Размещение информации на носителях. Файловая система

В предыдущем разделе описаны основные виды внешней памяти и принципы записи информации на различные виды носителей. Но пользователь персонального компьютера работает не с битами информации, а с файлами и каталогами. При обращении к ресурсам ПК пользователь не имеет представления, каким образом и в каких областях носителя, будут записаны его данные. Для пользователя его данные располагаются на логических дисках, в известных ему каталогах в файлах с определенным именем.

Логический диск – некоторая область внешней памяти. Логический диск может совпадать по размеру с физическим носителем, или возможна ситуация, когда один физический носитель делится на несколько логических дисков.

Одна их целей такого разделения – упорядочивание данных. Помимо упорядочивания возможна установка в системе нескольких операционных систем, создание диска для хранения образов и т.д.

Для пользователя каждый логический диск содержит каталоги и файлы. Вопросы представления на физическом носителе структур данных пользователя решает файловая система. На каждом логическом диске может быть установлена своя файловая система. Более того, на каждом логическом диске возможна установка своей операционной системы (на рисунке диски C: и D:).

Операционная система определяется как программный комплекс, предназначенный для пользовательского интерфейса и управления устройствами и вычислительными процессами. Иначе говоря, вычислительная система, оставалась бы недоступной для пользователя для просмотра данных, находящихся в памяти или записи на жесткий диск программ, если бы не существовало бы интерфейса, при помощи которого пользователь может создавать, открывать, редактировать, печатать, копировать файлы. Кроме перечисленных действий операционная система берет на себя функции управления всеми подключенными устройствами (мышь, принтер, флеш) и запущенными пользователем программами.

На операционную систему ложится серьезная нагрузка, поэтому непосредственная работа с файлами производится файловой системой. Например, при записи файла на жесткий диск, именно файловая система определяет, какой именно участок жесткого диска будет хранить этот файл. Или, при обращении к файлу, именно файловая система позволяет найти физическое местонахождение этого файла на диске (информация о местонахождении файла записывается на диск вместе с файлом на этапе записи файла на диск). Или при удалении файла файловая система вносит необходимые исправления, после которых файл считается удаленным (при операции удаления файла реальное стирание не производится: пространство, занимаемое файлом, объявляется свободным; таким образом, если поверх удаленного файла не была записана новая информация, восстановление удаленного файла возможно).

Низкоуровневое форматирование

На заключительном этапе изготовления (конкретнее – при сборке) устройства внешней памяти проходят низкоуровневое форматирование. Для жестких магнитных дисков форматируются поверхности пластин — на них формируются дорожки и секторы. Конкретный способ определяется производителем и/или стандартом, но, как минимум, на каждую дорожку наносится магнитная метка, обозначающая её начало.

Для флеш памяти также определяются сектора: их местоположение и нумерация.

Для всех типов внешней памяти низкоуровневое форматирование проводится на заключительном этапе изготовления устройства, то есть в заводских условиях. Рассмотрим низкоуровневое форматирование на примере форматирования жесткого магнитного диска.

Сектор

Поверхность диска развивается на дорожки. Совокупность одинаково отдаленных дорожек называется цилиндром. Каждая дорожка разбивается на сектора.

Сектор – минимальный объем данных, которым оперирует внешний носитель информации, единица данных.

Каждый сектор состоит из:

• Преамбулы размером 15 байт. Преамбула содержит информацию, позволяющую головке найти нужный сектор, и включает в себя:

  • Интервал (промежуток между секторами);

  • Метку синхронизации, обозначающую начало сектора и позволяющую синхронизировать работу диска.

  • Метку адреса, содержащую данные для идентификации номера и расположения сектора.

  • Хранит информацию о состоянии сектора.

• Собственно данных размером 512 байт

• Контрольной суммы в 50 байт, которая позволяет не только проверить целостность данных, но и содержит коды для исправления ошибок и восстановления данных.