Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Накопители на МД (НМД) являются наиболее распространенными внешними запоми нающими устройствами в ПК. Они бывают жесткими и гибкими, сменными и встроен ными в ПК. Все диски, и магнитные, и оптические, характеризуются своим диаметром, или, иначе, форм-фактором. Наибольшее распространение получили диски с форм-факторами 3,5 дюйма (89 мм). Но существуют диски и с форм-факторами 5,25 дюйма (133 мм), 2,5 дюйма (64 мм), 1,8 дюйма (45 мм) и другие.
Накопители на жестких магнитных дисках
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Hard Disk Drive -HDD) представляют собой устройства, предназначенные для длительного хранения информации. В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое рас пространение в ПК получили накопители типа винчестер. Термин «винчестер» является жаргонным названием первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья «винчестер». В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания (записи) помешены в герметически закрытый корпус. Под дисками расположен двигатель, обеспечиваю щий вращение дисков, а слева и справа — поворотный позиционер с коромыслом, управляющим движением магнитных головок по спиральной дуге для их установки на нужный цилиндр. Емкость винчестеров благодаря чрезвычайно плотной записи, вы полняемой магниторезистивными головками в таких герметических конструкциях, до стигает нескольких десятков гигабайт; быстродействие их также весьма высокое: время доступа от 5 мс, трансфер до 6 Гбайт/с. Магниторезистивные технологии обеспечивают чрезвычайно высокую плотность записи, позволяющую размещать 2-3 Гбайт, данных на одну пластину (диск). Появление же головок с гигантским магниторезистивным эффектом (GMR — Giant Magnetic Resistance) увеличило плотность записи — возмож ная емкость одной пластины возросла до 6,4 Гбайт. При технологии перпендикулярной записи (магнитные домены формируются перпендикулярно к поверхности диска) эта емкость возросла до 300 и более гигабайт.
НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5 дюйма (89 мм). Наибо лее распространенная высота корпуса дисковода: 25 мм — у настольных ПК, 41 мм — у машин-серверов, 12 мм - у портативных ПК, существуют и другие. Внешние дорожки диска длиннее внутренних. Поэтому в современных жестких дисках используется метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах размещается больше секторов данных, чем
Информация на магнитные диски (МД) записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей — дорожек (треков). Количество до рожек на МД и их информационная емкость зависят от типа МД, конструкции на копителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Совокупность дорожек МД, находящихся на разных пластинах-дисках и на одинаковом расстоянии от его центра, называется цилиндром. При записи и чтении информации МД вращается вокруг своей оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения информации.
Секторы — аппаратно адресуемые блоки носителя. Размер секторов на жестких дисках в х86-системах почти всегда равен 512 байтам. Таким об разом, если операционная система должна модифицировать 632-й байт диска, она записывает 512-байтовый блок данных во второй сектор диска.
Форматы файловых систем определяют принципы хранения данных на носителе и влияют на характеристики файловой системы. Например, файловая система, формат которой не допускает сопоставления прав доступа с файлами и каталогами, не поддерживает защиту. Формат фай ловой системы также может налагать ограничения на размеры файлов и емкости поддерживаемых устройств внешней памяти. Наконец, некото рые форматы файловых систем эффективно реализуют поддержку либо больших, либо малых файлов и дисков.
Кластеры — адресуемые блоки, используемые многими файловыми сис темами. Размер кластера всегда кратен размеру сектора (рис. 12-1). Фай ловая система использует кластеры для более эффективного управления дисковым пространством: кластеры, размер которых превышает размер сектора, позволяют разбить диск на блоки меньшей длины — управлять такими блоками легче, чем секторами. Потенциальный недостаток клас теров большего размера — менее эффективное использование дисково го пространства, или внутренняя фрагментация, которая возникает из-за того, что размеры файлов редко бывают кратны размеру кластера.
Кроме основной своей характеристики — информационной емкости — дисковые на копители характеризуются и двумя другими показателями:
временем доступа;
скоростью считывания последовательно расположенных байтов.
Время доступа (access time) к информации на диске, то есть время, которое дисковод тратит до начала чтения (записи) данных, складывается из нескольких составляющих:
времени перемещения магнитной головки на нужную дорожку (seek time);
времени установки головки и затухания ее колебаний (setting time);
времени ожидания вращения (rotation latency) — ожидания момента, когда из-за вращения диска нужный сектор окажется под головкой.
Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ применительно к диску означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи (чтения) накопителя. После доступа к информации происходит ее последовательное считывание — хорошие дисководы обеспечивают скорость считывания (transfer rate) 8 Мбайт/с и выше.
Рассматривая организацию данных на внешних носителях, следует различать физическую и логическую организацию.
Физическая организация определяет правила размещения данных на внешних носителях,
Логическая — описывает взаимные связи между данными и способы доступа к ним. Поскольку при работе на компьютере пользователь практически взаимодействует только с файлами, необходимо подробнее познакомиться с организацией файловой системы.
Дорожки диска разбиты на секторы. В одном секторе дорожки обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно кластерами. Кластер — это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из двух или большего числа смежных секторов дорожки (кластеры назы вают также единицами выделения памяти — allocation unit). Поэтому если необходимо разместить на диске маленький файл, например размером 20 байт, он все равно займет дисковое пространство размером в кластер (минимум 2x512 = 1024 байт).
Количество секторов в кластере всегда равно целой степени 2. Таблица FAT 16 должна быть способна отображать в 16 бит значение максимального номера кластера, то есть количество кластеров на диске (или в разделе диска) не больше, чем 216 = 65 536. По причине выхода за пределы 16-битовой адресации внутри кластера его максималь ный размер должен быть меньше 64 Кбайт, то есть 32 Кбайт. В FAT 16 размер кластера (а косвенно и количество кластеров) можно определить, разделив объем памяти диска на 64 Кбайт (65 536) и округлив результат до ближайшего большего числа, кратного сте пени двойки. Так, для диска емкостью 1,2 Гбайт размер кластера составит: 1 258 291,2/ 65,5 = 19,2 Кбайт, после округления получим 32 Кбайт; для дисков объемом 2 Гбайт размер кластера будет равен 64 Кбайт, а для 2,5-гигабайтовых дисков — более 64 Кбайт, что недопустимо. Иными словами, FAT 16 практически может работать только с дис ками емкостью не более 2 Гбайт.
Поэтому была разработана более мощная 32-разрядная файловая система FAT32. В ней количество секторов и количество кластеров может быть одинаковым, и ограничено значением 232. Хотя размер кластера с целью экономии дискового пространства можно было бы приравнять размеру сектора, это не сделано по причине большого объема самой FAT — таблицы размещения файлов (напомню, что по имени этой таблицы называют и всю файловую систему целиком), которая для диска, например, емко стью 10 Гбайт будет иметь размер 80 Мбайт (а таких файлов на диске должно быть несколько, включая страховые копии). Одна из таблиц при наличии кэш-памяти для диска загружается в ОП. Поэтому размеры кластеров в FAT32 приняты в соответствии с табл. 12.2.
Кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте дисковой памяти и необязательно являются смежными. Файлы, хранящиеся в раз бросанных по диску кластерах, называются фрагментированньши.
Адресация информации на диске
Используются следующие системы адресации информации на МД:
в BIOS — трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (стороны диска), сектора;
в DOS — последовательная сквозная нумерация секторов, начиная от внешнего 0-го цилиндра (дорожки), головки 0, сектора 1.
На каждом диске можно выделить две области: системную и данных. Системная об ласть диска (начинается с 0 дорожки, стороны 0, сектора 1) состоит из 3 участков:
главной загрузочной записи (MBR — Master Boot Record), самого первого сектора диска, в которой описывается конфигурация диска: какой раздел (логический диск) является системным (из системного раздела возможна загрузка операционной системы), сколько разделов на этом диске, какого они объема;
таблицы размещения файлов (FAT — File Allocation Table), содержащей код фор мата и полную карту принадлежности секторов файлам. FAT организована в виде списка кластеров (они нумеруются от 2 до N= 1, где N— полное число кластеров на диске), для каждого кластера в таблице указывается шестнадцатеричный код: FFF1-FFF7 — дефектный кластер, 0002-FFF0 — кластеры, используемые файлом (код соответствует номеру кластера, где продолжается текущий файл), FFF8-FFFF — кластер содержит последнюю часть файла, 0000 — кластер свободен (все коды указаны для FAT16);
Для каждого файла в корневом каталоге (3-я зона системной области) указывается номер его начального кластера, а в этом начальном и следующих кластерах в FAT указываются, соответственно, следующие кластеры файла, и так до последнего, где указан код FFFF. Таблица размещения файлов крайне важна, так как без нее по следовательно читать файл на диске (особенно, если кластеры файла записаны не подряд, а через промежутки, занятые другими файлами) становится невозможно. Поэтому для надежности FAT на диске дублируется. Когда файл на диске уда ляется, все его кластеры маркируются как свободные, но сами данные файла не удаляются (прежние данные затираются только после записи на их место других данных) — то есть удаленные файлы можно восстановить (команда UNDELETE DOS, утилита UNERASE в пакете Norton Utilities).
□ корневой каталог диска — список файлов и (или) подкаталогов с их параметрами. Параметры файла, содержащиеся в корневом каталоге: имя, расширение, атрибуты, размер в байтах, дата и время создания или последнего обновления, номер началь ного кластера. Структура записи параметров файла в корневом каталоге показана в табл. 12.3 (для FAT16).
Файлы, их виды и организация
Файлом называется именованная совокупность данных на внешнем носителе инфор мации. В ПК понятие файла применяется в основном к данным, хранящимся на дис ках (реже на кассетной магнитной ленте), и поэтому файлы обычно отождествляют с участком (областью, полем) памяти на этих носителях информации.
Поэтому возможно такое определение: файл — именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных. Данные, содержащиеся в файлах, имеют самый разнообразный характер — программы на алгоритмическом или машинном языке; исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ; произвольные тексты; графические изображения и т. п. Понятие файла в операционной системе (ОС) обобщается на внешние устройства и блоки компьютера (логические устройства), работающие с массивами данных: принтер, клавиатуру, дисплей, опера тивную память (виртуальные диски) и т. д.
Файловой системой называется совокупность программ, обеспечивающая выполнение операций над файлами.
В настоящее время в ОС для ПК используются десятки файловых систем.
В Windows 9х — FAT (File Allocation Table, таблица размещения файлов): FAT12, FAT16 и FAT32;
В Windows NT также используется NTFS,
В OS/2 — HPFS и т. д.
В свое время наибольшее распространение получили файловые системы DOS: FAT16 и FAT32.
В общем случае при программировании работы с файлами необходимо производить:
задание и указание области ОЗУ для ввода-вывода информации файла;
чтение информации (считывания записей) из файла;
запись информации (включение записей) в файл;
создание файла (присвоение файлу имени, проверку уникальности этого имени файла, формирование атрибутов и т. д.);
изменение атрибутов файла;
открытие файла (отыскание файла на диске и перенос в ОЗУ атрибутов файла);
закрытие файла (сохранение на диске атрибутов файла для дальнейшего исполь зования);
переименование файла;
удаление файла.
Файловая система включает в себя также
Файлы могут создаваться в двух форматах: двоичном и текстовом.
Двоичный файл состоит из последовательности байтов, обычно сгруппированных в ло гические записи фиксированной длины. В двоичных файлах хранятся исполняемые программы и данные во внутреннем (двоичном, кодовом) представлении. Файлы с ис полняемыми программами при их запуске должны иметь определенную структуру, что операционная система обязательно анализирует. При выводе двоичного файла на дисплей или принтер прочесть его содержимое невозможно, так как при этом считы ваемые 8-разрядные двоичные коды (байты) переводятся в произвольные графические символы, звуковые сигналы или вообще не воспринимаются, если данный код не имеет графического представления и никак на устройство не действует.
Текстовый файл (файл ASCII) состоит из последовательности строк переменной длины, каждая из которых является логической записью файла. Каждая строка со держит только текстовые символы и завершается маркером конца строки. Текстовым символом может быть любой символ ASCII, но, в отличие от двоичных файлов, по следовательность символов в текстовом файле непосредственно воспринимается чело веком на экране или принтере. Текстовый файл может содержать текст программы на алгоритмическом языке (ассемблер, Basic и т. д.), таблицу, исходные и результирующие данные решения задач, документы, научные сообщения и т. п. Роль маркера конца строки часто играет символ возврата каретки (код 13 ASCII), за которым, возможно, следует символ перевода строки (код 10 ASCII). Текстовый файл обычно завершается маркером конца файла, роль которого играет код 26 ASCII.
Некоторые программные продукты (текстовые редакторы, системы управления базами данных и др.) создают файлы, близкие к текстовым, но содержащие дополнительные управляющие символы, а иногда и часть информации в двоичном коде. При выводе таких файлов на экран или принтер средствами операционной системы появляются символы редактирования и (или) описания баз данных. Однако при интерпретации этих файлов средствами текстового редактора или СУБД, их создавших, они выводятся в удобочитаемом виде.
С каждым файлом связываются:
Типы файловых систем
В настоящее время подавляющее число пользователей персонального компью тера используют на винчестере файловые системы FAT и NTFS, которые раз работала корпорация Microsoft.
Файловая система FAT была разработана для первых компьютеров IBM PC и неоднократно подвергалась модернизации, в настоящее время используется версия FAT32.
Основное достоинство файловой системы FAT - ее открытость и доступность документации. А недостатки - низкое быстродействие при работе с современ ным программным обеспечением и большие затраты дискового пространства на хранение файлов, а также сложность восстановления информации при сбоях.
Файловая система NTFS была разработана корпорацией Microsoft для опера ционной системы Windows NT, и в настоящее время она рекомендует ее для использования на всех современных компьютерах с большими винчестерами.
Главное достоинство файловой системы NTFS в том, что она является жур-налируемой. То есть все операции по записи данных (файла) на диск отмечают ся в системном журнале. Например, при записи файла на винчестер в журнале будет отмечаться, какая часть файла уже успешно записана, а какая ждет своей очереди. Если произошел сбой в работе, например, пользователь нажал на кнопку Reset или выключилось электропитание, то при следующем включении компьютера операционная система во время загрузки проверит записи в жур нале и доведет процесс до конца или отменит процесс копирования или удале ния. Этим гарантируется, что если файл копируется из одной папки в другую, то эта работа будет корректно выполнена в любом случае. Отметим, что в ста рой файловой системе FAT в этих случаях перемещаемый файл будет повреж ден, а при копировании на диске окажется кусочек файла, который нельзя бу дет использовать.
Основной недостаток файловой системы NTFS - закрытость специфика ции, то есть воспользоваться ею на уровне железа могут только разработчики Microsoft и ее доверенные партнеры. Остальным приходится применять реин жиниринг (анализируя программный код, выяснять принципы построения системы), чтобы узнать, что и как можно делать. В частности, так поступают разработчики операционной системы Linux. Кроме того, следует отметить, что файловая система NTFS регулярно модернизируется, но об этом достаточ но сложно узнать рядовым пользователям.
|
Примечание
Так как спецификация файловой системы NTFS закрыта, то, как правило, раз-работники других операционных систем рекомендуют только читать данные с дисков, отформатированных в NTFS. При записи файлов на диск с файловой системой NTFS, например, при работе в операционной системе Linux возмож на потеря информаци
CHS (от англ. Cylinder, Head, Sector) — система адресации по физическим адресам накопителей на жёстких магнитных дисках, накопителей на гибких магнитных дисках и т. д.
Под цилиндром (Cylinder) понимается совокупность дорожек одинакового радиуса на всех магнитных дисках (блинах) одного жёсткого диска. Контроллер в HDD интерпретирует значение в радиус, на который передвигается магнитная головка чтения (Head). С каждой магнитной поверхности магнитного диска чтение производит только одна головка, следовательно, указывая головку, мы также указываем ту поверхность, с которой следует считывать информацию. Сектор диска, как понятно из геометричекого определения, интерпретируется как диапазон градуса поворота диска
LBA (англ. Logical block addressing) — механизм адресации и доступа к секторам на диске, при котором не различают цилиндры, стороны, сектора на цилиндре.
LBA заменяет собой более ранние схемы, в которых нужно было учитывать физические особенности устройства дисков. Например, в CHS (самой распространённой из таких схем) блок задаётся кортежем из трёх чисел: цилиндр-головка-сектор, именно так, как этот блок физически расположен на диске. Очевидно, что такая схема плохо подходит к недисковым устройствам хранения (ленты, сетевые хранилища), потому и не используется для них. Схема CHS и её расширенная версия ECHS использовались на ранних приводах ATA.
Преобразование в адресацию LBA
Суть LBA состоит в том, что каждый сектор имеет свой номер. Преимущество — отсутствие ограничения размера диска, ограничивающегося разрядностью LBA, например, в настоящее время для жёстких дисков размером более 120GB используется 48bit LBA.
LBA — очень простая схема адресации. Нужный блок можно найти по индексу — целому числу, начиная с нуля, то есть первый блок LBA=0, второй LBA=1 и т. д.
Преобразования между CHS и LBA
LBA = [(цилиндр * число головок + номер головки) * количество секторов на дорожку] + (номер сектора - 1)
FAT (от англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — архитектура файловой системы, сейчас широко используемая в картах памяти фотоаппаратов Flash- памяти и других устройств.
Разработана Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом в 1977 году. Использовалась в качестве основной файловой системы в операционных системах DOS и Microsoft Windows (до версии Windows ME).
Структура FAT определена стандартом ECMA-107.
FAT32 (от англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — это файловая система, разработанная компанией Майкрософт, разновидность FAT.
FAT32 — последняя версия файловой системы FAT и улучшение предыдущей версии, известной как FAT16. Она была создана, чтобы преодолеть ограничения на размер тома в FAT16, позволяя при этом использовать старый код программ MS-DOS и сохранив формат. FAT32 использует 32-разрядную адресацию кластеров. FAT32 появилась вместе с Windows 95 OSR2.
Логический предел
Максимально возможное число кластеров в FAT32 равно 268 435 445 кластеров, что позволяет использовать тома (логические диски) объёмом до 8 ТБ.
Средство ScanDisk, входящее в состав Microsoft Windows 95 и Microsoft Windows 98, это 16-разрядная программа. Для таких программ максимальный размер кластера отдельного фрагмента памяти составляет 16 МБ минус 64 КБ. Следовательно, средство ScanDisk в Windows 95 или Windows 98 не может работать с томами FAT32, у которых размер таблицы FAT превышает 16 МБ минус 64 КБ. Запись в таблице FAT на томе с файловой системой FAT32 имеет размер 4 байта, поэтому средство ScanDisk не может работать с таблицей FAT на диске FAT32, описывающей более 4 177 920 кластеров (включая два резервных). С учётом самих таблиц FAT и при максимальном размере кластера 32 КБ размер тома может быть до 127,53 ГБ. [1]
Штатными средствами Windows 2000 и Windows XP невозможно создать разделы FAT32 размером более 32 ГБ, однако, с такими разделами возможно работать, если они были предварительно созданы в других ОС. Причина этого заключается в том, что по мнению Microsoft при увеличении размера тома FAT32 выше 32 ГБ резко падает производительность, и что более подходящее решение — использование NTFS, т.е. родной формат файловой системы для Windows 2000 и Windows XP. [1][2]
Windows XP работает с томами объемом до 2 ТБ (из справки Windows XP). Программа Partition Magic позволяет создавать FAT32-раздел размером не более ~192ГБ.
Об особенностях FAT32 под версией Windows Vista информации пока нет. [1]
Максимально возможный размер файла для тома FAT32 — 4 ГБ — 4 294 967 296 байт (232 — 4 294 967 296 байт). FAT32 не поддерживает установку разрешений на доступ к файлам и папкам и некоторые другие функции современных файловых систем. Все эти причины привели к тому, что сейчас наблюдается тенденция отказа от FAT32 в пользу более продвинутых файловых систем, таких как NTFS, XFS. Однако остаётся ряд пользователей, использующих FAT32. Они не доверяют закрытости NTFS, а также не желают возиться с привилегиями (т.к. чаще всего они единственные владельцы файлов). Размер файла, однако, весьма важный фактор для перехода на NTFS.
NTFS
Как мы уже говорили в начале главы, NTFS — встроенная («родная») файло вая система Windows. NTFS использует 64-разрядные номера кластеров. Это позволяет NTFS адресовать тома размером до 16 экзабайт (16 миллиардов Гб). Однако Windows ограничивает размеры томов NTFS до значений, при которых возможна адресация 32-разрядными кластерами, т. е. до 128 Тб (с использованием кластеров по 64 Кб). В таблице 12-3 перечислены размеры кластеров на томах NTFS по умолчанию (эти значения можно изменить при форматировании тома NTFS).
NTFS поддерживает ряд дополнительных возможностей — защиту файлов и каталогов, дисковые квоты, сжатие файлов, символьные ссылки на основе каталогов и шифрование. Одно из важнейших свойств NTFS — восстанавли ваемость. При неожиданной остановке системы целостность метаданных тома FAT может быть утрачена, что вызовет повреждение структуры каталогов и зна чительного объема данных. NTFS ведет журнал изменений метаданных путем протоколирования транзакций, поэтому целостность структур файловой сис темы может быть восстановлена без потери информации о структуре файлов или каталогов. (Однако данные файлов могут быть потеряны.)
NTFS (от англ. New Technology File System — «файловая система новой технологии») — стандартная файловая система для семейства операционных систем Microsoft Windows NT.
NTFS заменила использовавшуюся в MS-DOS и Microsoft Windows файловую систему FAT. NTFS поддерживает систему метаданных и использует специализированные структуры данных для хранения информации о файлах для улучшения производительности, надёжности и эффективности использования дискового пространства. NTFS хранит информацию о файлах в Master File Table (MFT). NTFS имеет встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей (списки контроля доступа — ACL), а также назначать квоты (ограничения на максимальный объём дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями). NTFS использует систему журналирования для повышения надёжности файловой системы.
NTFS разработана на основе файловой системы HPFS (от англ. High Performance File System — высокопроизводительная файловая система), создававшейся Microsoft совместно с IBM для операционной системы OS/2. Но, получив такие несомненно полезные новшества как квотирование, журналируемость, разграничение доступа и аудит, в значительной степени утратила присущую прародительнице (HPFS) весьма высокую производительность файловых операций.
Различают несколько версий NTFS: v1.2 используется в Windows NT 3.51 и Windows NT 4.0, v3.0 поставляется с Windows 2000, v3.1 — с Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista,Windows 7 и Windows Server 2008.
Спецификации файловой системы являются закрытыми. Это создаёт определённые трудности при реализации её поддержки в сторонних продуктах, не принадлежащих Microsoft — в частности, разработчикам драйверов для свободных операционных систем приходится заниматься реверс-инжинирингом системы.
Особенности логической организации дисков при файловой системе NTFS
Файловая система NTFS (NT File System) использует другой способ для представления не только файлов, но и всей логической организации жестких дисков. В NFTS диск рас сматривается как единый, непрерывный (хотя он реально может состоять из нескольких — в настоящее время до 32 — физически отдельных НЖМД), расширяемый и работающий под управлением одной операционной системы. Такой диск называется динамическим (Dynamic). Его достоинством явля ется возможность произвольного увеличения логического дискового пространства за счет присоединения дополнитель ных НЖМД без какой-либо обработки уже подключенных к компьютеру магнитных дисков.
Динамический диск разделяется на участки, называе мые томами (Volumes), каждому из которых может быть присвоено буквенное имя. В отличие от разделов, создавае мых на дисках, предназначенных для файловых систем с FAT (такие диски иногда называют основными), каждый из томов может находиться на физически различных дисках и состоять из нескольких произвольных участков, присоедине ние которых никак не влияет друг на друга.
Если на одном НЖМД планируется работа с файловыми системами NTFS и с FAT, то такой жесткий диск должен быть первоначально разделен на разделы, которые затем тре буется отформатировать под нужные файловые системы. Создать же внутри динамического диска раздел, использую щий FAT, нельзя.
Загрузка с динамического диска может осуществляться только той операционной системой, которая поддерживает такие диски.
Тома динамического диска могут быть простыми, состав ными и чередующимися.
Раздел (англ. partition) — часть долговременной памяти жёсткого диска, выделенная для удобства работы.
На других носителях информации выделение разделов или не предусмотрено, или (за редкими исключениями) не практикуется. Однако, существуют флеш-драйвы, память которых можно разбить на два раздела, причём один раздел можно защитить паролем.
Выделение на одном жёстком диске нескольких разделов даёт следующие преимущества:
Информация о распределении разделов на жёстком диске хранится в таблице разделов (англ. partition table), которая является частью главной загрузочной записи (MBR). MBR располагается в первом физическом секторе жёсткого диска, точно так же, как в первом физическом секторе дискет и оптических дисков располагается загрузочный сектор. Так как в жёстком диске имеется несколько разделов, он должен иметь и несколько загрузочных секторов — каждый из них располагается в первом физическом секторе соответствующего раздела. Информация о том, какой из загрузочных секторов следует использовать для загрузки операционной системы, тоже записана в главной загрузочной записи. Так как в MBR под таблицу разделов выделенно 64 байта по 16 байт на раздел, то всего на жестком диске может быть создано 4 раздела.
Принципы формирования разделов
Со времен MS-DOS для персональных компьютеров утвердилась схема деления дискового пространства винчестера на 4 основных раздела. Основные разде лы, в свою очередь, могут быть разделены на логические диски.
Отметим, что такой принцип формирования разделов абсолютно необяза телен, но используется де-факто, чтобы сохранить совместимость данных на винчестере в разных операционных системах. Конечно, данная схема деления дискового пространства весьма несовершенна, но надо помнить, что она была предложена корпорацией Microsoft во времена использования MS-DOS, когда любые ресурсы компьютера были острым дефицитом.
В принципе, допустима любая комбинация основных разделов и логических дисков, но, как правило, желательно создавать логические диски только на одном основном разделе. Теоретического обоснования этому нет, так как из-за доминирования операционной системы Windows на большинстве персональ ных компьютеров фактически используется вариант с двумя основными разде лами, как это показано на рис..
Рис. Традиционная схема деления дискового пространства
Первый раздел С: (см. рис. ) предназначен для установки основной операционной системы, как правило, Windows 95, 98, Me, 2000, XT, а второй -так называемый расширенный раздел . Обычно расширенный раздел делится на 2 или 3 логических диска и используется для хранения архивов или установки других операционных систем, опять-таки чаще всего Windows 2000 или ХР. Если устанавливается операционная система Linux, то она для полноценной установки должна быть расположена в расширенном разделе, так как необхо димо использовать примерно 3 логических диска, чтобы данные были полно ценно защищены от хакеров1.
Информация о параметрах основных разделов хранится в главной таблице разделов, которая начинается с адреса IbeH в загрузочном секторе винчестера.
Для описания параметров каждого раздела отводится 16 байт, поэтому адреса элементов таблицы разделов начинаются с IbeH, IceH, IdeH и leeH. Структу ра элемента раздела показана на рис. 11.17.
Просмотреть информацию из таблицы разделов можно, например, с помощью программы DiskEdit, входящей в программный пакет Norton Utilities. В табл. 11.8 показан пример таблицы разделов для варианта с двумя разделами EAT.
Логические диски, создаваемые в расширенном разделе, имеют в начальных секторах собственные таблицы разделов, которые аналогичны таблице разде лов главной загрузочной записи. Но, в отличие от адресации основных разде лов, логические диски адресуются по цепочке: в таблице разделов диска D ука зываются параметры диска Е и т.д.
Порядок имен логических дисков в операционной системе Windows может не соответствовать реальной нумерации разделов.
Попытка изменить установленный корпорацией Microsoft порядок разбие ния дискового пространства на винчестере с помощью программы FDISK из комплекта MS-DOS или Windows, которая хоть и показывает наличие на винче стере разделов с другими типами операционных систем, не приведет к успеху.
Таблица основных разделов на винчестере в окне редактора
|
Part |
Boot |
Start |
System |
End |
Start sector |
Number |
Mb |
||||
|
Head |
Cyl |
Sector |
Head |
Cyl |
Sector |
of sectors |
|||||
|
1 |
Yes |
1 |
0 |
1 |
06h |
31 |
621 |
63 |
63 |
1126954 |
550 |
|
2 |
No |
0 |
622 |
1 |
05h |
31 |
821 |
63 |
1126944 |
530208 |
258 |
|
3 |
No |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
No |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Первичный раздел (англ. primary partition) обязательно должен быть на физическом диске. Этот раздел всегда содержит либо одну файловую систему, либо другие логические разделы. На физическом диске может быть до четырёх первичных разделов. Некоторые старые операционные системы — например, MS-DOS и Microsoft Windows — могли быть установлены только на первичный раздел.
Основная таблица разделов может содержать не более 4 первичных разделов, поэтому был изобретён
Расширенный раздел (англ. extended partition). Это первичный раздел, который не содержит собственной файловой системы, а содержит другие логические разделы.
|
Физический диск |
Первичный раздел 1 (Логический раздел 1): ФС |
|
|
Расширенный раздел (Первичный раздел 2, Логический раздел 2) |
||
|
Логический раздел 4: ФС |
||
|
Логический раздел 5: ФС |
||
|
Первичный раздел 3 (Логический раздел 3): ФС |
Программы для работы с разделами обычно называют «дисковыми утилитами».
Partition Magic — компьютерное программное обеспечение для деления жёсткого диска на разделы, разработанное корпорацией PowerQuest, ныне принадлежит корпорации Symantec. Программа запускается в операционных системах Windows и с загрузочного диска. Позволяет создавать разделы, а также изменять имеющиеся без потери какой-либо информации.
Partition Magic может изменять размер разделов с файловой системой NTFS и FAT(16 и 32), а также может копировать и перемещать разделы, в том числе на другие диски.
Другие возможности программы:
fdisk — общее название системных утилит для управления разделами жёсткого диска. Широко распространены и имеются практически в любой операционной системе, но работают по-разному. Используют текстовый интерфейс пользователя.