Что нового

Устройство и принципы работы жестких дисков.

14/4/08
418
497
49
Винчестер ( анг. HDD - Hard Disk Drive ) , он же жесткий диск является основным хранителем информации, и выход его из строя ( особенно при наличии важных, непродублированных на других носителях материалов ) влечет за собой огромные потери, как финансовые, так и моральные и временные затраты на их восстановление.

Жесткий диск представляет собой небольшую плоскую коробочку с блестящей металлической крышкой сверху и электронной платой с микросхемами, памятью и различными связующими устройствами снизу. Внутри коробочки находятся несколько магнитных дисков с зеркальной поверхностью насаженные на одну ось с приводом, а также набор считывающих-записывающих головок со своим приводом управления.
Информация на жестком диске храниться в секторах физически расположенных на магнитной поверхности обеих сторон магнитных дисков. Сектора в свою очередь располагаются на дорожках ( цилиндрах ), которых на одной дорожке может быть от 17 д 150 и выше. В начале каждого сектора записывается его заголовок ( префикс ), по которому определяется начало и номер сектора. В конце каждого сектора записывается заключение ( суффикс ) содержащее контрольную сумму для проверки целостности данных. Префикс и суффикс являются необходимой служебной информацией, которая записывается при форматировании, данные располагаются между ними.
Поясняю, для экономного использования места на жестком диске под хранение файлов, особенно малких по размеру, длины дорожки будет многовато и часть ее останется пустой, что при большом количестве мелких файлов не очень разумно. Но это касается только файловой системы FAT. Получается, что жесткий диск как и любое другое блочное устройство хранит информацию фиксированными порциями, называемыми блоками ( кластерами ). Различие между сектором и кластером в том, что сектор - это минимальная физическая единица диска, а кластер - минимальная логическая единица диска. Кластер являясь наименьшей порцией данных имеет свой уникальный адрес состоящий из трех цифр - 1. цилиндр, 2. головка, 3. сектор ( cylinder, head, sector ) . Нумерация секторов начинается с единицы, а нумерация цилиндров ( дорожек ) и головок с нуля. Обмен информацией жестким диском с другими устройствами происходит указанием адреса кластера информации в качестве параметра команды, выдаваемой контроллеру. Данный способ адресации обозначается аббревиатурой CHS, но в связи с ограничениями в BIOS появился новый способ адресации LBA (logical block addressing ). Блок на диске стали описывать одним параметром - линейным адресом блока, который однозначно связан с его CHS адресом и транслируется в BIOS по формуле lba = (cyl*HEADS + head)*SECTORS + (sector-1). Дальнейшее увеличение объемов жестких дисков привело к тому, что разработчиком пришлось придумывать совершенно новый расширенный интерфейс BIOS , несовместимый со старыми операционными системами ( например DOS, который не видит больше 8 Gb ). Современные системы вообще не пользуются BIOS, а используют собственные драйвера для работы с диском.


Разберемся с логическим размещением операционных систем на жестком диске. Адресное пространство жесткого диска разделяется на части называемые разделами ( partitions ) для описания которых достаточно указания начала раздела и его длины в блоках. Каждый раздел является чем-то вроде контейнера для файловой системы, под которой с точки зрения диска понимается система разметки блоков для хранения файлов. Приобретая новый жесткий диск, мы получаем диск без разделов и файловой системы. Подключив диск к компьютеру, заходим в BIOS, ищем AUTODETECTION HDD ( автоопределение жестких дисков ) , хотя на современных ПК эта процедура происходит автоматически без вашего участия. Загружаемся с загрузочной дискеты, выполняем команду A:/FDISK, создаем основной раздел и форматируем его командой A:/FORMAT C. После того как разделы создан необходимо сделать его загрузочным ( активным ) разделом FDISK A. Эта команда запишет в первый блок раздела небольшую программу для загрузки операционной системы. Данный порядок действий предназначен для разметки жесткого диска под устаревшую файловую систему FAT32, а при установке Windows XP диск желательно использовать NTFS, к тому же система сама разметит жесткий диск и сделает основной раздел активным разделом. Вся информация о разбиении и разделах жесткого диска сохраняется в самый первый блок жесткого диска по адресу - цилиндр 0, головка 0, сектор 1 , и называется главной загрузочной записью - Master Boot Record (MBR). Помимо таблицы описаний разделов ( partition table ) в MBR находиться программа начальной загрузки, которая запускается BIOS'ом и передает управление операционной системе и специальная сигнатура MBR с контрольным числом, по ее наличию БИОС определяет правильность загрузки первого блока. В трех словах вся процедура загрузки выглядит так: после успешного самотестирования основных устройств компьютера, БИОС загружает в память первый блок жесткого диска. Запускается программа загрузки, просматривает таблицу разделов и выбирает из них активный, после загружает первый блок этого раздела и передает туда управление. Если не найдена таблица разделов или активный раздел на экран выводиться сообщение - Failed System Boot Disk .
 

Кто читал эту тему (всего: 1) Детально

Верх Низ