Дисковые накопители информации

Каждый трек разбивается на части, называемые секторами (см. рис 2).

Рис.2

Современные жесткие диски имеют различное количество секторов на дорожке в зависимости от того, внешняя ли это дорожка или внутренняя. Внешняя дорожка длиннее и на ней можно разместить больше секторов, чем на более короткой внут

ренней дорожке. Данные на чистый диск начинают записываться также с внешней дорожки. Все современные жёсткие магнитные диски имеют одинаковый логический размер сектора, позволяющий записать в сектор 512 байт информации. Секторы имеют номера, начинающиеся с 1. Секторы с одинаковыми номерами на всех дорожках цилиндра находятся "друг под другом", так что возможно одновременное чтение из всех таких секторов (или одновременная запись в них). Секторы с одинаковыми номерами разных цилиндров не находятся на одном радиусе (как можно было бы предположить), а расположены вдоль некоторой кривой, обеспечивающей переход к сектору с тем же номером, расположенному на соседней дорожке, с учётом времени, необходимого для перемещения головки к оси вращения диска (за это время диск успевает повернуться). Такое расположение секторов называется "перекосом цилиндров".

Самый первый сектор жесткого диска (сектор 1, дорожка 0, поверхность (головка) 0) содержит так называемую главную загрузочную запись (Master Boot Record - MBR). Эта запись занимает не весь сектор, а только его начальную часть. Сама по себе главная загрузочная запись является программой. Эта программа во время начальной загрузки операционной системы с жесткого диска помещается в оперативную память ПК. Загрузочная запись продолжает процесс загрузки операционной системы.

В конце самого первого сектора жесткого диска располагается таблица разделов диска (Partition Table).

Разметка пластин на треки и сектора производится низкоуровневым форматированием.

Низкоуровневое форматирование - это процесс нанесения информации о позиции треков и секторов, а также запись служебной информации для сервосистемы. Этот процесс иногда называется "настоящим" форматированием, потому что он создает физический формат, который определяет дальнейшее расположение данных. Когда в первый раз запускается процесс низкоуровневого форматирования винчестера, пластины жесткого диска пусты, т.е. не содержат абсолютно никакой информации о секторах, треках и т.п.

Форматирование жесткого диска включает в себя три этапа:

1. Форматирование диска на низком уровне (низкоуровневое форматирование). Это единственный "настоящий" метод форматирования диска. При этом процессе на жестком диске создаются физические структуры: треки, сектора, управляющая информация. Этот процесс выполняется заводом-изготовителем на пластинах, которые не содержат еще никакой информации.

2. Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объем винчестера на логические диски (C, D, и т.д.). Этим обычно занимается операционная система, и метод разбиения сильно зависит от операционной системы.

3. Высокоуровневое форматирование. Этот процесс также контролируется операционной системой и зависит как от типа операционной системы, так и от утилиты, используемой для форматирования. Процесс записывает логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начало диска. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном сначала производится верификация (проверка) поверхности накопителя, а уже потом производится запись таблицы файловой системы.

В настоящее время наиболее распространены 4 файловые системы - FAT, NTFS, FAT32 и HPFS (OS/2). Все операционные системы используют различные программы для высокоуровневого форматирования, т.к. они используют различные типы файловых систем. Тем не менее, низкоуровневое форматирование, как процесс разметки треков и секторов на диске, одинаков.

Основные функции файловой системы

Поддержание отображения файлов на физические и логические структуры носителя данных (например, на кластеры и секторы жёсткого диска).

Обеспечение доступа к файлам по их символическим именам.

Гарантирование корректности данных, содержащихся в файле.

Оптимизация производительности как с точки зрения ОС (пропускная способность), так и с точки зрения пользователя (время отклика).

Обеспечение поддержки использования файлов несколькими пользователями для многопользовательской системы.

Основные физические и логические параметры жестких дисков

Все накопители соответствуют стандартам, определяемым либо независимыми комитетами и группами стандартизации, либо самими производителями. Среди множества технических характеристик отличающих одну модель от другой можно выделить некоторые, наиболее важные с точки зрения пользователей и производителей, которые, так или иначе используются при сравнении накопителей различных производителей и выборе устройства.

Диаметр дисков (disk diameter) - параметр довольно свободный от каких-либо стандартов, ограничиваемый лишь форм-факторами корпусов.

Число поверхностей (sides number) - определяет количество физических дисков установленных на шпиндель.

Число цилиндров (cylinders number) - определяет сколько дорожек (треков) будет располагаться на одной поверхности.

Число секторов (sectors count) - общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.

Число секторов на дорожке (sectors per track) - общее число секторов на одной дорожке.

Частота вращения шпинделя (rotational speed или spindle speed) - определяет, сколько времени будет затрачено на последовательное считывание одной дорожки или цилиндра.

Время перехода от одной дорожки к другой (track-to-track seek time)

жесткий магнитный дисковый накопитель

Время успокоения головок (head latency time) - время, проходящее с момента окончания позиционирования головок на требуемую дорожку до момента начала операции чтения/записи.

Время установки или время поиска (seek time) - время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.

Среднее время установки или поиска (average seek time) - усредненный результат большого числа операций позиционирования на разные цилиндры, часто называют средним временем позиционирования.

Время ожидания (latency) - время, необходимое для прохода нужного сектора к головке, усредненный показатель - среднее время ожидания (average latency), получаемое как среднее от многочисленных тестовых проходов.

Время доступа (access time) - суммарное время, затрачиваемое на установку головок и ожидание сектора.

Среднее время доступа к данным (average access time) - время, проходящее с момента получения запроса на операцию чтения/записи от контроллера до физического осуществления операции - результат сложения среднего время поиска и среднего времени ожидания.

 Скачать реферат