Читайте также:
|
Жесткий диск (часто называемый винчестером) – устройство, предназначенное для длительного хранения информации. В отличие от оперативной памяти (ОЗУ или RAM), теряющей информацию при отключении питания, жесткий диск хранит информацию постоянно. Жесткий диск чаще всего имеет объем больше, чем оперативная память.
Физическая организация. Жесткий диск состоит из нескольких металлических пластин, головок чтения-записи и механизма их позиционирования, помещенных в герметичную коробку (банку). К нему прикреплена печатная плата с контроллером и буферной памятью (кэшем), которая посредством шлейфа (40 или 80 жил) соединяется с материнской платой или отдельным контроллером. Так вот, металлические пластины условно разбиты на концентрические дорожки, а дорожки разделены на сектора. Дорожки на равном расстоянии от центра на всех поверхностях пластин объединяются в цилиндры. Таким образом, для чтения определенного сектора данных (его емкость принята равной 512 байт) нужно 1) отвести головки на нужное расстояние от центра, то есть позиционировать на нужный цилиндр, 2) начать просмотр дорожки на нужной пластине, активировав нужную головку и 3) производить чтение всей информации до появления заголовка сектора, номер которого (содержится в этом заголовке) совпадает с нужным нам для операции чтения или записи. В соответствии с такой схемой метод нахождения нужной информации на жестком диске называется CHS-адресацией (Cylinder-Head-Sector).BIOS (базовая система ввода-вывода) является набором системных подпрограмм (функций), среди которых есть и программа чтения-записи данных на жестком диске. Для получения содержимого одного сектора требуется указать его CHS-адрес. Число секторов, цилиндров и головок BIOS'у должно быть известно, для этого и существует автодетект в Setup. Впрочем, информация о геометрии, используемая для работы функций доступа к диску, даже близко не соответствует реальной геометрии современного жесткого диска. У него 1-3 пластины, одна из которых может использоваться только с одной стороны, и 1-6 головок. Поэтому контроллер жесткого диска производит трансляцию поступающих адресов, такую же трансляцию производит и BIOS, работая по механизму LBA (Logical Block Addressing). Но это уже другая история.В соответствии с идеологией MS-DOS жесткий диск может состоять из так называемых "разделов" - независимых областей диска, которые могут быть построены по схеме любой операционной системы, то есть использовать любую файловую систему. Таких разделов должно быть два - основной (Primary), с которого обычно осуществляется загрузка, и расширенный (Extended), который может быть разделен на несколько частей-подразделов (логических дисков). Таким образом, первый раздел диска самостоятелен, остальные объединяются в группу. Каждый раздел имеет принадлежность к той или иной файловой системе.В рамках DOS (и основанных на этой же операционной системе Windows3.x/95/98/ME) существуют три файловых системы - FAT12, FAT16 и FAT32. Об их отличиях я упомяну ниже.
Логическая организация. Самый первый сектор любого жесткого диска имеет название Master Boot Record, MBR. Он состоит из двух частей - программы начального загрузчика и таблицы разделов (Disk Partition Table, DPT). DPT состоит из четырех записей, обозначающих адрес начала раздела, его размер в секторах, адрес конца и тип файловой системы. Конечно, используется только две записи - для основного и расширенного раздела, потому что каждый подраздел (логический диск) имеет такую же DPT с указанием адреса следующего подраздела. Задача загрузчика в MBR - дать возможность загрузки с нужного раздела (т.е. использовать несколько операционных систем). Стандартный загрузчик DOS предоставляет весьма ограниченный механизм выбора - загрузка возможна с того раздела, у которого установлен флаг активности таблице DPT.
Самый первый сектор раздела называется Boot Sector. В его составе также есть загрузочная программа и таблица BIOS Parameter Block, BPB. В этой таблице есть информация о местонахождении и размере другой важной области - таблицы размещения файлов, FAT. По своей сути FAT - это большой массив элементов, каждый элемент соответствует каждому кластеру. Кластер - блок секторов (от 8 до 128), элемент распределения всего дискового пространства раздела. Каждому файлу при его создании выделяется нужное число кластеров. Номер первого кластера заносится в каталог (директорий, папку), а соответствующий этому кластеру элемент FAT содержит номер второго кластера. Элемент FAT, соответствующий второму кластеру, содержит номер третьего кластера и т.д. Весь FAT состоит из таких цепочек (Chains).
Если элемент FAT не связан ни в одну цепочку, и при этом не равен 0, он называется "потерянным" (Lost Cluster). "Потеря" кластеров происходит при перезагрузке в момент записи цепочки в FAT, например, при создании/изменении файла, когда операция записи прерывается. Конечно, это не самые страшные последствия неожиданной перезагрузки, но все же терять место на диске не очень хочется. Программисты из Microsoft хорошо знали о "стабильности" своей Windows, поэтому и запускается Scandisk автоматически.
Если файл впоследствии увеличивается в размерах, ему назначаются новые кластеры из числа свободных, причем чаще всего они находятся в другом месте диска. Цепочка "перепрыгивает" другие цепочки - вот вам и фрагментация, которую устраняют программы-дефрагментаторы, переносящие файлы так, чтобы их кластеры шли друг за другом по порядку.
Хотя система цепочек и является достаточно эффективной и простой, у нее есть недостатки. Во-первых, низкая надежность - при исчезновении одного элемента весь файл будет нечитаемым, а порча FAT означает потерю большого количества (если не всех) файлов. Для устранения этого недостатка существует две одинаковых копии FAT. Второе - если размер файла не кратен размеру кластера, образуется слек (Slack) - часть кластера, не занятая полезной информацией. Чем больше размер кластера, тем большая часть диска занята слеком. Для файла длиной 1 байт вы теряете весь кластер, а если он имеет большой размер (32 Кбайта, например), то потери на слек могут составлять 30-50% от общей емкости диска (кстати, проверить их можно программой Sandra - модуль Drive Information).
Размер элемента FAT дает название самой файловой системе. FAT12 имеет 12-битные элементы, которые позволяют организовать на диске около 4-х тысяч кластеров. FAT16 имеет 16-битные элементы, число кластеров - 65530. FAT32 - 32-битные элементы, около 4 млрд. кластеров. Чем больше на диске будет кластеров, тем меньше можно сделать размер самого кластера и тем самым меньше потерять места. По этому FAT12 используется только для гибких дисков, FAT16 - для дисков емкостью до 500 Мб (в принципе можно и до 2 Гб).
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 28 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |