Логическая структура магнитного диска реферат

Обновлено: 02.07.2024

С физической точки зрения обе поверхности всех магнитных дисков в массиве-пакете содержат дорожки. Все поверхности пронумерованы единой сквозной нумерацией. Каждой рабочей поверхности соответствует своя головка, по которым, собственно говоря, поверхности и нумеруются (параметр heads). Дорожки, как и головки, идентифицируются номером (внешняя дорожка и верхняя головка имеет нулевой номер). Дорожки, в свою очередь, разбиваются на сектора, являющие минимальными физическими элементами хранения и адресации данных.

Содержимое работы - 1 файл

Структура жестких дисков.docx

Структура жестких дисков

С физической точки зрения обе поверхности всех магнитных дисков в массиве-пакете содержат дорожки. Все поверхности пронумерованы единой сквозной нумерацией. Каждой рабочей поверхности соответствует своя головка, по которым, собственно говоря, поверхности и нумеруются (параметр heads). Дорожки, как и головки, идентифицируются номером (внешняя дорожка и верхняя головка имеет нулевой номер). Дорожки, в свою очередь, разбиваются на сектора, являющие минимальными физическими элементами хранения и адресации данных. На всех дорожках располагается одинаковое количество секторов. Размер сектора определен в 512 байт. Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, а не с нуля, в отличие от головок и цилиндров.

Каждый сектор несет не только данные, но и служебную информацию. В начале каждого сектора записывается его заголовок (prefix), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце – заключение (suffix), в котором находится контрольная сумма (checksum, CRC), необходимая для проверки целостности данных. Заголовок сектора включает в себя идентификатор (ID) сектора, первую CRC (контрольная сумма) и интервал включения записи. Идентификатор содержит информацию о номере цилиндра, головки и сектора. Далее следует интервал включения записи, после которого следует 512 байт данных. За данными располагается вторая CRC и интервал между записями (секторами), необходимый для того, чтобы застраховать следующий сектор от записи на предыдущий. Это может произойти из-за неравномерной скорости вращения диска. Завершает сектор прединдексный интервал, который имеет размер от 693 байт, служит для компенсации неравномерности скорости вращения диска. Таким образом, размер сектора увеличивается до 571 байта, из которых 512 байт составляют данные.

Логическая структура

Для обращения к информации используется кластер (allocation unit) – минимальная логическая единица доступа к информации. Каждый кластер состоит из нескольких секторов (8 и более). Каждый кластер пронумерован и может быть либо свободен, либо монопольно занят для хранения определенного файла, даже если не все сектора внутри его заняты. Следовательно, даже файл размером несколько байт требует целого кластера. В результате, на каждом файле теряется около половины кластера.

Нумерация кластеров не соответствует их порядковому расположению на дисках. При работе используется тот факт, что при записи данных используются все сектора, которые на данный момент находятся под всеми головками, таким образом, заполняется цилиндр. Прежде чем перейти к следующему цилиндру, заполняется текущий чтобы иметь возможность считывать как можно больше информации без перемещения головок.

Гибкие магнитные диски (Floopy)

Физическая структура диска
У каждой дискеты есть две стороны. Система рассматривает первую сторону с номером 0, а вторую - как сторону с номером 1.
Каждая сторона пластины разделена на концентрические полоски, называемые дорожками - зона для записи данных, к которой подводится головка считывания-записи.
Самая дальняя от центра дорожка на нулевой стороне верхней пластины диска - дорожка с номером 0 на стороне 0. Дорожки нумеруются последовательно от нулевой до самой ближней к центру. Каждая дорожка делится на сектора. У диска на каждой дорожке одинаковое количество секторов. Нумерация секторов производится последовательно с 1 сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.
Каждый сектор имеет размер 512 байт. Поэтому плотность записи данных на дорожках, лежащих ближе к центру выше, чем на крайних. Цилиндр - так называют дорожки, расположенные на разных сторонах диска (для жестких дисков и на разных пластинах), но имеющие одинаковый радиус. Кластер - минимальный адресуемый элемент носителя информации

Форматирование физической структуры диска состоит в магнитной разметке поверхности диска на дорожки и секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Логическая структура гибких дисков.

Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.

При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла - это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.

Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках

Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных.

Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания.

Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT - File Allocation Table). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, то есть последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.

Физическая структура компакт-диска

Диски однократной записи, CD-R устроены значительно сложнее. Современные записываемые компакт-диски хорошего качества содержат пять

• поверхностный слой (Surface Layer) –

• защитный слой (Protective Layer) –

• отражающий слой (Reflective Layer) – обеспечивает отражение лазерного луча, • информационный (записывающий) слой (Recording Layer)

• подложка (Substrate Layer) – играет роль основы, на которую наносятся все другие слои;

При считывании данных информационный слой диска сканируется лазерным лучом меньшей мощности.

Структура перезаписываемых дисков, CD-RW (аббревиатура RW означает ReWriteable, то есть «перезаписываемый), еще сложнее, чем у CD-R. Количественно это выражается в добавлении еще двух слоев, окружающих информационный слой и препятствующих его испарению при нагревании лазером.

Технология DVD

Сокращение DVD расшифровывается как Digital Versatile Disc. Емкость DVD существенно выше. Для достижения столь высокой емкости в дисках DVD используются следующие технологические решения:

• применение лазера с меньшей длиной волны (635–650 нм); это позволяет прожигать и считывать питы меньшего размера и расположенные на меньшем расстоянии один от другого;

• шаг направляющей спирали в дисках DVD составляет всего 0,74 мкм (микрона) вместо 1,6 мкм в компакт-дисках;

• увеличена полезная площадь области данных;

• снижена избыточность корректирующих кодов;

• применяются более эффективные методы преобразования цифровых данных в аналоговую форму и обратно.

Логическая структура компакт-диска

В отличие от штампованных CD, у дисков типа CD-R и CD-RW есть служебная зона, которая называется ATIP (Absolute Time in Pre-Groove – абсолютная длительность ведущей дорожки). В ней хранится информация о типе диска, его емкости, производителе и о поддерживаемых скоростях записи. Кроме того, имеются две служебные зоны для калибровки мощности лазера и для сохранения промежуточного состояния так называемой таблицы содержимого диска (английская аббревиатура этого понятия – ТОС, Table of Content).

Вообще, технология флеш-памяти заключается в следующем: специальные транзисторы могут сохранять своё положение (открыт-закрыт) без приложения каких-либо внешних электрических сил. То есть, открытость или закрытость транзистора может сохраняться в течение долгого времени. Такие устройстваа называются полевыми транзисторами с изолированным затвором. Эффект достигается тем, что остаточный электрический заряд (соответственно, и поле) сохраняется внутри корпуса благодаря хорошей изоляции контакта под названием затвор. Если затвор в таком состоянии не трогать, транзистор по двум другим контактам сможет проводить ток, такое положение называют "открытым". Как только остаточный заряд снимают, то два других контакта размыкаются, и транзистор закрывается.

В чипе памяти находятся десятки миллиардов таких транзисторов. Чтобы примерно оценить их число, подсчитаем:

4 гигабайта = 4*1024 мегабайт = 4*1024 3 байт = 4*8*1024 3 бит = 34 359 738 368 транзисторов

физическая структура магнитного диска. В процессе формати­рования магнитная головка дисковода расставляет в опреде­ленных местах диска специальные метки (разметка диска), при этом происходит формирование концентрических дорожек, состоящих из отдельных секторов. Нумерация дорожек ведётся от внешнего края диска и начинается с нуля.

Логическая струк­тура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байт), каждому из которых присваивается свой порядковый номер. Сектора нумеруют­ся в линейной последовательности от первого сектора нуле­вой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

Каждый диск разделяется на две области: область данныхи служебную область, включающую в себя блок начальной загрузки (BOOT-сектор), главный (корневой) каталогидве копии FAT-таблицы (FAT — File Allocation Table, таблица размещения файлов). FAT-таблицаотображает структуру области данных диска, т.е. её текущее распределение между файлами, а корневой каталог содержит информацию о файлах и каталогах, размещенных на диске.

Если провести условную ана­логию диска с книгой, то область хранения файлов соответ­ствует ее содержанию, а главный каталог — оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск — из секторов.

Существуют два вида форматирования дисков: полное и быстрое.

§ Полное форматирование включает в себя физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия диска и его разметку на дорожки и сектора) и логиче­ское форматирование (создание корневого каталога и таблицы разме­щения файлов). После полного форматирования вся хранив­шаяся на диске информация уничтожается.

§ Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов, при этом сами файлы на диске сохраняются и могут быть восстановлены на уровне файловой системы.

В целях защиты информации от несанкционированного копирования можно задавать нестандартные параметры форматирования гибких дисков (количество дорожек, количество секторов и т.д.).

§ Логическая структура гибких дисков.На гибком диске минимальным адресуемым эле­ментом является сектор. При записи файла на диск всегда занимается целое ко­личество секторов, следовательно, минимальный размер файла — это размер одного сектора, а максимальный размер соот­ветствует общему количеству секторов. Файл при этом может частями (фрагментами) записываться в свободные сектора, расположенные в разных областях дискового пространства (фрагментация файлов).

Пример: Файл1 объемом 2Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл2 объемом 1 Кбайт — сектора 36 и 49.

Существует различие между емкостью неформатированного гибкого маг­нитного диска, его информационной емкостью после форма­тирования и емкостью, доступной для за­писи данных.

Пример: Заявленная емкость неформатированного гибкого маг­нитного диска формата 3,5" составляет 1,44 Мбайт.

Рассчитаем общую информационную емкость отформати­рованного диска:

Количество секторов: N = 18 х 80 х 2 = 2880.

Информационная емкость: N х 512 байт = 2880 х 512 = 1 474 560 байт = 1440 Кбайт = 1,40625 Мбайт.

На дискете для записи данных пользователя отведено только 2847 секто­ров, т.к. первые 33 сектора предназначены для служебной информации. Таким образом, фактическая информационная емкость, доступная для записи данных, составляет:

2847 х 512 байт = 1 457 664 байт = 1423,5 Кбайт = 1,39 Мбайт.

§ Логическая структура жестких дисков.Логическая структура жестких дисков несколько отличается от логической структуры дискет. Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя не­сколько смежных секторов. Размер кластера зависит от типа использу­емой FAT таблицы и от информационной емкостидиска.Файлу на дискевсегда выделяется целое число кластеров.

Пример:. Таблица FAT16 может адресовать 2 16 = 65 536 кластеров. Тогда для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:

40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

При размещении на диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что при­ведет к большим потерям свободного дискового пространства.

Для жестких дисков, как и для дискет, также характерно явлениефрагментации (файл занимает несмежные кластеры), которое неизбежно приводит к замедлению скорости обмена данными и, в конечном итоге, к преждевременному износу дисковых поверхностей. Рекомендуется периодически прово­дить дефрагментацию дисков, в процессе которой файлы за­писываются в последовательно расположенные кластеры жестких дисков или сектора дискет.

Оптические накопители.

Оптическийпринцип записи и считывания информации основан на изменении угла отражения лазерного луча от поверхности оптическогодиска (поэтому оптические диски ещё называют лазерными). Лазерный диск представляет собой прозрачный полимерный носитель с нанесённым на него тонким слоем светоотражающего материала, защищенного от повреждений пленкой лака.

Информация на оптическом диске представляется в виде последовательности углубленийивыступов, имеющих различные коэффи­циенты отражения и расположенных на одной спиралевидной дорожке, выходящей из области вблизи центра диска. При считывании информации с диска отраженный от этих участков луч, изменяя свою интенсивность, преобразуется с помощью фотоэле­ментов в электрические импульсы (логические 0 или 1), которые затем по системной магистрали переда­ются в оперативную память ПК.

В процессе записи информации на оптические диски для со­здания участков поверхности с различными коэффициента­ми отражения применяются различные технологии от про­стой штамповки до изменения отражающей способности поверхности диска с помощью мощного лазера. При соблюдении правил хранения и эксплуатации оптические носители могут сохранять информацию в течение нескольких десятков лет.

§ CD-ROM и DVD-ROM диски. На лазерных CD-ROM (CD — Compact Disk) и DVD-ROM (DVD — Digital Video Disk, цифровой ви­деодиск) дисках хранится информация, запи­санная на них в процессе изготовления самих дисков. Запись новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий (ROM — только чтение). Про­изводятся такие диски, как правило, путем штамповки.

Информационная емкость CD-ROM-диска может дости­гать 800 Мбайт, а скорость считывания зависит от скорости его вращения. Угловая скорость вращения диска в дисководе не является постоянной и линейно уменьшается по мере продвижения читающей лазерной головки к его внешнему краю. Первые CD-ROM-накопители имели скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили 52-скоростные дисководы, которые обеспечивают скорость считывания информации до 7,8 Мбайт/с.

DVD-ROM-диски имеют гораздо большую информационную ем­кость (до 17 Гбайт), так как в DVD-ROM-накопителях используются лазеры с меньшей длиной волны, что позволя­ет размещать оптические дорожки более плотно, и информация на таких дисках может быть записана с двух сторон, причем в два слоя на каждой.

Первое поколение DVD-ROM-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 16-скоростные DVD-ROM-дисководы до­стигают скорости считывания до 21 Мбайт/с.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.


Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Устройство гибких и жестких магнитных дисков, принципы их работы. Физическая и логическая структуры дискеты. Этапы процесса форматирования магнитного диска, физическая разметка, создание логических структур и загрузка на диск операционной системы.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 01.06.2016
Размер файла 246,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный экономический университет"

Логическая структура магнитного диска

Руководитель: И. Гниденко

Исполнитель: В. Лырина

  • 1. Гибкие магнитные диски
  • 2. Жесткие магнитные диски
  • 3. Форматирование магнитного диска
  • 4. Элементы логической структуры магнитного диска
  • 5. Логическая структура гибких магнитных дисков
  • 6. Логическая структура жестких магнитных дисков
  • Заключение
  • Список литературы

1. Гибкие магнитные диски

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке с двух сторон сделаны радиальные прорези, через которые головки считывания/записи дисковода получают доступ к диску.

Дискеты каждого типоразмера, как правило, двусторонние. Одинарная плотность записи дорожек составляет 48 tрi (дорожек на дюйм), двойная - 96 tpi и высокая - обычно 135 tpi.

Когда диск 3,5" вставляется в устройство, защитная металлическая заслонка отодвигается, шпиндель дисковода входит в среднее отверстие, а боковой штырек привода помещается в прямоугольное отверстие позиционирования, расположенное рядом. Двигатель вращает диск с частотой 300 об/мин.

Дисководы для гибких дискет используют так называемый "трекинг разомкнутого цикла", они фактически не ищут дорожки, а просто устанавливают головку в "правильную" позицию. В жестких дисках, наоборот, двигатели сервомотора используют головки для проверки позиционирования, что позволяет производить запись с поперечной плотностью во много сотен раз выше, чем это возможно на гибком диске.

Головка перемещается ведущим винтом, который в свою очередь управляется шаговым двигателем, и, когда винт поворачивается на определенный угол, головка проходит установленное расстояние. Плотность записи данных на дискету ограничивается точностью шагового двигателя, в частности, это означает 135 tpi для дискет 1,44 Мбайт. Диск имеет четыре датчика: дисковый двигатель; защита от записи; наличие диска; и датчик дорожки 00.

Название работы: Логическая структура дисков

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: должна быть создана физическая и логическая структура диска. Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек которые делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов. После форматирования гибкого диска 35 его параметры будут следующими: Информационная емкость сектора 512 байтов; Количество секторов на дорожке 18; Дорожек на одной стороне 80; Сторон 2.

Дата добавления: 2013-10-08

Размер файла: 71 KB

Работу скачали: 55 чел.

Логическая структура дисков

Для того чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска.

Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

После форматирования гибкого диска 3,5 его параметры будут следующими:

  • Информационная емкость сектора – 512 байтов;
  • Количество секторов на дорожке – 18;
  • Дорожек на одной стороне – 80;
  • Сторон – 2.

Физическая структура дискеты

Логическая структура гибких дисков. Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкость 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер. Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

Сектор – минимальный адресуемый элемент на гибком диске.

При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, значит минимальный размер файла – это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.

Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках.

Логическая структура гибкого диска формата 3,5 (2-я сторона)

Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, дату и время его создания.

Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов ( FAT – File Allocation Table ). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, т.е.последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.

Адрес первого сектора

Объем файла, Кбайт

Для данной структуры записей в каталоге фрагмент таблицы FAT следующий:

Для размещения каталога – базы данных и таблицы FAT на гибком диске отводятся секторы со 2 по 33. первый сектор отводится для размещения загрузочной записи операционной системы. Сами файлы могут быть записаны, начиная с сектора с сектора 34.

  • Полное – включает физическое форматирование (проверка качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и секторы) и логическое форматирование (создание каталога и таблицы размещения файлов). Информация на диске уничтожается.
  • Быстрое – производит очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов. Информация, т.е.сами файлы, сохраняются и в принципе возможно восстановление файловой системы.

В режиме ДОС возможно нестандартное форматирование – нестандартные параметры (количество дорожек, секторов и др.)

Информационная емкость гибких дисков.

Количество секторов: N = 18*80*2 = 2880.

512 байт* N = 1 474 560 байт = 1 440 Кбайт = 1,40625 Мбайт.

Для записи доступно только 2847 секторов, т.е. 1,39 Мбайт.

Логическая структура жестких дисков .

Кластер – минимальный адресуемый элемент жесткого диска, содержит насколько секторов

Таблица FAT 16 может адресовать 2 16 = 65 536 кластеров.

Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим.

40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

Файлу выделяется только целое число кластеров. Если файл 11 байтов то на диске займет целиком кластер -640 Кбайт. При размещении на жестком диске большого количества небольших файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что приведет к большим потерям дискового пространства.

Эта проблема частично решается с помощью таблицы FAT 32, в которой объем кластера принят равным 8 секторам или 4 Кбайтам для диска любого объема.

На диске хранится две копии таблицы FAT .

Преобразование FAT 16 в FAT 32 можно осуществить с помощью служебной программы Преобразование диска в FAT 32, которая входит в состав Windows .

Дефрагментация дисков. Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов. Фрагментация файлов (фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластеров) возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других.

Т.К.на диске могут хранится много файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним ( магнитным головкам придется постоянно перемещаться с дорожки на дорожку) и приведет к преждевременному износу жесткого диска. Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.

Синий - не фрагментированные файлы.

Красный – фрагментированные файлы.

Белый – свободное пространство.

Выдается информация – оценка использования диска до дефрагментации и после дефрагментации.

Форматирование и тестирование жестких дисков

Жесткий диск состоит из следующих основных частей: магнитных пластин, оси, головок чтения/записи и встроенной электроники:

• Магнитные пластины собственно и являются теми жесткими дисками, сделанными из металла или пластика, от которых
произошло и название всего устройства. Обе стороны каждой пластины покрыты тонким слоем намагничиваемого материала.

• Магнитные пластины закреплены на одной оси и вращаются на ней, как единое целое.

• У каждой магнитной стороны каждой пластины есть своя магнитная головка чтения/записи , головки также соединены вместе и движутся радиально по отношению к магнитным пластинам, обеспечивая, таким образом, доступ к любой точке любой пластины.

• Встроенная электроника предназначена для управления движением магнитных головок чтения/записи

Физическое форматирование. Физическое форматирование жесткого диска выполняется производителями и делит поверхности магнитных пластин на дорожки и сектора;

• Дорожки - это концентрические окружности, описываемые головками чтения/записи на магнитных поверхностях. Дорожки нумеруются, начиная с нуля, по направлению к центру.

• Дорожки в свою очередь делятся на небольшие области, называемые секторами , содержащие фиксированное количество информации. Обычный размер сектора составляет 512 байт.

Логическое форматирование. Физически отформатированный жесткий диск допжен быть отформатирован логически. Логическое форматирование заключается в размещении на диске файловой системы, при этом различные операционные системы могут использовать разные файловые системы:

· файловая система F АТ16 широко используется операционными системами Windows 95/98/МЕ , а также может использоваться операционными системами Windows NT /2000/ХР . Файловая система F АТ16 может адресовать 65536 кластеров объемом не более 128 секторов и поэтому используется для дисков объемом не более 4 Гбайт.

· файловая система FAT32 используется для дисков большого объема, т.к. может адресовать более четырех миллиардов кластеров объемом по 4 Кбайта.

· файловая система NTFS является основной файловой системой Windows NT /2000/ XP . В NTFS размер кластера не зависит от размера диска.

· файловая система Linux Ext2 используется в операционной системе Linux .

Разбиение жесткого диска на разделы и их форматирование. На жесткий диск может быть установлено одновременно несколько операционных систем. Для этого жесткий диск должен быть разбит на
разделы , т.е. независимые области на диске, в каждом из которых может быть создана своя файловая система. Таким образом, последовательность действий перед установкой операционных систем на жесткий диск должна быть следующей:

· разбиение диска на разделы;

· логическое форматирование каждого раздела под свою операционную систему.

Для разбиения диска на разделы можно использовать утилиту FDISK , а для логического форматирования утилиту FORMAT , которые входят в состав всех версий операционной системы Windows . Однако гораздо удобнее использовать специализированные дисковые утилиты (например, менеджер загрузки Acronis OS Selector ). В состав Acronis OS Selector входит Администратор дисков , который позволяет разбивать жесткие диски на разделы и форматировать их.

Особенности логической структуры жесткого магнитного диска обусловлены наличием несистемного загрузчика NSB (главный загрузочный сектор MBR – MASTER BOOT RECORD).

Каждый жесткий диск (как отдельное электронное устройство) имеет еще одну область, которая называется главной загрузочной записью, или сектором MBR, или несистемным загрузчиком (NSB). Единый жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков, с которыми она может работать как с отдельными устройствами. Именно поэтому физические сектора на жестком диске могут характеризоваться в двух системах координат: физической (сектор, головка, цилиндр) и логической (номер логического сектора).

Для MBR на жестком диске всегда выделяется физический сектор 1 (сектор 1, головка 0, цилиндр 0). Логического номера он не имеет, так как является общим для всех логических дисков.

Этот сектор содержит программу IPL1 (Initial Program Loa-ding 1), расположенную в его начале, которая при своем выполнении сканирует содержимое второго важного элемента MBR – таблицу разделов диска (Partition Table) (рис. 3.10), состоящую, в свою очередь, из четырех 16-байтных элементов (разделов), разбитых на поля. Они содержат информацию о номерах начального и конечного секторов, номерах головок и цилиндров для соответствующего раздела, а также числе секторов, предшествующих разделу и включенных в раздел. Из четырех разделов, на которые может быть поделен диск, только два могут принадлежать MS-DOS: первичный (Primary) и расширенный (Extended), два оставшихся резервируются для других операционных систем: OS/2, Xenix, UNIX, Windows NT и т. д.


Рис. 3.10. Структура MBR

Не следует отождествлять понятия "раздел" и "логический диск", поскольку, например, с расширенным разделом могут быть связаны несколько логических дисков.

Байт поля "Признак загрузки" используется программой IPL1 (при ее выполнении) для выяснения, какой из разделов диска содержит загружаемую операционную систему. Активный (загружаемый) раздел в этом поле содержит код 80h, остальные разделы должны быть помечены кодом 00h.

В поле "Начало раздела" хранятся номера головки, сектора и цилиндра стартового сектора раздела; в поле "Конец раздела" – соответствующие величины для конечного сектора этого раздела.

Число секторов до начала раздела хранится в 4-байтном поле "Относительный сектор". Это число определяется путем последовательного подсчета секторов, начиная с сектора 1, головки 0, цилиндра 0 физического диска, и увеличения номера сектора на дорожке, затем номера головки и цилиндра.

Число секторов в разделе хранится в 4-байтном поле "Размер". Как и для предыдущего поля, первое слово содержит младшую часть числа, второе – старшую.

Еще одно важное поле элементов таблицы разделов – "Тип раздела". Код в нем указывает, какой именно операционной системе принадлежит данный раздел.

Если поле "Тип раздела" содержит код 05h (Extended-раздел), то физический сектор, определяемый в поле "Начало раздела" диска, является вовсе не загрузочным сектором (BR) расширенного раздела, а вторичным главным загрузочным сектором жесткого диска SMBR (Secondary Master Boot Record). Этот сектор содержит собственную таблицу разделов, называемую таблицей логического диска LDT (Logical Drive Table), и непременную сигнатуру AA55h. Эта таблица и определяет местоположение и размер раздела, с которым MS-DOS обращается как с отдельным физическим диском.

Отличия SMBR-сектора от MBR-сектора:

- во-первых, он не содержит программы IPL1 и соответственно никогда не определяет загрузочный диск;

- во-вторых, таблица логического диска включает максимум два 16-байтных элемента, а не четыре, как основная таблица разделов. Причем, если поле "Тип раздела" первого элемента таблицы определяет размер элемента FAT, то такое же поле второго элемента таблицы (если он существует) содержит код Extended-раздела – 05h. Таким образом, второй элемент таблицы логического диска может определять следующий вторичный загрузочный сектор и т. д.

Каждый диск, определяемый таблицей логического диска, содержит сектор BR, две копии FAT, корневую директорию и, безусловно, область данных (рис. 3.11).


Рис. 3.11. Логическая структура жесткого магнитного диска

Таким образом, Extended-раздел может быть поделен на логические диски от D до Z по количеству букв латинского алфавита.

3.3.2 Начальная загрузка MS-DOS

При загрузке или перезагрузке системы выполнение начинается с адреса OFFFFOH (рис. 3.12). Это определяется особенностями семейства микропроцессоров 8086/8088, а не самой системы MS-DOS. Системы, базирующиеся на этих процессорах, сконструированы так, что адрес OFFFFOH лежит внутри области ПЗУ и содержит машинную команду передачи управления программе проверки системы и программе начального загрузчика ПЗУ.

Программа начального загрузчика ПЗУ считывает в некоторую область памяти программу дискового начального загрузчика, начиная с первого сектора загружаемого диска (сектор загрузчика), и затем передает ей управление. Кроме того, сектор загрузчика содержит таблицу с информацией о формате диска.

Файл IO.SYS, загруженный с диска, обычно состоит из двух отдельных модулей. Первый из них BIOS содержит связанный набор резидентных драйверов таких устройств, как консоль, последовательный порт, печатающее устройство, блочно-ориентированное устройство и таймер, а также программу инициализации, выполняемую только при начальной загрузке системы.

Второй модуль SYSINIT, поддерживаемый системой Microsoft, компонуется в файл IO.SYS, как и BIOS, изготовителем компьютера.


Рис. 3.12. Алгоритм загрузки системы MS-DOS

SYSINIT вызывается с помощью программы инициализации BIOS. Модуль определяет величину непрерывной памяти, доступной системе, и затем располагается по ее старшим адресам. Далее модуль переносит ядро системы DOS MSDOS.SYS из области ее начальной загрузки в область окончательного расположения в памяти, перекрывая начальную программу SYSINIT в любую другую расширяемую программу инициализации, которая содержалась в файле IO.SYS.

Далее SYSINIT вызывает программу инициализации в модуле MSDOS.SYS. Ядро DOS инициализирует ее внутренние таблицы и рабочие области, устанавливает векторы прерываний по адресам с 2OH по 2FH и перебирает связанный список резидентных драйверов устройств, вызывая функцию инициализации для каждого из них.

Функции драйверов определяют состояние оборудования, выполняют всю необходимую инициализацию аппаратуры и устанавливают векторы для внешних аппаратных прерываний имеющихся драйверов.

В процессе инициализации ядро DOS проверяет блоки параметров диска, возвращаемые с помощью резидентных драйверов блочно-ориентированных устройств, определяет наибольший размер сектора, который будет использован в системе, строит блоки параметров дисковода и выделяет буфер сектора диска, затем управление передается модулю SYSINIT.

Когда ядро DOS проинициализировано и все резидентные драйверы доступны, модуль SYSINIT может открыть файл CONFIG.SYS. Этот необязательный файл содержит различные команды, которые позволяют пользователю настраивать среду MS-DOS. Например, пользователь может задать дополнительные драйверы аппаратных устройств, число буферов диска, максимально возможное число одновременно открытых файлов и имя файла командного процессора (оболочки).

Если файл CONFIG.SYS найден, он загружается в память для выполнения. Драйверы, указанные в файле CONFIG.SYS, последовательно загружаются в память, активизируются с помощью вызовов соответствующих модулей инициализации и заносятся в связанные списки драйверов. Функции инициализации каждого из них сообщают модулю SYSINIT размер памяти, отведенной под соответствующий драйвер.

После загрузки всех устанавливаемых драйверов SYSINIT закрывает все дескрипторы файлов и открывает вновь консоль (CON), принтер (PRN) и последовательный порт (AUX) как устройство стандартных ввода и вывода, ошибки, печати и последовательного устройства. Это позволяет символьно-ориентированному драйверу, установленному пользователем, замещать резидентные драйверы BIOS стандартных устройств.

Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 448518
Количество таблиц: 14
Количество изображений: 55

Читайте также: