Логическая структура магнитных дисков.

§ Форматирование дисков. Для того чтобы на магнитном диске можно было хранить информацию, он должен быть отформатиро­ван, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска.

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

Примечание.

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.

Примечание.

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 2¹⁶ = 65 536 кластеров. Тогда для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:

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

Текстовый файл, содержащий слово «информатика», имеет объём всего 11 байт (1 символ кодируется 1 байтом), но на диске он будет зани­мать целиком кластер, то есть 640 Кбайт дискового пространства.

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.