Лекция3 Внешние запоминающие устройства Накопитель на жестком магнитном диске
Накопитель на жестком магнитном диске (НМД) относится к внешним запоминающим устройствам. НМД – это жесткий диск (ЖД) с относящимися к нему электронными схемами. Управляют жесткими дисками дисковые контроллеры. К каждому дисковому контроллеру может подключаться несколько дисковых накопителей.
ЖД – это основное устройство для долговременного хранения данных, т.к. имеет большую емкость – десятки и сотни гигабайт.
ЖД состоит из набора пластин, представляющих собой металлические диски, покрытые магнитным материалом и соединенные между собой при помощи центрального шпинделя. Для записи данных используются обе поверхности пластины.
Каждая пластина содержит набор концентрических записываемых дорожек. Обычно дорожки делятся на блоки данных объемом 512 байт (1024 б), называемые секторами. Количество блоков, записываемых на одну дорожку, зависит от физических размеров пластины и плотности записи. В начале каждого сектора записывается заголовок, по которому определяется начало сектора и его номер. Дорожки с одинаковыми номерами, относящимися к разным пластинам, составляютцилиндр. Количество цилиндров равно количеству дорожек.
Данные записываются или считываются с пластин с помощью головок записи/считывания, по одной на каждую поверхность. Основные задержки при записи и считывании файла создают именно электромеханические действия, связанные с перемещением магнитных головок.
При записи и считывании файлов используют понятие “кластер”. Кластер– это минимально адресуемое пространство на диске, состоящее из нескольких смежных секторов. При выполнении командыСохранитьфайлу выделяется определенное количество кластеров. Размер кластера зависит от количества разрядов адреса и объема логического диска.
,N– количество адресов,
которое вычисляется как 2n, гдеn- количество разрядов
адреса.
Чем меньше размер кластера, тем плотнее будет записан диск, и наоборот, чем больше размер кластера, тем больше дискового пространства будет оставаться пустым.
Пример: размер кластера 31 кб, а размер записываемого файла – 32 кб. В этом случае для файла на диске будет выделено 2 кластера, а значит 30 кб дискового пространства останется пустым.
Кластеры, выделяемые файлу, могут располагаться в разных местах диска. В этом случае файл будет фрагментированным. Кластеры, принадлежащие одному файлу, объединяются системой в файловую цепочку. Для этого в конце каждого кластера записывается номер следующего кластера цепочки. Для отслеживания занятых и свободных кластеров используется FATтаблица (FileAllocationTable- таблица размещения файлов). В свободные кластеры записывается нулевой код.
Логическая структура жд
Для загрузки любой ОС необходимо наличие двух секторов на жестком диске. Первый сектор называется MBR(Master Boot Record); он всегда располагается по адресу: сектор 1/цилиндр 0/головка 1 и является самым первым сектором жесткого диска.Этот сектор создается при разбиении диска на разделы. Вторым важнейшим сектором являетсяBoot Sector(загрузочный сектор), расположенный в первом секторе каждого тома.
В секторе MBRрасположен небольшой код, называемый Master Boot Code, а также сигнатура диска и таблица разделов.
Master Boot Code- небольшая программа, которая выполняет следующие действия:
ищет активный раздел в таблице разделов (активным разделом может быть только первичный раздел);
ищет начальный сектор активного раздела - Boot Sector(загрузочный сектор);
загружает копию загрузочного сектора из активного раздела в память;
передает управление исполняемому коду из загрузочного сектора, который запускает ОС.
Сигнатура диска– уникальное число, позволяющее ОС однозначно определить данный диск.
Таблица разделов– это 64-байтовая структура, используемая для определения типа и местоположения разделов на жестком диске. Содержимое данной структуры унифицировано и не зависит от операционной системы. Информация о каждом разделе занимает 16 байт – таким образом, на диске может быть не более четырех разделов. Таблица разделов содержит информацию о головках, дорожках и секторах раздела, общее количество секторов в разделе и т. п.
Различают три типа разделов.
Первичный раздел DOS.
Расширенный раздел DOS.
Раздел не- DOS.
Первичный разделсодержит системный диск.Расширенный разделможет содержать любое количество логических дисков.Разделов не-DOSможет быть несколько. Эти разделы могут быть предоставлены какой-либо ОС с другой файловой системой.
Рис. 1. Разбиение диска на разделы