Структура данных на магнитном
диске.
Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. То есть, у всех данных должен быть адрес.
НО: если запоминать отдельно каждый адрес, в который были записаны байты данных, то хранить эти адреса станет труднее, чем сами данные.
К СЧАСТЬЮ: информация хранится не байтами, а файлами. Файл – наименьшая единица хранения данных. Каждый файл имеет свой адрес.
Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают на дорожки, а дорожки разбивают на секторы (объем сектора – 512 байт).
Разбиение диска на дорожки и секторы называется форматированием диска.
Форматирование – создание физической и логической структуры диска.
Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые в свою очередь, делятся на секторы.
В процессе форматирования магнитная головка дисковода
расставляет в определенных местах диска
магнитные метки дорожек и секторов.
Физическая
структура гибкого диска
У гибкого диска две
стороны, на которых создается по 80 дорожек. На каждой дорожке по 18 секторов.
Объем каждого сектора 512 байтов.
Следовательно, объем
гибкого диска = (2∙80∙18∙512) байт = 1474560 байт = 1140
Кбайт = 1,44 Мбайт
Физическая
структура жестких дисков
Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, винчестер) состоит из нескольких магнитных дисков, каждый магнитный диск разбит на гораздо большее количество дорожек на каждой стороне. Поэтому объем НЖМД во много раз больше объема НГМД.
Логическая
структура носителя информации
Логическая структура носителя информации в файловой системе FAT имеет разделы:
ü загрузочный кластер;
ü таблицу размещения файлов;
ü корневой каталог;
ü файлы.
Минимальный адресуемый элемент информации – кластер, который может включать в себя несколько секторов. Объем сектора составляет 512 байтов.
Размер кластера (от 512 байтов до 64 Кбайт) зависит от типа используемой файловой системы.
Кластеры нумеруются в линейной последовательности (на магнитных дисках от первого кластера нулевой дорожки до последнего кластера последней дорожки).
Файловая система организует кластеры в файлы и каталоги.
n Файловая система отслеживает, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные
n При записи файлов будет всегда занято целое число кластеров
n Минимальный размер файла равен размеру одного кластера
n Максимальный размер файла соответствует общему количеству кластеров на диске.
n Файл записывается в произвольные свободные кластеры
n Каталог – это тот же файл, в котором содержится список файлов этого каталога.
Файл записывается в произвольные свободные кластеры.
Например, Файл_1 может занимать кластеры 34, 35, 47, 48, а Файл_2 - кластеры 36 и 49.
|
№ кластера |
|||||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
|
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
44 |
45 |
46 |
47 |
48 |
49 |
50 |
51 |
52 |
53 |
54 |
Полная информация о кластерах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов FAT (FAT - file allocation table)
Количество ячеек FAT соответствует количеству кластеров на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, т.е. последовательности адресов кластеров, в которых хранятся файлы.
Например, для файлов Файл_1 и Файл_2 таблица FAT с 1-й по 54-ю ячейку принимает вид:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
47 |
49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48 |
К |
К |
|
|
|
|
|
Цепочка размещения для файла Файл_1 выглядит следующим образом: в начальной 34-й ячейке хранится адрес следующего кластера (35), соответственно, в следующей 35-й ячейке хранится 47, в 47-й – 48, в 48-й – знак конца файла (К).
Виды файловых
систем
FAT12.
Файловая система для ОС Windows.
Выделяет 12 битов для хранения адреса
кластера, соответственно, она может адресовать 212 = 4096 кластеров.
Объем кластера по умолчанию равен размеру
одного сектора (512 байтов), и поэтому FAT12 не может использоваться для носителей
информации объемом более:
512 байт × 4096 = 2 097 152 байт = 2048 Кбайт = 2
Мбайт.
FAT12 используется для дискет.
FAT16.
Файловая система для ОС Windows.
Выделяет 16 битов для хранения адреса
кластера, соответственно, она может адресовать 216 = 65 536
кластеров.
Объем кластера не может быть более 128
секторов (64 Кбайт), и поэтому FAT16 не может использоваться для носителей информации объемом более:
64 Кбайт × 65 536 = 4 194 304 Кбайт = 4096 Мбайт = 4
Гбайт.
FAT16 используется для флэш-памяти.
FAT32.
Файловая система для OC Windows.
Выделяет 32 бита для хранения адреса
кластера, соответственно, она может адресовать 232 = 4 294 967 296
кластеров.
Объем кластера по умолчанию составляет 8
секторов (4 Кбайт), и поэтому FAT32 не может использоваться для носителей информации объемом более:
4 Кбайт × 4 294 967 296 = 17 179 869 184 Кбайт = 16
384 Гбайт = 16 Тбайт.
FAT32 используется для жестких дисков самого большого объема.
NTFS. Файловая система для ОС Windows.
Позволяет устанавливать различный объем
кластера (от 512 байтов до 64 Кбайт, по умолчанию 4 Кбайт).
Использует систему журналирования
для повышения надежности файловой системы. Журналируемая
файловая система сохраняет список изменений, которые она будет проводить с
файловой системой, перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в
отдельной части файловой системы, называемой «журналом» или «логом». Как только
изменения файловой системы будут внесены в журнал, журналируемая
файловая система применит эти изменения к файлам.
NTFS по сравнению с FAT32
увеличивает надежность и эффективность использования дискового пространства.
ext3 и ReiserFS. Журналируемые файловые системы для ОС Unix.
Блок (кластер) ext3 может иметь размер от 1 до 8 Кбайт.
ReiserFS – высоконадежная файловая система, хорошо
приспособленная для хранения большого количества маленьких файлов, для этого в
одном кластере могут
быть размещены данные нескольких файлов. Максимальный размер файловой системы –
16 Тбайт
НFS. Иерархическая журналируемая
файловая система для Mac OS.
CDFS. Файловая система для работы с оптическими CD- и DVD- дисками, базирующаяся на стандарте ISO 9660, согласно которому имя файла не может
превышать 32 символа и глубина вложения папок – не более 8 уровней.
UDF. Мультисистемная
файловая система для работы с оптическими
CD-RW и DVD±RW дисками.
Форматирование
носителей информации
Для того, чтобы на носителе можно было хранить информацию, он должен
быть отформатирован, т.е. создана логическая структура в соответствии с
определенной файловой системой.
Полное
форматирование включает создание физической и логической структуры диска
Формирование
физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек,
которые, в свою очередь, делятся на секторы. В процессе форматирования
магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки
дорожек и секторов.
При форматировании
логической структуры диска создаются корневой каталог и таблица размещения
файлов.
Большие по объему
жесткие диски рекомендуется разбивать на разделы, т.е. независимые области на
диске. Разделы могут быть отформатированы в различных файловых системах, и,
таким образом созданы логические диски.
После полного
форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Быстрое
форматирование производит очистку корневого каталога и таблиц размещения
файлов. После быстрого форматирования информация, то есть сами файлы,
сохранятся, и, в принципе, возможно восстановление файловой системы.
Форматирование
в операционной системе Windows
1 способ
2 способ
Форматирование
в операционной системе Linux
Форматирование дискеты
KDE – Настройка – Форматирование дискет (KFloppy)
Форматирование съемного носителя (внешнего жесткого диска
или флешки)
Команда gparted
