Інформаційна частина змісту модуля 3/2
Тема 1.2. Логічна структура жорсткого диску та дискет. Форматування.
Жорсткий диск ділиться на доріжки та сектори. Кожна доріжка визначається номером головки та порядковим номером на диску відносно зовнішнього краю. Сектори визначаються своїм порядковим номером відносно початку доріжки. Нумерація секторів на доріжці починається з одиниці, а головок та циліндрів з нуля.
Кількість секторів в залежності від типу накопичувача від 17 до 150. Кожний сектор утримує службову інформацію та данні. Як правило обсяг сектора складає 571 байт. На початку кожного сектору записується заголовок (Prefix portion), за яким визначається початок сектора та його номер, а на прикінці сектора (Suffix portion) знаходиться контрольна сума, що необхідна для перевірки цілостності даних. Між заголовком та заключенням сектора знаходиться область даних обсягом 512 байт.
Кількість дисків, головок та доріжек вінчестера визначається виробником, виходячи з властивостей та якості диску. Змінити ці характеристики неможна. Кількість секторів на диску залежить від методу запису, а плотність від носія: чим краще маиеріал диска тим щильніше можуть бути записані на ньому данні. Сучасні вінчестери утримують до 150 секторів на доріжці.
Загальний обсяг HDD (байт)=С х Н х S х 512
– С-кількість циліндрів;
– Н-кількість головок;
– S-кількість секторів.
Однак цей загальний обсяг обмежується логічною структурою диска. Тобто на вінчестері необхідний деякий обсяг для керування розташуванням даних. (наприклад для дисків обсягом 200 Мбайт ця область складає 3 Мбайта).
|
|
|
Описана вище форматування диска називається низькорівневим форматуванням (Low Lewel).
Interleave.
При обертанні диска головка повністю зчитує 512-байтний сектор і посилає данні у контролер, звідки вони передаються процесору. Тим часом диск обертається, передаючи головці наступний сектор, а контролер все ще зайнятий обміном даними з процесором. Тому для того щоб зчитати наступний сектор, головка повинна очікувати повного обертання диска (Interleave-фактор 1:1).
Диски більш пізніших випусків організовані так, що сектори розташовані не послідовно, а в іншому порядку, що визначається (Interleave-фактором, наприклад 3:1). При цьому при позиціонуванні головки контролер має досить достатньо часу для передачі інформації без лишнього обертання диска.
Сучасні контролери працюють за іншим принципом: для організації безперервного читання секторів дані зчитуються з декількох секторів, і запам’ятовуються у буфері, звідки потім можуть бути вилучені.
Змінення Interleave-фактора можливе тільки спеціальними програмними засобами, і приводить до втрати усіх даних, так як змінюється логічне розбиття диска.
|
|
|
Форматування вінчестера.
Після встановлення нового диску та об’явлення його у CMOS Setup сам накопичувач ще недоступний. Для того, щоб операційна система „бачила” диск та завантажувалась з нього, необхідно виконати наступні операції:
- Відформатувати диск на низькому рівні (фізичне форматування)
- Розбити диск на розділи
- Відформатувати диск на високому рівні (відформатувати розділи)
- Скопіювати операційну систему на диск, щоб диск став загрузочним.
Форматування низького рівня.
При цьому формується логічна структура диска. Доріжки розділяються на сектори і для кожного сектора записується службова інформація. Область даних як правило заповнюється значеннями 0Е6. Таке форматування частіше за усе виконує виробник. Для цього необхідні спеціальні програмні засоби (наприклад, Speed Store або Disk Manager) або спеціальні команди DOS. В скад деяких BIOS входить програма для низькорівневого форматування, яку можна визвати через CMOS Setup.
При низькорівневому форматуванні уся інформація на дисці буде знищена.
У всіх сучасних вінчестерах IDE та SCSI використовується так званий зонно-секційний запис.
Метод зонно-секційного запису.
|
|
|
Доріжка, що розташована ближче до центра коротше доріжки, що розташована ближче до края диска. Внаслідок цього щільність на внутрішніх доріжках вище, ніж на зовнішніх, і корисна ємність вінчестера використовується неефективно.
Для компенсації різної щільності запису використовується метод зонно-секційного запису (Zone Bit Recording). Сутність метода полягає в тому, що увесь робочий простір поділено на зони: 8 та більше. У самій молодшій зоні, тобто на доріжці, що розташована дальше за усіх від центра диска, утримує велику кількість секторів (як правило 120-96). К центру диска кількість секторів зменшується, досягаючи у самій старшій зоні 64-56. В результат чого, оскільки диск обертається з незмінною швидкістю, від зовнішніх зон надходить значно більший обсяг інформації, ніж від внутрішніх. Нерівномірність надходження даних компенсується шляхом збільшення швидкості роботи каналу зчитування/перетворення даних та використання спеціальних перестраюваємих фільтрів для частотної корекції по зонах.
Жорсткі диски, що працюють таким чином неможна об’явити у CMOS Setup з іх фактичними параметрами (Native Mode). Для цих дисків є опція Translation Mode. Якщо її встановити, то значення указане у CMOS Setup, перелічується контролером у відповідності із розміщенням секторів та циліндрів.
|
|
|
Розбиття на розділи.
При розбитті диска на розділи в перший сектор записується спеціальна інформація, що необхідна для завантаження операційної системи та таблиця розбиття (Partition table, PT), в який записана інформація про розділ. Цей сектор називається головним завантажувальним сектором або головним завантажувальним записом (Master Boot Record, MBR).
Вінчестер можна розділити на декілька (не більше 4) незалежних частин, що називаються розділами. Кожний розділ може бути виділений якій-небудь операційній системі і в ньому створена файлова система, що відповідає операційній системі.
Розрізняють два типи розділів:
– Первинний розділ;
– Розширений розділ;
На вінчестері може бути зформований один первинний розділ, один розширений розділ. Щоб працювати в середовищі DOS або Windows, наявність первинного розділу обов’язкове. В ньому створюється єдиний логічний диск (як правило з ім’ям С:).
Розшрений розділ є необов’язковим. Такий розділ може бути розбитий на один або декілька логічний дисків, яким назначаються різні імена і які можна використовувати під керуванням Windows або ін.
Таким чином з точки зору користувача вінчестер являє собою сукупність логічних дисків. Тільки у первинному розділі логічний диск може бути зроблений системним .
Отже, для того щоб підготувати вінчестер до роботи, необхідно зробити наступне:
1. Створити первинний розділ з логічним диском на ньому.
2. Створити розширений розділ.
3. Зформувати логічні диски в розширенному розділі.
4. Встановити ознаку активності первинного розділу.
Друга та третя дії можуть не виконуватися, якщо є єдиний логічний диск. Четверта дія також не завжди необхідна, оскільки як правило ознака активності для первинного розділу DOS встановлюється автоматично.
Після конфігурування вінчестера підготовка до його роботи обов’язково повинна бути завершена форматуванням високого рівня усіх логічних дисків з використанням команди FORMAT.
Форматування високого рівня.
При форматуванні високого рівня операційна система створює структуру для роботи з файлами. В кожний розділ заноситься загрузочний сектор тома (Volume Boot Sector, VBS), таблиця розташування файлів (FAT) та коренневий каталог (ROOT Directory).
На сьогодняшній день частіше за усе використовуються файлові системи:
· FAT (File Allocation Table)-в ОС DOS, OS/2, Windows
· NTFS (Windows NT File System)- в ОС Windows NT
Найбільш широкого розповсюдження отримала файлова система FAT. На відміну від NTFS, в файловій системі FAT увесь дисковий простір розбивається на кластери, що являють собою об’єднання декількох секторів. Розмір кластера визначається обсягом дискового простору.
Таблиця розділів РТ складається з чотирьох розділів. Операційні системи DOS та Windows використовують тільки два перших розділи, в яких міститься інформація про головки, доріжки, сектори розділу, загальну кількість секторів у розділі, типі файлової системи.
В загрузочному секторі тома (VBS) міститься опис файлової системи: розмір кластера, розмір, кількість та тип FAT та ін.
Кореневий каталог (ROOT Directory) утримує опис файлів, що містяться на диску: їх імена, типи, дати створення та змінення, атрибути, розмір та ін.. Крім того в нього входить вказівник на перший кластер файла. Каталоги у кореневому каталозі описуються як файли. Також кореневий каталог містить вказівник на перший кластер самого кореневого каталога та на перший кластер батьківського каталога.
В таблиці розташування файлів FAT є інформація про зв’язки між кластерами, в які записаний файл.
Форматування вінчестера виконується командою DOS: FORMAT C:.
Створення системного диска.
Щоб перенести на диск операційну систему, необхідно відформатувати диск командою: FORMAT C:/S або після звичайного форматування, завантаживши операційну систему з дискети, скопіювати системні файли на диск командою: SYS C:
При цьому з дискети на вінчестер переносяться три важливих файли: IO.SYS, MSDOS.SYS, COMAND.COM, що необхідні для завантаження системи, а в Boot-сектор записується програма початкової загрузки.
Логічна структура дискет
Для запису та читання інформації необхідне розбиття дискети на дільниці, тобто необхідно створити логічну структуру диска. Це виконується шляхом форматування.
Таким чином дискета розбивається на доріжки (Tracks) та сектори (Sectors). Кількість байт, яке може бути записане у сектор довільне.: для DOS це 512 байт, інші операційні системи встановлюють свої розміри секторів.
Ємність дискети =Кількість сторін * Доріжок на стороні *Секторів на доріжці* Байтів на секторі
Для дискети 3,5”HD формула має вид: 2 х 80 х 18 х 512=1474560 байт
Однак користувач має доступ не до всього обсягу пам’яті. Операційна система для маніпулювання даними резервує визначені області дисків. При логічному розбитті дисків операційна система поділяє їх на дві частини:
1. Системна область
2. Область даних.
Системна область.
В системній області розташовані:
- запис завантаження диска;
- таблиця розміщення файлів (дві копії);
- кореневий каталог файлів.
Запис завантаження, або блок початкового завантаження є самою першою частиною диска. Він утримує коротку програму (декілька байтів), яка ініціалізує завантаження операційної системи у пам’ять РС Завантаженням називають процедуру запуску РС.
Нульова доріжка першого сектора нульової сторони диска – це так званий сектор завантаження (Boot- сектор). У цьому місці загруз очної (системної) дискети, що утримує компоненти операційної системи знаходиться програма для завантаження системи.
Таблиця розміщення файлів FAT (File Allocation Table, FAT) розміщується два рази підряд (з копією). Ця таблиця необхідна для того, щоб система могла розпізнати, яка інформація розташована на диску і в яких областях вона знаходиться. Таким чином FAT утримує як би опис дискети. У FAT відбивається кожна зміна даних, що зберігається на диску. Для керування областю даних диска операційна система розділяє її на кластери. Розмір кластера залежить від типу диска. Кластеру може відповідати сектор або декілька секторів.
В залежності від типу диска розмір FAT складає 12 або 16 біт. Чим довше елемент FAT, тим за більшим обсягом кластерів може слідкувати операційна система і, відповідно працювати з дисками більшого обсягу. Під час роботи використовується тільки перша копія FAT, друга копія використовується відновлення пошкоджених дисків.
Останньою частиною системної області є кореневий каталог або встроєний зміст файлів, що є на диску. Для кожного файла є елемент каталога, який утримує ім’я файла із 8 символів, 3-х символьне розширення імені файла, розмір файла, а також інформацію про дату та час останнього змінення файла. Крім того у елементі каталога записуються номер початкового кластера файла та атрибути файла, які використовуються для реєстрації характеристик файла.
Наприклад, підкаталоги мають особу відмітку атрибута; системні файли DOS мають два спеціальних атрибути (системний та скритий). Атрибут тільки для читання захищає файли від змінення та вилучення, атрибут архівний показує, які файли на диску мають резервні копії, а які ні.
Для кожного диска розмір кореневого каталогу фіксований. Кожний елемент каталогу має довжину 32 байта, в одному секторі розміщується 16 елементів.
Наприклад, на гнучкому диску формату 3,5” ємність 1,44 Мб для кореневого каталогу виділено 14 секторів, в яких може бути записана інформація про 224 файла (16 х 14=224). На жорстких дисках для кореневого каталогу як правило виділяється 32 сектори.
Область даних.
Область даних призначена для зберігання даних. Область даних розбита на кластери.
В результаті виконання декількох операцій запису файли даних можуть бути розміщені у різних кластерах. Диск на якому значна частина кластерів розташована окремими фрагментами називають фрагментованим. В цьому випадку збільшується середній час доступу до даних.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 237; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!