Несколько важных замечаний !
Логическое форматирование позволяет создать внутри тома (пакета дисков) логическую структуру диска – файловую систему, с помощью которой конкретная ОС организует хранение данных. Диски, работающие в системах DOS,Windows9X, используют файловую системуFAT(в разных модификациях), аWindowsNT/2000/XPмогут работать с файловыми системамиFATиNTFS.
2. Существуют 2 типа разделов: основные и дополнительные. Основной раздел – раздел с которого компьютер может загрузиться. Основной раздел может содержать только один диск, отформатированный для конкретной ОС. Этому диску присваивается одна буква латинского алфавита. На жёстком диске может быть от 0 до 4-х основных разделов.Дополнительный раздел – это виртуальный физический диск, который в свою очередь может быт разделён на несколько логических томов. На диске может быть либо один дополнительный раздел, либо ни одного. Компьютер не может загружаться с дополнительного диска, хотя файлы ОС могут находиться на логическом диске в дополнительном разделе.
3. На одном из своих уровней DOSследит за файлом. Она следит либозасимволом(когда файл поступает из символьного устройства или передаётся в него), либоза сектором(когда он поступает от блокового устройства, например, от НМД или передаётся в НМД). Поэтому можно подумать, чтоDOSиспользует при записи и считывания с диска ту же единицу (сектор). Однако это не так.Вместо сектора DOS использует другую единицу, называемую кластером или единицей распределения дисковой памяти.
Кластер – это некоторое удобное число секторов с последовательными номерами. Разбивая дисковое пространство на эти большие (больше, чем сектор) единицы,DOSдолжна следитьза меньшим числом единиц, экономя объём памяти, отводимой для FAT-таблиц.
4. В среде DOS/Windows9Xимеются два типа файловых систем –FAT16 иFAT32.
FAT 16поддерживается версиямиMSDOSиWindows95.FAT16 использует 16-разрядную адресацию, что устанавливает ограничение на максимальное количество адресов – 65536. Если быFAT16 работала с секторами, она позволила бы адресовать всего 655636 х 512 = 33554432 байта или 32 Мбайт. В таблице 3 представлены размеры кластера в секторах и байтах в зависимости от размера раздела диска:
Таблица 3
|
Размер раздела Мбайт |
Секторов на кластер |
Размер кластера Кбайт |
|
0 – 32 |
1 |
512 байт |
|
33 – 64 |
2 |
1 Кбайт |
|
65 – 128 |
4 |
2 Кбайт |
|
129 – 255 |
8 |
4 Кбайт |
|
256 – 511 |
16 |
8 Кбайт |
|
512 – 1023 |
32 |
16 Кбайт |
|
1024 - 2047 |
64 |
32 Кбайт |
Как видно из таблицы количество секторов в кластере пропорционально степени двойки.
Недостаток кластеров заключается в том, что кластер является наименьшим адресуемым блоком тома, поэтому каждый файл может занимать не менее одного кластера. В среднем на каждый файл приходится половина потерянного кластера. Это означает, что на файл размером 1 байт на диске с FAT16 размером 1 Гбайт требуется 32 762 байт дискового пространства, а на файл размером 32 769 байт уходит 65 536 байт диска.
Создание FAT 32 обязано тому, что вFAT16 были огромные кластерные потери и ограничение на размер тома (2 Гбайт).FAT32 обращается к 268 435 456 кластерам.FAT32 использует кластеры значительно меньших размеров (см. таблицу 4):
Таблица 4
-
Размер раздела
Секторов на кластер
Размер
кластера
Менее 256 Мбайт
1
512 байт
256 Мбайт – 8 Гбайт
8
4 Кбайт
8 – 16 Гбайт
16
8 Кбайт
16 – 32 Гбайт
32
16 Кбайт
Более 32 Гбайт
64
32 Кбайт
Недостатком FAT 32 является:
а) Кластеры в FAT32 меньше по размеру, но количество их больше, что снижает скорость обращения к файлам (производительностьFAT32 на 3 – 5 % ниже, чемFAT16).
б) FAT32 поддерживают толькоWindows95OSR.2.X/ 98 /2000 /XPиLinux.
5. Файловая система NTFS(NewTimesFyleSystem) – это «родная» файловая системаWindows/ 2000 /XP; она не накладывает практически никаких ограничений на размеры разделов, томов и файлов. Она быстрее, надёжнее и безопаснее, чем любая модификацияFAT.
Каталог файлов представляет собой таблицу, каждая строка которой (32 байта) описывает один файл (см. рис. 22).
Первые 8 байтов строки каталога отводятся для имени файла, затем 3 байта занимает расширение имени и 1 байт отводится под атрибут файла. Следующие 10 байтов ничем не заняты (пусто). По 2 байта отводятся на указание времени создания файла, даты создания и номер начального кластера файла. В последних 4-х байтах указывается длина (размер) файла.
Рассмотрим кратко процедуру отыскания файла с именем MYFILE.TXT(файл № 3 на рис.23). Номер начального кластера – 08 (файл начинается с кластера 08):
1. В контроллер НМД поступает команда «считать файл». Имя файла указывается в команде.
2. Контроллер отдаёт приказ – скопировать каталог в КЭШ-памятьдиска(ЗУПВ – запоминающее устройство прямой выборки). Таким образом, каталог помещается в буфер для более быстрого общения контроллера с каталогом.
3. По каталогу DOS отыскивает строку, описывающую данный файл с именемMYFILE.TXT, и считывает из строки каталоганомер начального кластера этого файла.
4. Затем DOSобращается к таблице размещения файлов –FATи копирует таблицу в оперативную память компьютера.
5. DOSпросматриваетFAT, образует«цепочку кластеров»,входящих в файл. Сначала считывается кластер 08 (начальный), затем кластер, указанный в конце начального кластера – 09 и так далее (см. рис.23). Образуется цепочка кластеров: 08, 09, 10, 11, 13, 14, 17. При этом дефектный кластер 12 (F7), а также свободные кластеры 15 и 16 обходятся и не включаются в цепочку.
6. DOSгенерирует команду«установить головки на соответству-ющий цилиндр»начинает считывать кластеры с номера 08 до 17 (см. рис. 23). Считанная информация записывается в буфер НМД (КЭШ-память).
7. Считав файл, DOS возвращает головки в зону расположения FATи вносит изменения (если они нужны) в таблицу.
При записи файла процедура выполняется аналогично, но имеются некоторые отличия: в современных накопителях хранятся программы, которые позволяют некоторым образом оптимизировать размещение файлов на дискеи тем самым уменьшить время их обработки. Программа оптимизации предварительно ищет свободные кластеры и подбирает в цепочку записываемых кластеров те из них, которые расположены наиболее близко друг к другу. Процедура записи выглядит, кратко, следующим образом:
1 Каталог копируется в КЭШ-память диска, и в него заносится строка с именем нового файла.
2. В оперативную память копируется таблица FATи определяются номера свободных кластеров.
3. Включается программа «оптимизации» размещения файла, и подбираются номера близко расположенных друг к другу кластеров.
4. Образуется цепочка кластеров, а далее, аналогично тому, что было рассмотрено выше.
Логическая организация данных на дискетах мало отличается от таковой на жёстком диске. Главное отличие –на дискете нет разделов диска. Дискета так же форматируется, но форматирование дискеты – физическое и логическое – происходит одновременно. При форматировании определяется количество дорожек и число секторов на них.
Формат D-9, количество дорожек на одной стороне дискеты – 40, количество секторов на одной стороне дискеты – 360.
В MSDOSпредусмотрены 4 логические области дискеты:
1. Загрузочный сектор (ЗС);
2. Таблицы размещения файлов (FAT);
3. Каталог дискеты;
4. Область данных.
Для наиболее популярного формата D-9 двухсторонней дискеты с количеством дорожек на обеих сторонах 80 Разметка дискеты приведена на рис 25.
Величина области данных, размер каталога и таблиц FATзависит от количества секторов. В таблице 5 приведены данные, характеризующие параметры дискет для различных форматов записи:
Таблица 5
-
Формат
Секторов на дискете
Размер FAT
(секторов)
Размер ката-
лога (сект.)
Размер об-ласти дан-ных (сект)
D-8
640
2
7
630
D-9
720
4
7
708
DD-9
1440
10
7
1422
QD-15
2400
14
14
2371
QD-18
2880
18
18
2843
Примечание:D-8 иD-9 – двухсторонние дискеты, по 40 дорожек на
каждой стороне дискеты.
DDиQD– двухсторонние дискеты ,по 80 дорожек на
на каждой стороне.
На рис.25 приведена схема размещения информации на дорожке дискеты, записанной в формате D-9 после форматирования дискеты.
На рис.25 приняты следующие обозначения:
На дорожке дискеты.
И – индекс , определяющий начало дорожек;
ЗИ –зазор индекса;
ИС –идентификатор сектора;
БД – блок данных;
ЗБД –зазор блока данных;
ЗД – зазор дорожки.
В идентификаторе сектора.
МИ – маркер идентификатора;
ИА –идентификатор адреса;
ЗИд – зазор идентификатора (адреса);
МД – маркер данных;
ЦК – байт циклического контроля;
ЗБд – зазор блока данных.
В идентификаторе адреса.
АД – адрес дорожки;
СД - сторона дискеты;
НС – номер сектора;
ДС – длина сектора;
ЦК –байты циклического контроля.