я всего лишь ретранслятор. Я не являюсь автором представленной информации и не ручаюсь за достоверность представленных в ней фактов.
> Если вам понравился материал, я призываю выражать благодарности авторам напрямую.
> Зачем я это делаю? - 1) Для более надёжной сохранности ценной информации (проще хранить текст с картинками, чем тяжелые видео); 2) Лично мне в большинстве случаев гораздо удобнее читать, нежели просматривать видео или слушать подкасты. Особенно это касается случаев, когда нужно найти какую-то часть информации, по ключевому слову или предложению.

3,5-дюймовая дискета объёмом 1,44 МБ - настоящий символ эпохи. Это был основной носитель информации и способ обмена файлами между пользователями компьютеров на протяжении десятилетий. Я, как и многие другие, активно пользовался дискетами. Порой приходилось разбивать большие игры на многотомные архивы, надеясь, что дома у одноклассника ни одна из дискет не засбоит.

Как же мне тогда было обидно, что эволюция дискет остановилась на этом объёме в 1,44 МБ! Хотя на самом деле способы впихнуть побольше данных на дискету были. Я просто поражаюсь, почему в детстве они обошли меня стороной. Но нет, я сейчас говорю не про дискеты объёмом 2,88 МБ - таких дисководов у нас не было. Ну но, как обычно, давайте обо всём по порядку.

История стандартизированных магнитных дисков начинается в 1971 году с восьмидюймовых дискет от компании IBM. Идея довольно быстро набрала популярность, и понеслось:

- Пятидюймовые дискеты - Четырёхдюймовые (например, в Famicom Disk System или ZX Spectrum +3) - Были даже двухдюймовые дискеты

Но самым долгоживущим форм-фактором стали дискеты размером в 3,5 дюйма, представленные компанией Sony в 1983 году.

Здесь стоит отметить, что пускай популярных физических форматов дискет не наберётся и двух десятков, логических форматов человечество породило в разы больше. В разные годы на разных компьютерах мы могли бы разместить на одной и той же дискете совершенно разный объём информации.

Всё дело в том, что дискета - штука довольно гибкая по своей сути. Это аналоговый носитель, как например та же магнитная плёнка в аудиокассетах, которая тоже активно использовалась как носитель информации для компьютеров.

В глобальном смысле механика работы с любой дискетой на любом компьютере идентична:

1. Мы разбиваем поверхность диска на определённое количество дорожек
2. Каждую дорожку делим на сектора3. Потом каким-то образом интерпретируем магнитный сигнал с этих секторов как цифровой

Ведь в основе любых носителей информации лежат аналоговые процессы. Дискеты тут не уникальны. Но есть важный нюанс.

Например, на тех же перезаписываемых компакт-дисках производитель на заводе определил положение дорожек и секторов, и мы не можем выйти за границы стандарта. Наш максимум для компакт-дисков - опция overburning, заставляющая привод писать в области, предназначенные для технической информации, и позволяющая вытянуть из CD от одного до нескольких десятков дополнительных мегабайт. Но тема компакт-дисков в принципе достойна отдельного видео.

В случае же с дискетами суть в том, что на заре времён очень многие производители компьютеров экспериментировали с тем, насколько маленькими они могут сделать дорожки и сектора, и как именно они будут интерпретировать магнитный сигнал с дискеты. Отсюда такой большой набор вариантов.Хотя, казалось бы, что мешало авторам сразу выжать из дискеты максимум? Бессердечная физика. Чем меньше у нас размер сектора - тем более точно должна быть механика дисковода, чтобы попадать быстро в нужные точки этого самого диска. Тем быстрее у нас должна быть электроника в приводе, чтобы успевать читать и писать более плотный поток информации

А большая точность и качество производства, как правило, обходится дороже. Поэтому эволюция дискет и остановилась на объёме в 1,44 МБ, как таком компромиссе между объёмом и дешевизной производства.

А диски в 2,88 МБ - это не шутка. Давайте кратенько пробежимся и по этому стандарту:

- Появился этот формат в 1990 году на компьютерах от компании IBM и рабочих станциях компании NeXT - Но популярности он не снискал из-за дороговизны производства дисководов - Так что и приводы, и дискеты этого формата нынче довольно редки и дороги

И даже если в BIOS вашего компьютера есть такая опция, необходимо, чтобы и сам привод аппаратно поддерживал такой формат. Чисто программными методами заставить его работать с такими дискетами не выйдет.

Что интересно, по-хорошему дискеты формата 2,88 должны использовать немного иной материал магнитного покрытия. Но в сети довольно много информации о том, что и обычную дискету формата 1,44 на таком приводе реально отформатировать в 2,88, и она даже будет с разной степенью успешности читаться и записываться.

Также любопытно, что по стандарту в дискетах разного размера отверстие определения формата должно находиться в разных местах, чтобы дисковод понимал, с чем имеет дело. И для превращения дискеты в другой формат нужно проделать новое отверстие, а старое заклеить. Но опять же, я встречал в сети упоминания, что некоторые дисководы прекрасно определяют форматы без него, и на них не требуется делать лишних отверстий в дискете.

К слову, в той же Википедии я нашёл ещё и упоминание девяти мегабайтных 3,5-дюймовых дисков от компании Insite. Но похоже, это было какое-то сверхуникальное явление, совсем не пошедшее в народ.

Так что давайте вернёмся к дискетам более привычного размера. Все имеющиеся у меня в коллекции 3,5-дюймовые дискеты или коробочки из-под них имеют пометку о том самом привычном размере в 1,44 МБ. Но если немного погуглить фото дискет, можно обнаружить на части из них надпись "2 МБ".

И это нельзя считать обманом в чистом виде. Именно столько информации поместилось бы на дискету, если бы между секторами и дорожками не было свободного места. То есть примерно 28% поверхности диска уходит в никуда.

Довольно обидно, подумали не только вы, но и в Microsoft. И для поставки на дискетах той же Windows 95 и некоторого другого софта они использовали новый формат под названием DMF, добавляющий ещё пару секторов в каждую дорожку и доводящий ёмкость дискеты до 1,68 МБ. Таким образом, они выиграли 240 КБ места, что для поставки той же Windows 95 означало минус две дискеты. И на объёмах продаж этой операционки - это огромная экономия.

Да, 16% площади дискеты всё ещё не использовалось, но данный формат был компромиссным, поскольку успешно считался на подавляющем большинстве дисководов.

Ну что ж, давайте наконец-то возьмём в руки привод и самостоятельно отформатируем подобную дискету.

Большинство USB-шных умеют работать только со стандартными дискетами, и переубедить их довольно сложно. Ну что ж, переходим на старый компьютер.

Стандартная утилита format варианта с DMF дискетами не предлагает. Но это и не страшно. Мы же знаем, что ключевое отличие тут в количестве секторов. Так что вводим параметры диска вручную и... снова получаем ошибку. Утилита утверждает, что наш дисковод с таким форматом работать не умеет.

Ладно, нас не проведёшь. Берём утилиту fdformat от Кристофера Хокстатера (первая версия которой написана ещё в 1988 году), запускаем форматирование в нужный нам размер, после чего... снова получаем ошибку.

Ну что ж, у меня остался один вариант - оставить YouTube более компетентным авторам. Ой, нет, мой вариант будет более радикальным - я прочитаю документацию!

И в документации голубым по синему написано, что для поддержки данного формата нужно загрузить дополнительный драйвер fdread.

О'кей, загружаем его, запускаем форматирование и... Вуаля! Приблизительно через 2 минуты мы получаем диск повышенного объёма.

Теперь всё это работает без проблем. Я проверял на нескольких дискетах и запись, и чтение. Но при этом и для чтения придётся держать загруженным уже упомянутый драйвер, иначе список файлов под MS-DOS появляется, но при чтении начинают вылезать ошибки КС. В той же документации упоминается, что конкретно на вашем дисководе всё может заработать и без драйвера. Но увы, это не мой случай.

USB-привод получившиеся дискеты предсказуемо не читает. Он либо не видит список файлов вообще (хотя и показывает увеличенный объём и занятое место), либо видит, но при попытке чтения начинает выдавать ошибки.

Но на этом интересные моменты, связанные с данной утилитой и форматом, не заканчиваются:

1. Эта утилита написана на Паскале, и к ней прикладываются исходные коды, которые при желании может изучить любой желающий.
2. К ней прикладывается утилита для создания образов дискет и записи этих образов обратно на дискету, с помощью которой можно записать тот же образ дискеты из поставки Windows 95 и обнаружить неожиданный момент.

"Виндовая" дискета содержит на 13,5 КБ больше места, чем отформатированная нами вручную. Но как так? Ведь количество дорожек и секторов у нас полностью совпадает. Откуда дополнительное место?

Дело в том, что на физическом уровне обе дискеты действительно отформатированы абсолютно идентично. Но поверх физического слоя идёт следующий логический под названием "файловая система", которая описывает и объясняет всему остальному софту, каким теориям соответствуют какие физические сектора на диске.

В случае с дискетами под MS-DOS используется система FAT12. Но на нашем диске и на диске из комплекта поставки Windows эта система настроена по-разному. Отличий тут несколько:

1. По умолчанию система предполагает, что в корне диска можно создать целых 224 файла или директории. В случае же с "виндовым" диском это количество уменьшено до 16. И соответственно, чем меньше информации о директориях нам нужно хранить, тем меньше места нам нужно зарезервировать в таблице размещения файлов для этой самой информации. И поскольку на "виндовом" диске планируется хранить только один или два файла, запас под эту информацию сокращён до минимума.2. Размер кластера. Кластер - это минимальный объём информации, которым оперирует файловая система в момент записи или чтения. Проще говоря, каждый файл занимает не меньше одного кластера. Например, если у нас файл имеет размер меньше одного сектора, и один кластер равен одному сектору, файл всё равно займёт и один кластер, и один сектор.

В случае же "виндовой" установочной дискеты у нас один кластер равен четырём секторам, и этот же самый файл "откушает" все четыре сектора, хотя мог бы поместиться в одном. Казалось бы, очевидные потери. Но для больших файлов ситуация прямо противоположная. Если наш файл занимает почти целиком четыре сектора, в первом случае нам бы пришлось хранить информацию о соответствии четырёх кластеров одному файлу, а во втором случае нам достаточно запомнить информацию об одном кластере.

Так что для "виндовой" дискеты с одним или двумя большими файлами большой размер кластера даёт явный выигрыш.

Так что вручную вводим все эти параметры для форматирования и пару минут спустя можем наслаждаться победой - полное соответствие размеру "виндовой" установочной дискеты! Ура!

На самом деле, нет. Если вы присмотритесь к результату, то обнаружите, что хотя размер дискеты у нас совпал, свободного места тут всего 511 КБ. И это не глюк статистики. Хотя визуально на диске нет ни единого файла, больше 511 КБ записать на неё я не смог.

При этом утилита заранее и честно нас предупреждает, что DOS поддерживает только один или два сектора на кластер, и выбрав сильно нестандартный режим, мы получили очень странную дискету. Но при этом образ "виндовой" дискеты со своими четырьмя секторами на кластер вполне себе успешно и читался, и записывался.

В общем, не знаю, кто тут виноват - мой дисковод или какие-то параметры утилиты. Но в сети я находил примеры успешного форматирования под такой формат абсолютно идентичной командой.

В итоге для моего дисковода я смог отформатировать дискету в режиме 16 корневых директорий, два сектора на кластер, и в таком случае разница с "виндовой" дискетой составляет уже не 13,5, а только 2 КБ.

И в принципе, на этом можно было бы и остановиться. Всё-таки 84% использованной поверхности ощутимо лучше, чем 72%. Но мы пойдём дальше!

Это утилита 2M от Рика Гарсии де Селиса, первая версия которой написана в 1993 году. Для её работы также потребуется запустить дополнительный драйвер, но думаю, оно того стоит. Утилита обещает выжать из нашего диска 1,86 МБ, то есть в этом случае будет использовано 94 с копейками процента поверхности.

И что интересно, она действительно успешно форматирует дискету под такой объём. Причём без загрузки драйвера мы с этой дискетой даже прочитать список файлов не сможем. А вот при его загрузке и запись, и чтение работает ожидаемо успешно.

По-моему, более чем отличный результат!

Так что возникает закономерный вопрос: почему эти расширенные объёмы не стали стандартом?

Во-первых, как я уже упоминал, это вопрос физики, то есть цены производства более сложных приводов. В описании той же утилиты 2M подробно описано, что далеко не любой флоппи-дисковод вытянет максимальный объём. Согласитесь, крайне неприятно, если ваш друг или коллега отформатирует дискету на объём, который вы потом не сможете прочитать уже на своём компьютере.

Да и Microsoft в документации упоминает, что значительно более совместимый формат DMF будет читаться у большинства, но не у всех.

И в моих экспериментах периодически происходили сбои с этим форматом, когда привод через раз читал некоторые дискеты, которые сам же записал. При том, что при работе на них же в классическом формате сбоев не происходило.

Во-вторых, скорость работы с этими форматами была ниже, чем с общепринятыми. Я делал ручные тесты, точность которых далека от идеала, но в них оба эти формата были стабильно медленнее стандартного. И что немного неожиданно, формат утилиты 2M оказался быстрее, чем DMF.

Ну и казалось бы, ну и ладно, подумаешь, десяток секунд туда, десяток секунд сюда. Но в случае с той же Windows 95 это могло означать, что сэкономив пару дискет, Microsoft сделал установку системы примерно на три с лишним минуты дольше. Не так уж много в масштабах жизни одного человека, но вот в масштабах всего человечества, в своё время потратившего огромное множество времени на установку и переустановку Windows 95, эти лишние минуты могут складываться в совершенно ужасные числа.

А могут и не складываться - всё-таки выход Windows 95 произошёл во время популяризации компакт-дисков, и я надеюсь, что большинство пользователей устанавливали эту операционку не с дискет.

Автор видео выражает благодарность за внимание, и отдельное спасибо всем тем, кто смотрит данную передачу не первый год, делится этими видео, комментирует и так далее. "Для меня данное шоу стало огромной частью жизни, я занимаюсь им уже больше 11 лет, и у меня в планах идеи ещё как минимум на сотни выпусков хватит. Так что до скорой встречи и пока!

Новые выпуски передачи выходят при поддержке зрителей, в том числе с помощью сервиса Boosty. Спасибо вам за поддержку и за то, что были всё это время с нами. Берегите себя!"

Ссылки на весь упомянутый софт:

Утилита FDformat - http://old-dos.ru/index.php?page=files&mode=files&do=show&id=3615
Утилита 2M - http://old-dos.ru/index.php?page=files&mode=files&do=show&id=235

Ссылки на проекты автора:

Новости канала в Telegram https://t.me/oldhard_news
Группа в ВК https://vk.com/old_hard
Сайт проекта http://www.old-hard.ru/
Страничка на Boosty: https://boosty.to/old_hard
Другие способы помочь: http://www.donationalerts.ru/r/newbilius

Более того, автор есть на DTF -