Δομή και λειτουργία σκληρού δίσκου. Φυσική και λογική δομή σκληρού δίσκου μαθητή gr. Διεπαφές σύνδεσης σκληρού δίσκου

Συνήθως, οι χρήστες έχουν μια ενσωματωμένη μονάδα δίσκου στον υπολογιστή τους. Όταν εγκαθιστάτε για πρώτη φορά το λειτουργικό σύστημα, χωρίζεται σε συγκεκριμένο αριθμό κατατμήσεων. Κάθε λογικός τόμος είναι υπεύθυνος για την αποθήκευση ορισμένων πληροφοριών. Επιπλέον, μπορεί να μορφοποιηθεί σε διαφορετικά συστήματα αρχείων και σε μία από τις δύο δομές. Στη συνέχεια, θα θέλαμε να περιγράψουμε τη δομή λογισμικού του σκληρού δίσκου με όσο το δυνατόν περισσότερες λεπτομέρειες.

Όσον αφορά τις φυσικές παραμέτρους, ο σκληρός δίσκος αποτελείται από πολλά μέρη συνδυασμένα σε ένα σύστημα. Εάν θέλετε να λαμβάνετε λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με αυτό το θέμα, σας συνιστούμε να ανατρέξετε στο ξεχωριστό υλικό μας στον παρακάτω σύνδεσμο και θα προχωρήσουμε στην ανάλυση του στοιχείου λογισμικού.

Κατά τη διαμέριση ενός σκληρού δίσκου, το προεπιλεγμένο γράμμα για τον τόμο του συστήματος ορίζεται σε ντοκαι για το δεύτερο - ρε. Γράμματα ΕΝΑΚαι σιπαραλείπονται επειδή έτσι ορίζονται οι δισκέτες διαφορετικών μορφών. Εάν δεν υπάρχει δεύτερος τόμος του σκληρού δίσκου, το γράμμα ρεθα υποδείξει τη μονάδα DVD.

Ο ίδιος ο χρήστης χωρίζει τον σκληρό δίσκο σε διαμερίσματα, εκχωρώντας τους τυχόν διαθέσιμα γράμματα. Διαβάστε σχετικά με τον τρόπο δημιουργίας μιας τέτοιας ανάλυσης με μη αυτόματο τρόπο στο άλλο άρθρο μας στον παρακάτω σύνδεσμο.

Δομές MBR και GPT

Με τόμους και χωρίσματα όλα είναι εξαιρετικά απλά, αλλά υπάρχουν και δομές. Το παλαιότερο λογικό μοντέλο ονομάζεται MBR (Master Boot Record) και αντικαταστάθηκε από το βελτιωμένο GPT (GUID Partition Table). Ας ρίξουμε μια ματιά σε κάθε δομή και ας τις δούμε λεπτομερώς.

Οι δίσκοι με τη δομή MBR αντικαθίστανται σταδιακά από GPT, αλλά εξακολουθούν να είναι δημοφιλείς και χρησιμοποιούνται σε πολλούς υπολογιστές. Γεγονός είναι ότι το Master Boot Record είναι ο πρώτος τομέας του σκληρού δίσκου με χωρητικότητα 512 byte· είναι δεσμευμένος και δεν αντικαθίσταται ποτέ. Αυτή η ενότητα είναι υπεύθυνη για την εκκίνηση του ΛΣ. Αυτή η δομή είναι βολική επειδή σας επιτρέπει να χωρίζετε εύκολα τη φυσική μονάδα δίσκου σε μέρη. Η αρχή της εκκίνησης ενός δίσκου με ένα MBR είναι η εξής:

Τώρα που έγινε πρόσβαση στα διαμερίσματα του δίσκου, πρέπει να προσδιορίσετε την ενεργή ενότητα από την οποία θα εκκινήσει το λειτουργικό σύστημα. Το πρώτο byte σε αυτό το μοτίβο ανάγνωσης καθορίζει το επιθυμητό διαμέρισμα για να ξεκινήσει. Στη συνέχεια, επιλέξτε τον αριθμό κεφαλής για να ξεκινήσει η φόρτωση, τον αριθμό του κυλίνδρου και του τομέα και τον αριθμό των τομέων στον τόμο. Η σειρά ανάγνωσης φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Η τεχνολογία CHS (Cylinder Head Sector) είναι υπεύθυνη για τις συντεταγμένες θέσης της τελευταίας εγγραφής του τμήματος της εν λόγω τεχνολογίας. Διαβάζει τον αριθμό του κυλίνδρου, τον αριθμό κεφαλής και τους τομείς. Η αρίθμηση των αναφερόμενων τμημάτων αρχίζει με 0 , και τομείς με 1 . Με την ανάγνωση όλων αυτών των συντεταγμένων προσδιορίζεται το λογικό διαμέρισμα του σκληρού δίσκου.

Το μειονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος είναι η περιορισμένη διευθυνσιοδότηση του όγκου δεδομένων. Δηλαδή, κατά την πρώτη έκδοση του CHS, ένα διαμέρισμα θα μπορούσε να έχει το πολύ 8 GB μνήμης, κάτι που σύντομα, φυσικά, δεν ήταν πια αρκετό. Αντικαταστάθηκε από τη διεύθυνση LBA (Logical Block Addressing), στην οποία επανασχεδιάστηκε το σύστημα αρίθμησης. Υποστηρίζονται πλέον δίσκοι έως 2 TB. Το LBA ήταν ακόμα βελτιωμένο, αλλά οι αλλαγές επηρέασαν μόνο το GPT.

Έχουμε αντιμετωπίσει με επιτυχία τον πρώτο και τους επόμενους τομείς. Όσο για το τελευταίο, είναι επίσης δεσμευμένο, ονομάζεται AA55 και είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο της ακεραιότητας του MBR και την παρουσία των απαραίτητων πληροφοριών.

Η τεχνολογία MBR είχε μια σειρά από μειονεκτήματα και περιορισμούς που δεν μπορούσαν να προσφέρουν εργασία με μεγάλες ποσότητες δεδομένων. Δεν είχε νόημα να το διορθώσουμε ή να το αλλάξουμε, έτσι μαζί με την κυκλοφορία του UEFI, οι χρήστες έμαθαν για τη νέα δομή GPT. Δημιουργήθηκε λαμβάνοντας υπόψη τη συνεχή αύξηση της χωρητικότητας αποθήκευσης και τις αλλαγές στη λειτουργία του Η/Υ, επομένως είναι αυτή τη στιγμή η πιο προηγμένη λύση. Διαφέρει από το MBR στις ακόλουθες παραμέτρους:

• Έλλειψη συντεταγμένων CHS, μόνο υποστηριζόμενη έκδοση του LBA.
• Το GPT αποθηκεύει δύο αντίγραφα του εαυτού του στη μονάδα δίσκου - το ένα στην αρχή του δίσκου και το άλλο στο τέλος. Αυτή η λύση θα επιτρέψει στον τομέα να αναβιώσει μέσω ενός αποθηκευμένου αντιγράφου σε περίπτωση ζημιάς.
• Η δομή της δομής έχει επανασχεδιαστεί, για την οποία θα μιλήσουμε αργότερα.
• Η κεφαλίδα ελέγχεται για ορθότητα χρησιμοποιώντας το UEFI χρησιμοποιώντας ένα άθροισμα ελέγχου.

Τώρα θα ήθελα να μιλήσω λεπτομερέστερα για την αρχή λειτουργίας αυτής της δομής. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, χρησιμοποιείται εδώ η τεχνολογία LBA, η οποία θα σας επιτρέψει να εργάζεστε με δίσκους οποιουδήποτε μεγέθους χωρίς προβλήματα και στο μέλλον να επεκτείνετε το εύρος εάν είναι απαραίτητο.

Αξίζει να σημειωθεί ότι υπάρχει και ο τομέας MBR στο GPT, είναι ο πρώτος και έχει μέγεθος ενός bit. Είναι απαραίτητο ο σκληρός δίσκος να λειτουργεί σωστά με παλιά στοιχεία και επίσης δεν επιτρέπει σε προγράμματα που δεν γνωρίζουν το GPT να καταστρέψουν τη δομή. Επομένως, αυτός ο τομέας ονομάζεται προστατευτικός. Ακολουθεί ένας τομέας μεγέθους 32, 48 ή 64 bit, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την κατάτμηση· ονομάζεται κύρια κεφαλίδα GPT. Μετά από αυτούς τους δύο τομείς, τα περιεχόμενα διαβάζονται, το σχήμα του δεύτερου τόμου και ένα αντίγραφο GPT τα κλείνει όλα. Η πλήρης δομή φαίνεται στο στιγμιότυπο οθόνης παρακάτω.

Εδώ τελειώνουν οι γενικές πληροφορίες που μπορεί να ενδιαφέρουν τον μέσο χρήστη. Έπειτα, υπάρχουν οι περιπλοκές της λειτουργίας κάθε τομέα, και αυτά τα δεδομένα δεν αφορούν πλέον τον μέσο χρήστη. Όσον αφορά την επιλογή GPT ή MBR, μπορείτε να διαβάσετε το άλλο άρθρο μας, το οποίο εξετάζει την επιλογή της δομής για τα Windows 7.

Θα ήθελα επίσης να προσθέσω ότι το GPT είναι μια πιο προηγμένη επιλογή και στο μέλλον, σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει να στραφούμε σε εργασία με μέσα αυτής της δομής.

Συστήματα αρχείων και μορφοποίηση

Μιλώντας για τη λογική δομή του σκληρού δίσκου, δεν μπορούμε να μην αναφέρουμε τα διαθέσιμα συστήματα αρχείων. Φυσικά, υπάρχουν πολλά από αυτά, αλλά θα θέλαμε να εστιάσουμε στις ποικιλίες για τα δύο λειτουργικά συστήματα με τα οποία εργάζονται συχνότερα οι απλοί χρήστες. Εάν ο υπολογιστής δεν μπορεί να εντοπίσει το σύστημα αρχείων, τότε ο σκληρός δίσκος αποκτά τη μορφή RAW και εμφανίζεται στο λειτουργικό σύστημα. Μια μη αυτόματη επιδιόρθωση για αυτό το ζήτημα είναι διαθέσιμη. Σας προτείνουμε να εξοικειωθείτε με τις λεπτομέρειες αυτής της εργασίας παρακάτω.

1. FAT32. Η Microsoft άρχισε να κυκλοφορεί συστήματα αρχείων με FAT, στο μέλλον αυτή η τεχνολογία έχει υποστεί πολλές αλλαγές και η τελευταία έκδοση αυτή τη στιγμή είναι η FAT32. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι δεν έχει σχεδιαστεί για επεξεργασία και αποθήκευση μεγάλων αρχείων και επίσης θα είναι αρκετά προβληματικό να εγκαταστήσετε βαριά προγράμματα σε αυτό. Ωστόσο, το FAT32 είναι καθολικό και όταν δημιουργείτε έναν εξωτερικό σκληρό δίσκο, χρησιμοποιείται έτσι ώστε τα αποθηκευμένα αρχεία να μπορούν να διαβαστούν από οποιαδήποτε τηλεόραση ή συσκευή αναπαραγωγής.
2. NTFS. Η Microsoft παρουσίασε το NTFS για να αντικαταστήσει πλήρως το FAT32. Τώρα αυτό το σύστημα αρχείων υποστηρίζεται από όλες τις εκδόσεις των Windows, ξεκινώντας από τα XP, και λειτουργεί εξαιρετικά σε Linux, αλλά στο Mac OS μπορείτε να διαβάσετε μόνο πληροφορίες, δεν μπορεί να γραφτεί τίποτα. Το NTFS διακρίνεται από το γεγονός ότι δεν έχει περιορισμούς στο μέγεθος των εγγεγραμμένων αρχείων, έχει διευρυμένη υποστήριξη για διάφορες μορφές, τη δυνατότητα συμπίεσης λογικών κατατμήσεων και αποκαθίσταται εύκολα σε περίπτωση διαφόρων ζημιών. Όλα τα άλλα συστήματα αρχείων είναι πιο κατάλληλα για μικρά αφαιρούμενα μέσα και χρησιμοποιούνται σπάνια σε σκληρούς δίσκους, επομένως δεν θα τα εξετάσουμε σε αυτό το άρθρο.

Ασχοληθήκαμε με συστήματα αρχείων Windows. Θα ήθελα επίσης να επιστήσω την προσοχή στους υποστηριζόμενους τύπους στο Linux OS, καθώς είναι επίσης δημοφιλής στους χρήστες. Το Linux υποστηρίζει την εργασία με όλα τα συστήματα αρχείων των Windows, αλλά συνιστάται η εγκατάσταση του ίδιου του λειτουργικού συστήματος σε ένα σύστημα αρχείων ειδικά σχεδιασμένο για αυτόν τον σκοπό. Αξίζει να σημειωθούν οι ακόλουθες ποικιλίες:

1. Extfsέγινε το πρώτο σύστημα αρχείων για Linux. Έχει τους περιορισμούς του, για παράδειγμα, το μέγιστο μέγεθος αρχείου δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 2 GB και το όνομά του πρέπει να κυμαίνεται από 1 έως 255 χαρακτήρες.
2. Ext3Και Ext4. Παραλείψαμε τις δύο προηγούμενες εκδόσεις του Ext γιατί είναι εντελώς άσχετες τώρα. Θα μιλήσουμε μόνο για λίγο πολύ σύγχρονες εκδόσεις. Η ιδιαιτερότητα αυτού του FS είναι ότι υποστηρίζει αντικείμενα μεγέθους έως και ενός terabyte, αν και όταν εκτελείται στον παλιό πυρήνα Ext3 δεν υποστήριζε στοιχεία μεγαλύτερα από 2 GB. Μια άλλη δυνατότητα είναι η υποστήριξη για ανάγνωση λογισμικού γραμμένου για Windows. Ακολούθησε το νέο FS Ext4, το οποίο επέτρεψε την αποθήκευση αρχείων έως 16 TB.
3. Ο κύριος ανταγωνιστής του Ext4 θεωρείται XFS. Το πλεονέκτημά του έγκειται σε έναν ειδικό αλγόριθμο εγγραφής, που ονομάζεται "Καθυστερημένη κατανομή χώρου". Όταν τα δεδομένα αποστέλλονται για εγγραφή, τοποθετούνται πρώτα στη μνήμη RAM και περιμένει στην ουρά για να αποθηκευτούν στο χώρο του δίσκου. Η μετακίνηση στον σκληρό δίσκο πραγματοποιείται μόνο όταν η μνήμη RAM εξαντλείται ή καταλαμβάνεται από άλλες διεργασίες. Αυτή η ακολουθία σάς επιτρέπει να ομαδοποιήσετε μικρές εργασίες σε μεγάλες και να μειώσετε τον κατακερματισμό των μέσων.

Όσον αφορά την επιλογή συστήματος αρχείων για την εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος, είναι καλύτερο για τον μέσο χρήστη να επιλέξει την προτεινόμενη επιλογή κατά την εγκατάσταση. Συνήθως αυτό είναι Etx4 ή XFS. Οι προχωρημένοι χρήστες χρησιμοποιούν ήδη το FS για να ανταποκρίνονται στις ανάγκες τους, χρησιμοποιώντας τους διάφορους τύπους του για να ολοκληρώσουν τις εργασίες που έχουν ανατεθεί.

Το σύστημα αρχείων αλλάζει μετά τη μορφοποίηση της μονάδας δίσκου, επομένως αυτή είναι μια αρκετά σημαντική διαδικασία που σας επιτρέπει όχι μόνο να διαγράψετε αρχεία, αλλά και να διορθώσετε τυχόν προβλήματα συμβατότητας ή ανάγνωσης που μπορεί να προκύψουν. Σας προσκαλούμε να διαβάσετε ένα ειδικό υλικό που περιγράφει με όσο το δυνατόν περισσότερες λεπτομέρειες τη σωστή διαδικασία μορφοποίησης ενός σκληρού δίσκου.

Επιπλέον, το σύστημα αρχείων συνδυάζει ομάδες τομέων σε συμπλέγματα. Κάθε τύπος το κάνει αυτό διαφορετικά και μπορεί να λειτουργήσει μόνο με συγκεκριμένο αριθμό πληροφοριών. Τα συμπλέγματα διαφέρουν ως προς το μέγεθος· τα μικρά είναι κατάλληλα για εργασία με ελαφριά αρχεία, ενώ τα μεγάλα έχουν το πλεονέκτημα ότι είναι λιγότερο επιρρεπή στον κατακερματισμό.

Ο κατακερματισμός συμβαίνει λόγω συνεχούς επανεγγραφής δεδομένων. Με την πάροδο του χρόνου, τα αρχεία χωρισμένα σε μπλοκ αποθηκεύονται σε εντελώς διαφορετικά μέρη του δίσκου και απαιτείται μη αυτόματη ανασυγκρότηση για την ανακατανομή της θέσης τους και την αύξηση της ταχύτητας του σκληρού δίσκου.

Υπάρχει ακόμη ένας σημαντικός όγκος πληροφοριών σχετικά με τη λογική δομή του εν λόγω εξοπλισμού· λάβετε τις ίδιες μορφές αρχείων και τη διαδικασία εγγραφής τους σε τομείς. Ωστόσο, σήμερα προσπαθήσαμε να σας πούμε όσο πιο απλά γίνεται για τα πιο σημαντικά πράγματα που θα είναι χρήσιμο να γνωρίζει κάθε χρήστης υπολογιστή που θέλει να εξερευνήσει τον κόσμο των εξαρτημάτων.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΣΚΛΗΡΩΝ ΔΙΣΚΩΝ

Εισαγωγή 1. Οργάνωση σκληρών δίσκων 1.1. Αποκλεισμός συσκευών 1.2. Συσκευή σκληρού δίσκου 1.2.1. Φυσικές συντεταγμένες του σκληρού δίσκου: κύλινδροι, κεφαλές και τομείς 1.2.2. Λογικά μπλοκ 1.2.3. Λειτουργίες BIOS για εργασία με σκληρούς δίσκους 1.2.4. Προβλήματα BIOS κατά την εργασία με μεγάλους δίσκους 2.3. Μπλοκ διάγραμμα σκληρού δίσκου 1.3.1. Μπλοκ διάγραμμα μιας φυσικής συσκευής 1.3.2. Ιεραρχία επιπέδων αφαίρεσης για αναπαράσταση πληροφοριών 1.4. Μορφοποίηση σκληρών δίσκων 1.4.1. Φυσική μορφοποίηση (χαμηλό επίπεδο) 1.4.2. Λογική μορφοποίηση 1.5. Ενότητες 1.5.1. Κύρια χωρίσματα 1.5.2. Πρόσθετες (εκτεταμένες) ενότητες 1.5.3. Υποενότητες της πρόσθετης ενότητας 1.5.4. Αλλαγή μεγέθους κατατμήσεων. 1.6. Συστήματα αρχείων 1.6.1. FAT16 1.6.2. FAT32 1.6.3. NTFS 1.6.4. HPFS 1.6.5. Ext2fs 1.7. Τοποθέτηση συστημάτων αρχείων 1.7.1. Σειρά ονομασίας μονάδας δίσκου 1.8. Παραγγελία εκκίνησης λειτουργικού συστήματος 1.8.1. Κύρια εγγραφή εκκίνησης (MBR) 1.8.2. Μπλοκ εκκίνησης λειτουργικού συστήματος (BR) 1.9. συμπέρασμα

Εισαγωγή

Ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος είναι μια αρκετά περίπλοκη συσκευή. Οι σύγχρονες τάσεις προς την αύξηση της ταχύτητας ανάγνωσης και εγγραφής πληροφοριών, την αύξηση της πυκνότητας εγγραφής, καθώς και την ικανοποίηση αυξημένων απαιτήσεων για αξιοπιστία, κατανάλωση ενέργειας και θόρυβο επιτυγχάνονται με την αύξηση της πολυπλοκότητας των τεχνολογιών οργάνωσης αποθήκευσης πληροφοριών και της τεχνολογίας κατασκευής HDD.

1. Οργάνωση σκληρών δίσκων

1.1. Αποκλεισμός συσκευών

Οποιαδήποτε συσκευή αποθήκευσης μεγάλου όγκου πληροφοριών με δυνατότητα τυχαίας πρόσβασης έχει μίαχαρακτηριστικό στοιχείο: ο χρόνος αναζήτησης πληροφοριών αυξάνεται με την αύξηση της χωρητικότητας του αποθηκευτικού μέσου. Λόγω αυτής της περίστασης, είναι βολικό να χωρίσετε κάθε λειτουργία πρόσβασης δεδομένωνσε δύο στάδια

 Αναζήτηση για το μέρος όπου βρίσκονται οι πληροφορίες στα μέσα

 Πρόσβαση σε πληροφορίες

Εάν πραγματοποιηθεί το στάδιο αναζήτησης με μηχανική κίνηση, τότε ο χρόνος εκτέλεσής του υπερβαίνει τον χρόνο ανάγνωσης ή εγγραφής ενός byte κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Επομένως για βελτίωση της αποδοτικότητας της εργασίαςΟι συσκευές κατασκευάζονται βάσει μπλοκ: για κάθε λειτουργία αναζήτησης, διαβάζεται ή γράφεται ένα αρκετά μεγάλο κομμάτι δεδομένων, το οποίο ονομάζεται μπλοκ. Έτσι, η πρόσβαση στις πληροφορίες πραγματοποιείται σε μπλοκ με τυχαία διεύθυνση και οι ίδιες οι συσκευές ονομάζονται συσκευές μπλοκ. Οι σκληροί δίσκοι είναι ένας τύπος συσκευής μπλοκ. Το μέγεθος ενός μπλοκ πληροφοριών με την πάροδο του χρόνου έχει γίνει τυπικό για όλους τους σκληρούς δίσκους και είναι 512 byte. Για παράδειγμα, ο αριθμός των μπλοκ σε έναν δίσκο 40 GB είναι περίπου 80 εκατομμύρια.

1.2. Συσκευή σκληρού δίσκου

Ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος αποτελείται από έναν ή περισσότερους δίσκους με μαγνητική επίστρωση που είναι τοποθετημένοι σε έναν περιστρεφόμενο άξονα. Οι μαγνητικές κεφαλές κινούνται συγχρονισμένα κατά μήκος κάθε επιφάνειας κάθε δίσκου για ανάγνωση και εγγραφή πληροφοριών. Ολόκληρο αυτό το σύστημα ελέγχεται από ενσωματωμένα ηλεκτρονικά που εξασφαλίζουν αποτελεσματική μεταφορά πληροφοριών μεταξύ της μαγνητικής ουσίας και της μνήμης του υπολογιστή.

1.2.1. Φυσικές συντεταγμένες του σκληρού δίσκου: κύλινδροι, κεφαλές και τομείς

Σε φυσικό επίπεδο, ο δίσκος έχει τρεις βαθμούς ελευθερίας για να υποδείξει τη θέση (τρεις συντεταγμένες) όπου θα γραφτούν ή θα διαβαστούν οι πληροφορίες:

  Κύλινδρος. Όταν περιστρέφονται δίσκοι με μαγνητική επίστρωση, οι κεφαλές κινούνται σε κύκλο σε σχέση με τις πλάκες. Επιπλέον, όλα βρίσκονται σε μια ορισμένη απόσταση από το κέντρο του δίσκου. Το σύνολο αυτών των στρογγυλών τροχιών των κεφαλών σε όλες τις επιφάνειες των δίσκων που βρίσκονται στην ίδια απόσταση από το κέντρο ονομάζεται κύλινδρος. Δεδομένου ότι οι μαγνητικές κεφαλές συνδέονται άκαμπτα μεταξύ τους, κινούνται συγχρονισμένα και βρίσκονται ταυτόχρονα στον ίδιο κύλινδρο. Για να εγκαταστήσετε τις κεφαλές σε έναν δεδομένο κύλινδρο, είναι απαραίτητο να μετακινήσετε το μπλοκ κεφαλής, κάτι που απαιτεί χρόνο περίπου 1,20 χιλιοστών του δευτερολέπτου.

  Κεφάλι. Οι πολλαπλές επιφάνειες παρέχουν πρόσθετη επιλογή. Δεν απαιτείται χρόνος για τη μετάβαση από τη μια κεφαλή στην άλλη, καθώς η εναλλαγή πραγματοποιείται χωρίς τη συμμετοχή μηχανικών εξαρτημάτων.

  Τομέας. Ένα μπλοκ πληροφοριών είναι ένα σχετικά μικρό κομμάτι δεδομένων που γεωγραφικά αντιστοιχεί σε ένα μικρό τόξο κύκλου. Όταν φαίνονται από το κέντρο, τέτοια τόξα βρίσκονται σε έναν γωνιακό τομέα. Αυστηρά μιλώντας, αυτό δεν συμβαίνει στους σύγχρονους δίσκους, καθώς οι περιφέρειες αυξάνονται με την αύξηση της ακτίνας και το μέγεθος ενός bit είναι το ίδιο παντού. Έτσι, τα μεγαλύτερα κομμάτια χωρούν περισσότερα bit, και επομένως περισσότερα μπλοκ δεδομένων. Για να επιλέξετε έναν τομέα σε ένα κομμάτι, δεν χρειάζεται να μετακινήσετε τις κεφαλές, αλλά πρέπει να περιμένετε μέχρι να περιστραφούν οι πλάκες έτσι ώστε το σημάδι διεύθυνσης τομέα να πλησιάσει τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής. Με ταχύτητα περιστροφής δίσκου περίπου 5,7 χιλιάδων στροφών ανά λεπτό, ο χρόνος αναμονής τομέα είναι περίπου 8-10 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτός ο χρόνος είναι ακόμη μεγαλύτερος από τον χρόνο που χρειάζεται για να μετακινηθούν οι κεφαλές· ωστόσο, μετά τη μετακίνησή τους, πρέπει να αναζητηθεί το σήμα τομέα, επομένως η αλλαγή του κυλίνδρου είναι η μεγαλύτερη λειτουργία κατά την αναζήτηση πληροφοριών.

Οι πρώτοι σκληροί δίσκοι είχαν σχετικά μικρό αριθμό κυλίνδρων, κεφαλών και τομέων και, επιπλέον, δεν διέθεταν τόσο έξυπνο χειριστήριο όπως οι σημερινοί. Ως εκ τούτου, τα μπλοκ τους αντιμετωπιστούν με την ένδειξη τριών αριθμών, τον αριθμό του κυλίνδρου, της κεφαλής και του τομέα, και αυτοί οι αριθμοί αντιστοιχούσαν στη φυσική οργάνωση των δεδομένων. Με τον καιρό αυτό δεν ίσχυε πια. Επίδιαφορετικούς κυλίνδρουςπου βρίσκεται διαφορετικού αριθμού τομέων. Οι σύγχρονοι ελεγκτές δίσκου καθορίζουν οι ίδιοι κάποια γεωμετρία εικονικού δίσκου, την οποία επικοινωνούν στον υπολογιστή. Επομένως, η τιμή μιας τέτοιας ένδειξης τριών συντεταγμένων της διεύθυνσης χάνεται και αυτή η μέθοδος σταδιακά εξαφανίζεται, αφήνοντας μόνο προβλήματα συμβατότητας.

Αρκετά συχνά μπορείτε να ακούσετε τον όρομπλοκ και ο όρος τομέας . Και οι δύο υποδεικνύουν ένα κομμάτι δεδομένων μεγέθους 512 byte, αν μιλάμε για σκληρό δίσκο. Ωστόσο, ενώ η λέξη "μπλοκ" αντικατοπτρίζει τη λογική δομή των δεδομένων στο δίσκο, η λέξη "τομέας" αντικατοπτρίζει μόνο μέρος της φυσικής δομής των δίσκων, η οποία με την πάροδο του χρόνου αποκρύπτεται όλο και περισσότερο από εμάς στα βάθη του ενσωματωμένου ελεγκτής. Από αυτό προκύπτει ότι είναι πιο σωστή η χρήση της λέξηςΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ .

1.2.2. Λογικά μπλοκ

Όλοι οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι έχουν αλλάξει σε μια νέα, πιο εύχρηστη σχεδίασηδιευθυνσιοδότηση - γραμμική. Κάθε μπλοκ χαρακτηρίζεται από έναν μόνο αριθμό, τον αριθμό του. Σύγχρονο πρότυποΑΤΑ-5 εκχωρεί 28 bit για την αποθήκευση αριθμών δίσκου, το οποίο σας επιτρέπει να διευθύνετε 268435456 μπλοκ, ή περίπου 137,4 Gigabyte.

Η ερμηνεία του αριθμού είναι κρυμμένη στον ενσωματωμένο ελεγκτή σκληρού δίσκου. Παρόλα αυτά, υπάρχει ένας γενικά αποδεκτός κανόνας για τους κατασκευαστές σκληρών δίσκων, σύμφωνα με τον οποίο ο λογικός αριθμός μπλοκ μεταφράζεται σε αριθμούς κυλίνδρου, κεφαλής και τομέα:

<блок> = (<цилиндр>* ΑΡΙΘΜΟΣ ΚΕΦΑΛΩΝ +<головка>) * NUMBER_SECTORS +<сектор> - 1

NUMBER_HEADS Αριθμός κεφαλών σκληρού δίσκου που επιστράφηκαν από το BIOS

NUMBER_SECTORS Αριθμός τομέων σκληρού δίσκου που επιστράφηκαν από το BIOS

<сектор> Αριθμός τομέα, από το εύρος [ 1 . NUMBER_SECTORS ]

<головка> Αριθμός κεφαλής, από το εύρος [ 0 . NUMBER_HEADS-1 ]

<цилиндр> Αριθμός κυλίνδρου, από την περιοχή [ 0 . CYLINDER_NUMBER-1 ]

Ακολουθία αλλαγών συντεταγμένωντοποθέτηση πληροφοριών για γραμμική διευθυνσιοδότηση: όταν αυξάνεται ο αριθμός του μπλοκ, αλλάζει πρώτα ο αριθμός τομέα, μετά ο αριθμός κεφαλής και μετά ο αριθμός κυλίνδρου. Από αυτό προκύπτει ότι οι κύλινδροι είναι οι μεγαλύτερες περιοχές συνεχόμενων μπλοκ δεδομένων. Για το λόγο αυτό, οι κύλινδροι είναι τα όρια στα οποία ευθυγραμμίζονται τα διαμερίσματα όταν τα περισσότερα τυπικά εργαλεία (fdisk) τα δημιουργούν.

Παρόλο που η γραμμική διευθυνσιοδότηση είναι πιο προοδευτική, έχει οδηγήσει σεσε προβλήματα συμβατότητας, που συνεχίζονται εδώ και αρκετά χρόνια. Βασικά, αυτά τα προβλήματα σχετίζονται με τη χρήση νέων σκληρών δίσκων με παλιές μητρικές πλακέτες, καθώς και με διάφορες ρυθμίσεις BIOS, οι οποίες θα συζητηθούν παρακάτω.

1.2.3. Λειτουργίες BIOS για εργασία με σκληρούς δίσκους

Το Basic Input Output System (BIOS) παρέχει τη δυνατότητα για τα προγράμματα να επικοινωνούν με τους σκληρούς δίσκους. Υπάρχει μια ειδική διακοπή λογισμικού για το σκοπό αυτό, INT 13h.

Το κύριο πλεονέκτημα του BIOS είναι ότι τα προγράμματα παρέχονται με μια τυπική διεπαφή για αλληλεπίδραση με σκληρούς δίσκους οποιουδήποτε τύπου. Την εποχή που σχεδιάστηκαν οι πρώτες εκδόσεις του BIOS, οι σκληροί δίσκοι δεν ήταν τόσο καλά τυποποιημένοι όσο είναι σήμερα, επομένως η υλοποίηση των λειτουργιών I/O αναμενόταν να ποικίλλει. Τα λειτουργικά συστήματα (OS) φορτώνονται με την άμεση συμμετοχή του BIOS στο αρχικό στάδιο και για το λόγο αυτό, η φόρτωση οποιουδήποτε λειτουργικού συστήματος ξεκινά με τον τυπικό τρόπο. Αυτό έχει επίσης θετικό ρόλο για το BIOS.

Τα κύρια μειονεκτήματα του BIOS σε σχέση με την εργασία με δίσκους είναι ότι αυτές οι λειτουργίες:

1. Πολύ αργό. Τα περισσότερα BIOS υπολογιστών ξοδεύουν πολύ χρόνο εκτελώντας επαναλαμβανόμενες ενέργειες. Επιπλέον, δεν εκτελούν πάντα προηγμένα διαγνωστικά σκληρών δίσκων, με αποτέλεσμα η εργασία με σκληρούς δίσκους να μην εκτελείται στις βέλτιστες λειτουργίες από άποψη απόδοσης. Έτσι, με σύγχρονες ταχύτητες ανάγνωσης-εγγραφής της τάξης των 10 ή περισσότερων Megabyte ανά δευτερόλεπτο, η ταχύτητα ανάγνωσης μέσω του BIOS είναι μόνο 2-2,5 MB/s.

2. Αυστηρά συνεπής. Μια μονάδα δίσκου μπορεί να προσπελαστεί χρησιμοποιώντας το BIOS μόνο αφού ολοκληρωθεί η πρόσβαση σε μια άλλη, παρόλο που οι ίδιες οι μονάδες μπορεί να λειτουργούν ανεξάρτητα, επομένως η απόδοση του συστήματος θα μειωθεί.

3. Έχουν μόνο διευθυνσιοδότηση μνήμης 20-bit. Οι λειτουργίες του BIOS σχεδιάστηκαν αρχικά για επεξεργαστές Intel 8086, οι οποίοι μπορούσαν να αντιμετωπίσουν μόνο 1 Megabyte μνήμης. Έτσι, το BIOS δεν μπορεί να συνειδητοποιήσει πλήρως τις δυνατότητες ενός σύγχρονου υπολογιστή.

4. Έχουν περιορισμούς στη διευθυνσιοδότηση μπλοκ δίσκων, γεγονός που οδηγεί σε προβλήματα με τη φόρτωση λειτουργικών συστημάτων που βρίσκονται πέρα ​​από το όριο των 8 GB. Οι σύγχρονες εκδόσεις του BIOS έχουν μια επέκταση που βοηθά στην επίλυση αυτού του προβλήματος για τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα. Ωστόσο, αυτή η επέκταση δεν είναι συμβατή με παλαιότερες δυνατότητες του BIOS, επομένως τα παλαιότερα λειτουργικά συστήματα όπως το DOS, που χρησιμοποιούν παλαιότερες διεπαφές BIOS, δεν μπορούσαν και δεν θα μπορούν να υπερβούν το όριο των 8 GB.

Η υπερνίκηση αυτών των αδυναμιών στα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τα δικά τους προγράμματα οδήγησης για εργασία με σκληρούς δίσκους. Ωστόσο, στο αρχικό στάδιο, όταν ο πυρήνας του λειτουργικού συστήματος δεν έχει φορτωθεί ακόμη στη μνήμη και δεν διαθέτει προγράμματα οδήγησης για εργασία με δίσκους, το BIOS παρέχει τον μόνο ενοποιημένο τρόπο εκκίνησης του συστήματος.

Οι δυνατότητες του BIOS παρέχουν πρόσβαση σε μονάδες δίσκου εκχωρώντας μοναδικούς αριθμούς σε αυτές. Για τον αριθμό του δίσκου, εκχωρείται 1 byte, το οποίο περιέχει έναν αριθμό στην περιοχή 80-FFh (οι αριθμοί 00h-7Fh αντιστοιχούν σε δισκέτες). Μέσα στις ρυθμίσεις του, το BIOS ονομάζει μονάδες δίσκου με τα γράμματα C, D, E., που αντιστοιχούν στους αριθμούς 80h, 81h, 82h, . Αυτά τα γράμματα αντιστοιχούν σε φυσικές μονάδες δίσκου και δεν πρέπει να συγχέονται με λογικά γράμματα μονάδας δίσκου που φαίνονται από λειτουργικά συστήματα.

1.2.4. Προβλήματα BIOS κατά την εργασία με μεγάλους δίσκους

Οι τυπικές λειτουργίες του BIOS λειτουργούν με έναν δίσκο αποκλειστικά ως προς τον κύλινδρο, την κεφαλή και τον τομέα. Όλες οι παράμετροι για τις συναρτήσεις ανάγνωσης και εγγραφής μεταφέρονται σε καταχωρητές επεξεργαστή και

-10 bit εκχωρούνται για τον αριθμό του κυλίνδρου (1024 κύλινδροι).

-8 bit εκχωρούνται για τον αριθμό κεφαλής (256 κεφαλές).

-6 bit εκχωρούνται για τον αριθμό τομέα (63 τομείς).

Καθορίστηκε το πρώτο πρότυπο ATA για ενσωματωμένους ελεγκτές σκληρού δίσκου

Οι ακόλουθες περιοχές παραμέτρων σκληρού δίσκου:

-16 bit εκχωρούνται για τον αριθμό του κυλίνδρου (65536 κύλινδροι).

-4 bit εκχωρούνται για τον αριθμό κεφαλής (16 κεφαλές).

-6 bit εκχωρούνται για τον αριθμό τομέα (64 τομείς).

Ως αποτέλεσμα αυτών των απαιτήσεων σε συνδυασμό, η χωρητικότητα του δίσκου με δυνατότητα διεύθυνσης από το BIOS περιορίζεται στα 504 MB. Με την εμφάνιση μεγαλύτερων δίσκων, προέκυψαν προβλήματα με την αξιοποίηση του χώρου στο δίσκο. Για την επίλυση αυτών των προβλημάτων, έχουν εφαρμοστεί διαφορετικές λειτουργίες στο BIOSεκπομπές διευθύνσεις δίσκων.

ΚΑΝΟΝΙΚΗ λειτουργία . Αυτή είναι στην πραγματικότητα μια λειτουργία στην οποία είναι ορατά μόνο 504 MB. Σε αυτήν τη λειτουργία, όλοι οι αριθμοί κυλίνδρου, κεφαλής και τομέα μεταδίδονται αμετάβλητοι στον ελεγκτή σκληρού δίσκου. Η χρήση αυτής της λειτουργίας δεν είναι δυνατή με νέους δίσκους λόγω της απρόσιτης πρόσβασης στις περισσότερες πληροφορίες.

LARGE mode . Αυτή η λειτουργία είναι μια βελτιωμένη λειτουργία NORMAL. Το BIOS μετατρέπει κεφαλές και κυλίνδρους, αλλάζοντας έτσι τη λογική γεωμετρία του δίσκου. Δεδομένου ότι ο αριθμός των κεφαλών που είναι διαθέσιμες στο BIOS υπερβαίνει τον μέγιστο δυνατό αριθμό κεφαλών στον ίδιο τον δίσκο κατά 16 φορές, το BIOS μειώνει τον αριθμό των λογικών κυλίνδρων κατά 2,4,8 φορές και ταυτόχρονα αυξάνει τον αριθμό των λογικών κεφαλών ισάριθμες φορές. Θυμάται τον συντελεστή μετατροπής και κάθε φορά που γίνεται πρόσβαση στο δίσκο, αμέσως πριν δημιουργήσει μια εντολή στον ελεγκτή, εκτελεί την αντίστροφη μετατροπή. Έτσι, χρησιμοποιώντας τη μετατροπή, είναι δυνατή η αντιμετώπιση περισσότερων μπλοκ δίσκων.

Λειτουργία LBA . Σε αυτή τη λειτουργία, ο αριθμός γραμμικού μπλοκ αποστέλλεται στον ελεγκτή. Χάρη σε αυτό, το BIOS δεν χρειάζεται να προσαρμόσει τη λογική του γεωμετρία σε κάποια αρχική γεωμετρία του δίσκου, απλά δεν υπάρχει. Επομένως, το BIOS εκχωρεί απλώς τον αριθμό των κεφαλών σε 255, δηλαδή τη μέγιστη δυνατή τιμή, η οποία σας επιτρέπει να διευθύνετε έως και 8 GB.

Οι διαφορετικοί τρόποι λειτουργίας, γενικά, είναι ασύμβατοι μεταξύ τους εάν το λογισμικό συνδέεται με τον αριθμό των τομέων σε ένα κομμάτι και τον αριθμό των κεφαλών. Μόνο η γραμμική διευθυνσιοδότηση παραμένει καθολική. Για αυτούς τους λόγους, συνιστάται ιδιαίτερα να μην αλλάξετε τη λειτουργία μονάδας δίσκου στις ρυθμίσεις του BIOS μετά τη διαμόρφωση της μονάδας. Διαφορετικά, μπορεί απλώς να μην διαβαστεί.

2.3. Μπλοκ διάγραμμα σκληρού δίσκου

Για να χρησιμοποιήσετε έναν σκληρό δίσκο πιο αποτελεσματικά, πρέπει να κατανοήσετε την εσωτερική του δομή, οι πιο χρήσιμες πτυχές της οποίας είναι η φυσική οργάνωση των λειτουργικών μπλοκ του δίσκου και τα επίπεδα αφαίρεσης κατά την αναπαράσταση δεδομένων.

Εάν λάβετε υπόψη τις ιδιαιτερότητες της δομής του κατά την τοποθέτηση λειτουργικών συστημάτων σε έναν δίσκο, μπορείτε να επιτύχετε υψηλότερη απόδοση του συστήματος αρχείων και, κατά συνέπεια, ολόκληρου του συστήματος στο σύνολό του.

1.3.1. Μπλοκ διάγραμμα μιας φυσικής συσκευής

Το μπλοκ διάγραμμα του σκληρού δίσκου φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Ο κεντρικός επεξεργαστής του συστήματος επικοινωνεί με τον σκληρό δίσκο μέσω τυπικών διεπαφών για τη σύνδεση περιφερειακών συσκευών υψηλής ταχύτητας. Στους σύγχρονους σκληρούς δίσκους, όλα τα κυκλώματα ελέγχου για τις διαδικασίες εγγραφής και ανάγνωσης πληροφοριών συγκεντρώνονται στον ενσωματωμένο ελεγκτή σκληρού δίσκου. Ο επεξεργαστής του στέλνει εντολές για να εκτελέσει λειτουργίες I/O και ο ελεγκτής τον ενημερώνει για την ολοκλήρωσή τους εκδίδοντας μια διακοπή και επιστρέφοντας την κατάσταση ολοκλήρωσης της λειτουργίας.

Ενσωματωμένο χειριστήριοελέγχει πλήρως την κίνηση των κεφαλών, τη στάθμευση τους και τις διαδικασίες εγγραφής πληροφοριών απευθείας σε μαγνητικούς δίσκους. Ωστόσο, οι ίδιοι οι δίσκοι έχουν μάλλον φτωχά δυναμικά χαρακτηριστικά, καθώς οι οδηγοί κεφαλής και ο άξονας είναι μηχανικά μέρη, δηλαδή πολύ αργά σε σύγκριση με τα ηλεκτρονικά. Πριν ξεκινήσει η διαδικασία γραφής ή ανάγνωσης σε μια μαγνητική πλάκα, υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος χρόνος αναμονής έως ότου οι μαγνητικές κεφαλές βρίσκονται πάνω από το σημείο εγγραφής. Αυτός ο χρόνος μπορεί να είναι δύο ή τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερος από τον ίδιο τον χρόνο εγγραφής, γι' αυτό όλοι οι σύγχρονοι δίσκοι είναι εξοπλισμένοι με ειδική μνήμη buffer.

Καθήκοντα μνήμη buffer. Με υψηλή απόδοση και επαρκή χωρητικότητα αποθήκευσης, μπορεί να απορροφήσει αμέσως ξαφνικές και σπάνιες εγγραφές στο δίσκο. Όταν τοποθετούν τις κεφαλές σε ένα νέο κομμάτι, οι σύγχρονοι ελεγκτές αρχίζουν συχνά την προ-ανάγνωση ολόκληρου του κομματιού στην ενδιάμεση μνήμη, η οποία αποφεύγει την αναμονή για αργή μηχανική στις επόμενες αναγνώσεις, καθώς συνήθως πολλά γειτονικά μπλοκ δίσκων είναι πιο πιθανό να διαβαστούν. Εκτός από τα παραπάνω, αυτή η μνήμη μπορεί να χρησιμεύσει ως κανονική κρυφή μνήμη δίσκου, η οποία εκχωρείται από τη μνήμη RAM για να επιταχύνει την πρόσβαση στο δίσκο κατά την πρόσβαση στα ίδια αρχεία πολλές φορές.

Ρύζι. 1 Μπλοκ διάγραμμα σκληρού δίσκου

Ο κύριος παράγοντας που μειώνει σοβαρά την απόδοση ενός σκληρού δίσκου είναι η τοποθέτηση των κεφαλών. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί τη λιγότερη ισχύ της CPU.

Το φορτίο του επεξεργαστή για ανάγνωση ροής χωρίς τοποθέτηση είναι υψηλότερο από ό,τι με την τοποθέτηση. Η ανταλλαγή πληροφοριών αποδυναμώνεται κατά δύο έως τρεις τάξεις μεγέθους λόγω της τοποθέτησης. Ωστόσο, παρά την εκφόρτωση του επεξεργαστή, στις περισσότερες εφαρμογές αυτό οδηγεί μόνο σε πρόσθετη αναμονή για δεδομένα. Επομένως, είναι λογικό να προσπαθείτε να οργανώνετε τις πληροφορίες στους σκληρούς δίσκους με τέτοιο τρόπο ώστε η τοποθέτηση να απαιτείται όσο το δυνατόν λιγότερο.

Τα ίχνη ενός μαγνητικού δίσκου έχουν διαφορετικά μήκη, ενώ το μέγεθος ενός bit πληροφορίας σε έναν μαγνητικό δίσκο έχει σταθερό μήκος. Η γραμμική ταχύτητα περιστροφής των μαγνητικών πλακών διαφέρει επίσης σε διαφορετικές τροχιές. Έτσι, περισσότερα μπλοκ μπορούν να τοποθετηθούν στα αρχικά κομμάτια, που βρίσκονται πιο μακριά από το κέντρο περιστροφής του δίσκου, παρά στα τελικά, και η ταχύτητα ανάγνωσης αυτών των μπλοκ θα είναι η υψηλότερη.

Για τον ίδιο λόγο, η τοποθέτηση απαιτείται λιγότερο συχνά στις αρχικές διαδρομές. Ως αποτέλεσμα αυτού, η μέση απόδοση του δίσκου κατά την εργασία με την αρχική του περιοχή θα είναι υψηλότερη από ό,τι με την υπόλοιπη, επομένως είναι πιο κερδοφόρο να τοποθετήσετε τα πιο απαιτητικά δεδομένα όσον αφορά την απόδοση σε αυτά τα κομμάτια, για παράδειγμα, ένα διαμέρισμα για εναλλαγή , ένα διαμέρισμα με συχνά αποκαλούμενα προγράμματα λειτουργικού συστήματος κ.λπ.

1.3.2. Ιεραρχία επιπέδων αφαίρεσης για αναπαράσταση πληροφοριών

Καθώς αναπτύχθηκαν τα λειτουργικά συστήματα και τα μέσα αποθήκευσης, εμφανίστηκε ένα σύστημα πολλαπλών επιπέδων για την οργάνωση των δεδομένων χρήστη. Αυτό οφείλεται στην εισαγωγή ανοιχτών προτύπων για ελεγκτές σκληρού δίσκου και στα πρωτόκολλά τους για αλληλεπίδραση με υπολογιστή, στην πολυπλοκότητα της δομής των ίδιων των δεδομένων, στην εμφάνιση προσβάσιμης τεχνολογίας RAID και σε άλλους λόγους. Αυτή η ενότητα παρέχει πληροφορίες σχετικά με τα διαφορετικά επίπεδα αφαίρεσης.

Το διάγραμμα στάθμης φαίνεται στο Σχ. 2 παρακάτω.

Επίπεδο 1 αντιπροσωπεύει ακατέργαστο χώρο στο δίσκο που περιέχει υπερβολικό αριθμό μπλοκ δεδομένων και επιτρέπει την παρουσία ελαττωματικών. Αυτά είναι μπλοκ τοποθετημένα απευθείας σε μαγνητικά μέσα. Σε αυτό το επίπεδο, έχουν μόνο τις δικές τους ετικέτες διευθύνσεων, αλλά η συνεχής αρίθμησή τους δεν είναι ακόμη δυνατή λόγω του γεγονότος ότι ορισμένα από τα μπλοκ μπορεί να είναι ελαττωματικά. Η λειτουργία σε αυτό το επίπεδο είναι εντελώς κρυμμένη στον ελεγκτή του σκληρού δίσκου και δεν είναι προσβάσιμη από τον χρήστη.

Επίπεδο 2 αντιπροσωπεύει έναν διευθυνσιοδοτούμενο χώρο μπλοκ δεδομένων. Σε αυτό το επίπεδο, η χωρητικότητα του δίσκου αντιστοιχεί στη χωρητικότητα του μέσου που δηλώνεται στο διαβατήριο της συσκευής. Ο διευθυνσιοδοτούμενος χώρος μπλοκ δεν περιέχει πλέον ελαττωματικά μπλοκ, επομένως τα μπλοκ έχουν μοναδικούς γραμμικούς αριθμούς. Αυτοί οι αριθμοί υποδεικνύονται στον ελεγκτή σκληρού δίσκου για λειτουργίες ανάγνωσης-εγγραφής. Τυπικά, η διευθυνσιοδοτούμενη χωρητικότητα ενός δίσκου είναι το 70-90% της πρωτογενούς χωρητικότητας του, που υπολογίζεται από την περιοχή της πλάκας και την πυκνότητα αποθήκευσης πληροφοριών.

Επίπεδο 3 είναι ο χώρος διευθύνσεων ενός σκληρού δίσκου, χωρισμένος σε μη επικαλυπτόμενα τμήματα (partitions). Τα διαμερίσματα είναι ακριβώς όπως ένας ολόκληρος δίσκος στο ότι αποτελούνται από συνεχόμενα μπλοκ. Χάρη σε αυτήν την οργάνωση, για να περιγράψουμε ένα τμήμα, αρκεί να υποδείξουμε την αρχή του τμήματος και το μήκος του σε μπλοκ.

Η κατάτμηση του δίσκου σε διαμερίσματα πραγματοποιείται μέσω προγραμματισμού και περιγράφεται χρησιμοποιώντας έναν πίνακα κατατμήσεων που βρίσκεται στο πρώτο μπλοκ του σκληρού δίσκου. Τα διαμερίσματα σε αυτό το επίπεδο είναι πραγματικά, φυσικά διαμερίσματα και οι διευθύνσεις τους είναι διευθύνσεις στη φυσική συσκευή.

Επίπεδο 4 περιέχει εικονικά διαμερίσματα. Τα εικονικά διαμερίσματα γενικεύουν την ιδέα του διαμερίσματος ενός συνεχόμενου χώρου διευθύνσεων, αλλά μπορούν να δημιουργηθούν από πολλαπλά φυσικά διαμερίσματα ενός ή περισσότερων φυσικών δίσκων. Στο λειτουργικό σύστημα, τέτοιες κατατμήσεις υλοποιούνται εύκολα χρησιμοποιώντας ένα απλό στρώμα φίλτρου, το οποίο, με βάση τη λογική διεύθυνση ενός μπλοκ σε ένα εικονικό διαμέρισμα, υπολογίζει τον αριθμό του μπλοκ και του δίσκου στον οποίο όντως προσπελάζεται. Σε απλά συστήματα επιτραπέζιου υπολογιστή, αυτό το επίπεδο απλώς απουσιάζει (δηλαδή, όλα τα εικονικά διαμερίσματα είναι πάντα ίδια με τα φυσικά διαμερίσματα στο επίπεδο 3), αλλά σε συστήματα που χρησιμοποιούν τεχνολογία RAID, τα εικονικά διαμερίσματα επιτρέπουν σχετικά φθηνά μέσα για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των μεμονωμένων συσκευών. της ταχύτητας πρόσβασης και της αξιοπιστίας της αποθήκευσης πληροφοριών.

Επίπεδο 5 περιέχει συστήματα αρχείων που βρίσκονται σε κατατμήσεις. Σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις, ένα διαμέρισμα περιέχει ακριβώς ένα σύστημα αρχείων. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι, ίσως, το διαμέρισμα ανταλλαγής, το οποίο δεν έχει καθόλου σύστημα αρχείων, και το εκτεταμένο διαμέρισμα, το οποίο μπορεί να περιέχει πολλά συστήματα αρχείων. Τα δύο πρώτα επίπεδα. υλικού, δεν μπορούν να αλλάξουν από τον χρήστη. Τα υπόλοιπα επίπεδα επιτρέπουν τη διαμόρφωση λογισμικού.

Ρύζι. .2 Πολυεπίπεδη οργάνωση σκληρών δίσκων

1.4. Μορφοποίηση σκληρών δίσκων

Για την οργάνωση της αποθήκευσης πληροφοριών, υπάρχουν διάφορα επίπεδα αφαίρεσης - κατάτμησης δίσκου (μορφοποίηση). Διάκριση μεταξύ φυσικής και λογικής μορφοποίησης.

1.4.1. Φυσική μορφοποίηση (χαμηλό επίπεδο)

Η φυσική μορφοποίηση συμβαίνει στα δύο πρώτα επίπεδα της ιεραρχίας του δίσκου, που περιγράφονται στην ενότητα 2.3.2, και συνίσταται στη δημιουργία σημαδιών διεύθυνσης τομέα στο δίσκο, την τοποθέτηση αθροισμάτων ελέγχου και ειδικών πληρωτικών συγχρονισμού μεταξύ τομέων, έτσι ώστε ο ίδιος ο ελεγκτής να μπορεί να κατανοήσει τη ροή των bit που προέρχονται από το δίσκο. Οι χρήστες γενικά δεν χρειάζεται να κάνουν μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου, καθώς οι κατασκευαστές χειρίζονται αυτήν την εργασία. Η ανάγκη για μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου δεν θα πρέπει να προκύψει καθόλου εάν ο δίσκος χρησιμοποιείται σωστά. Ωστόσο, λόγω πιθανής ανισορροπίας των κεφαλών, είναι δυνατή η απώλεια πληροφοριών και, στη συνέχεια, η μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου μπορεί να αποκαταστήσει τη χωρητικότητα του δίσκου.

Η χωρητικότητα των σύγχρονων δίσκων, άρα και η πυκνότητα εγγραφής, είναι τόσο υψηλή που είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί μια ιδανική μαγνητική πλάκα χωρίς ελαττώματα. Αλλά ακόμα κι αν βρεθεί μια τέτοια πλάκα, μπορεί να προκύψουν ελαττώματα κατά τη λειτουργία της. Το να φτιάξεις ένα πιάτο με μεγαλύτερη χωρητικότητα είναι πολύ πιο εύκολο από το να φτιάξεις ένα πιάτο χωρίς ελαττώματα. Για το λόγο αυτό, οι σύγχρονοι δίσκοι έχουν ενσωματωμένους πίνακες προώθησης μπλοκ και μια ειδική λίστα ανταλλακτικών μπλοκ. Τα μπλοκ δέσμευσης διαμορφώνονται με τον ίδιο τρόπο όπως τα κανονικά μπλοκ, αλλά δεν έχουν ρητή διεύθυνση για τον τελικό χρήστη του υπολογιστή. Εάν ο ελεγκτής που είναι ενσωματωμένος στο δίσκο εντοπίσει ένα σφάλμα κατά την εγγραφή ενός συγκεκριμένου μπλοκ, θα το ανακατευθύνει σε μια νέα τοποθεσία που έχει επιλεγεί από τη λίστα επιφύλαξης. Σε αυτήν την περίπτωση, η εφεδρική μονάδα λαμβάνει τον αριθμό της μονάδας που απέτυχε.

Υποστήριξη σύγχρονων ελεγκτών σκληρού δίσκου SMART τεχνολογία , η ουσία του οποίου είναι η εξής. Ο ελεγκτής παρακολουθεί τον αριθμό των μπλοκ που προωθήθηκαν και τον αριθμό των περιστροφών του δίσκου που έγιναν από την έναρξή του. Δεδομένου ότι ο δίσκος περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα, ο αριθμός των στροφών είναι μονάδα μέτρησης για το χρόνο δίσκου (ο δίσκος δεν έχει ενσωματωμένο ρολόι). Με βάση αυτά τα δεδομένα, μπορείτε να υπολογίσετε τον ρυθμό με τον οποίο εξαντλείται το απόθεμα και να κάνετε προβλέψεις για το πότε θα αποτύχει ο δίσκος. Έτσι, ο δίσκος σάς επιτρέπει να ελέγχετε έξυπνα το χρόνο μεταξύ των αποτυχιών. Το λειτουργικό σύστημα μπορεί να παρακολουθεί τη δυναμική των αλλαγών στις παραμέτρους του σκληρού δίσκου και να προειδοποιεί τον χρήστη για την αποτυχία του δίσκου εκ των προτέρων, όταν οι πληροφορίες μπορούν ακόμα να αποθηκευτούν.

Αν και η χρήση εφεδρικών μπλοκ βελτιώνει την απόδοση του δίσκου, πρέπει να θυμόμαστε ότι το εφεδρικό μπλοκ θα χρησιμοποιηθεί μόνο όταν ο ελεγκτής υποδείξει ότι το μπλοκ απέτυχε. Σε αυτήν την περίπτωση, στην περίπτωση εγγραφής, δεν θα υπάρξει απώλεια πληροφοριών, αλλά στην περίπτωση ανάγνωσης, οι πληροφορίες που λείπουν δεν μπορούν να αποκατασταθούν από το μπλοκ αντιγράφων ασφαλείας. Αυτό θα εισάγει πιθανά σφάλματα σε υψηλότερο επίπεδο, με αποτέλεσμα κατεστραμμένα αρχεία και πιθανώς σφάλματα λογισμικού.

1.4.2. Λογική μορφοποίηση

Σε υψηλότερο επίπεδο, η μονάδα δίσκου πρέπει να είναι λογικά διαμορφωμένη. Η λογική μορφοποίηση εμφανίζεται στο επίπεδο 5 της ιεραρχίας και συνίσταται στη δημιουργία ενός συστήματος αρχείων, επιτυγχάνοντας έτσι μια υψηλότερη οργάνωση πληροφοριών. Τα αρχεία έχουν συμβολικά ονόματα, επιτρέποντας σε προγράμματα και χρήστες να δομούν πληροφορίες, να αναζητούν πληροφορίες πιο γρήγορα και επίσης να διαχειρίζονται την ασφάλεια πρόσβασης σε πληροφορίες.

Συνήθως, η μορφοποίηση είναι μια λειτουργία που εκτελείται από το βοηθητικό πρόγραμμα μορφοποίησης στο DOS ή τα Windows ή από ένα βοηθητικό πρόγραμμα όπως το dinit στο UNIX. Αυτά τα βοηθητικά προγράμματα ελέγχουν τα μπλοκ δίσκων για δυνατότητα συντήρησης και, με βάση αυτά τα δεδομένα, δημιουργούν έναν χάρτη ελεύθερων μπλοκ διαμερισμάτων κατάλληλα για αποθήκευση πληροφοριών. Επιπλέον, δημιουργούν έναν ριζικό κατάλογο και ένα λεγόμενο superblock, το οποίο περιέχει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες που απαιτούνται για την εργασία με το σύστημα αρχείων. Το superblock βρίσκεται συνήθως είτε στο πρώτο μπλοκ του διαμερίσματος (μαζί με τον bootloader του λειτουργικού συστήματος), είτε σε άλλο μπλοκ, η θέση του οποίου είναι σταθερή σε σχέση με την αρχή του διαμερίσματος. Όταν εκκινείται το λειτουργικό σύστημα, το πρόγραμμα οδήγησης συστήματος αρχείων διαβάζει το superblock στη μνήμη. Με βάση τις πληροφορίες που λαμβάνονται από αυτό, υπολογίζει τη θέση του δίσκου του ριζικού καταλόγου και όλα τα δεδομένα χρήστη. Περαιτέρω πρόσβαση στο δίσκο γίνεται από προγράμματα μέσω του υποσυστήματος αρχείων OS.

Κατά τη διαδικασία μορφοποίησης, μπορείτε να αντιστοιχίσετε ένα συμβολικό όνομα σε ένα διαμέρισμα - μια ετικέτα τόμου. Χρησιμεύει στον πιο εύκολο εντοπισμό μιας λογικής μονάδας δίσκου μεταξύ του συστήματος αρχείων μεταξύ άλλων λογικών μονάδων δίσκου.

Η λογική μορφοποίηση εφαρμόζεται στο διαμέρισμα του δίσκου. Το σύστημα αρχείων που δημιουργείται σε ένα διαμέρισμα συνήθως ταυτίζεται με το ίδιο το διαμέρισμα. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Το γεγονός είναι ότι οι πληροφορίες σχετικά με τη θέση του διαμερίσματος στο δίσκο αποθηκεύονται στο superblock, ανεξάρτητα από τον πίνακα διαμερισμάτων που βρίσκεται στο MBR. Όταν δημιουργείται ένα superblock κατά τη διαδικασία μορφοποίησης, πληροφορίες από τον πίνακα διαμερισμάτων σχετικά με τη θέση και το μήκος του διαμερίσματος που διαμορφώνεται μεταφέρονται στο superblock. Αυτό συμβαίνει επειδή το λειτουργικό σύστημα παίρνει όλα τα δεδομένα για την εργασία με το διαμέρισμα από το superblock και όχι από τον πίνακα κατατμήσεων. Επομένως, όταν αλλάζετε τις παραμέτρους ενός διαμερίσματος σε έναν πίνακα, το σύστημα αρχείων δεν θα αντιληφθεί αυτήν την αλλαγή. Έτσι, τα περιεχόμενα του πίνακα διαμερισμάτων μπορεί να μην αντιστοιχούν στο σύστημα αρχείων, αν το σκεφτείτε ως σύστημα δείκτη για να βρείτε τα απαραίτητα αρχεία ή ένα νέο μέρος για να γράψετε νέα.

1.5. Ενότητες

Για την οργάνωση λειτουργικών συστημάτων, ο χώρος διευθύνσεων του δίσκου των μπλοκ χωρίζεται σε μέρη που ονομάζονται τμήματα. Τα διαμερίσματα είναι ακριβώς όπως ένας ολόκληρος δίσκος στο ότι αποτελούνται από συνεχόμενα μπλοκ. Χάρη σε αυτήν την οργάνωση, για να περιγράψουμε ένα τμήμα, αρκεί να υποδείξουμε την αρχή του τμήματος και το μήκος του σε μπλοκ. Το επίπεδο των φυσικών κατατμήσεων (επίπεδο 3 στην ιεραρχία) προέκυψε κατά την ιστορική εξέλιξη. Οι πρώτοι σκληροί δίσκοι δεν είχαν κατατμήσεις.

Οι σκληροί δίσκοι ήταν ακριβώς ίδιοι με τις δισκέτες καθώς περιείχαν μόνο ένα σύστημα αρχείων. Εκείνες τις μέρες, το FAT12 ήταν ουσιαστικά το μόνο σύστημα αρχείων για υπολογιστές. Σχεδιάστηκε μόνο για 4096 συμπλέγματα και μπορούσε να καλύψει από 2 έως 32 MB χώρου διευθύνσεων στο δίσκο, κάτι που σύντομα οδήγησε σε προβλήματα επειδή οι σκληροί δίσκοι βελτιώνονταν συνεχώς. Η απλούστερη διέξοδος από αυτή την κατάσταση ήταν η εφεύρεση των ψευδοφυσικών δίσκων. ενότητες. Κάθε διαμέρισμα θα μπορούσε να περιέχει ένα σύστημα αρχείων FAT12. Ωστόσο, αυτό απαιτούσε να προσδιορίζεται για κάθε διαμέρισμα η θέση του στο δίσκο και να μεταφράζονται οι λογικές διευθύνσεις των μπλοκ εντός του διαμερίσματος σε απόλυτες διευθύνσεις μπλοκ. Μπορούμε να κρίνουμε το χρονοδιάγραμμα αυτής της μετάβασης από την αυξανόμενη πολυπλοκότητα της δομής superblock των συστημάτων αρχείων FAT. Αυτό συνέβη κάπου με την έκδοση DOS 2.13, η οποία προφανώς αντιστοιχεί στο τέλος του καλοκαιριού του 1983.

Τραπέζι χωρισμάτων.Η εμφάνιση των κατατμήσεων οδήγησε στην εφεύρεση του πίνακα κατατμήσεων. Ένας πίνακας διαμερισμάτων περιγράφει έως και τέσσερα διαμερίσματα σε έναν δίσκο. Τοποθετήσαμε αυτόν τον πίνακα στο πρώτο μπλοκ του δίσκου, καθώς αυτός ήταν ο μόνος τρόπος για να τον κάνουμε εύκολα προσβάσιμο κατά τη διαδικασία εκκίνησης. Μετά από αυτή την επιπλοκή της δομής, το πρώτο μπλοκ του δίσκου ονομάστηκε Master Boot Record ( MBR - Master Boot Record).

Ο περιορισμός του πίνακα διαμερισμάτων σε μόνο τέσσερα διαμερίσματα αποδείχθηκε άβολος με την πάροδο του χρόνου. Για το λόγο αυτό εμφανίστηκε η διαίρεση των τμημάτων σε πρωτεύοντα και εκτεταμένα τμήματα. Σήμερα, η διαίρεση ενός σκληρού δίσκου σε διαμερίσματα είναι μια τυπική και υποχρεωτική διαδικασία. Είναι αδύνατο να χρησιμοποιήσετε δίσκους χωρίς διαχωρισμό. Η ανάγκη διαχωρισμού του δίσκου σε πολλά διαμερίσματα οφείλεται στους ακόλουθους λόγους:

-Εγκατάσταση περισσότερων του ενός λειτουργικών συστημάτων σε έναν σκληρό δίσκο.

-Αύξηση της αποτελεσματικότητας της χρήσης χώρου στο δίσκο.

-Διαχείριση της ορατότητας των αρχείων για διαφορετικούς χρήστες. (Προστασία από τρίτους χρήστες, ιούς και αποτυχίες προγραμμάτων).

-Απομόνωση διαφορετικών τύπων δεδομένων για ευκολότερη και ταχύτερη αρχειοθέτηση και ανάκτηση.

Τα διαμερίσματα δημιουργούνται από το πρόγραμμα fdisk, το όνομα του οποίου είναι τυπικό για όλα σχεδόν τα λειτουργικά συστήματα. Για παράδειγμα, βοηθητικά προγράμματα όπως Partition Magic και SyMon περιέχουν τα δικά τους εργαλεία για τη δημιουργία και την εργασία με κατατμήσεις, σημαντικά ανώτερα από τις δυνατότητες του κανονικού fdisk.

1.5.1. Κύρια χωρίσματα

Τα κύρια διαμερίσματα ονομάζονται έτσι επειδή οι λαβές τους βρίσκονται απευθείας στο MBR. Τα κύρια διαμερίσματα περιγράφουν συστήματα αρχείων, καθώς και ειδικά διαμερίσματα ανταλλαγής και πρόσθετα διαμερίσματα. Ο υπολογιστής μπορεί να εκκινήσει μόνο από κύρια διαμερίσματα για όλα τα συστήματα της Microsoft και για τα περισσότερα λειτουργικά συστήματα άλλων κατασκευαστών.

1.5.2. Πρόσθετες (εκτεταμένες) ενότητες

Ένα πρόσθετο διαμέρισμα είναι ένας ειδικός τύπος πρωτεύοντος διαμερίσματος. Δεν περιέχει απευθείας το σύστημα αρχείων. Αντίθετα, αποθηκεύει έναν εκτεταμένο πίνακα διαμερισμάτων. Μια κατά προσέγγιση τοπολογία φαίνεται στο σχήμα.

Ρύζι. 3 Εσωτερική δομή του εκτεταμένου διαμερίσματος

Το πρώτο μπλοκ του εκτεταμένου διαμερίσματος αποθηκεύει έναν πίνακα διαμερισμάτων παρόμοιο με τον πίνακα διαμερισμάτων MBR (η μορφή του είναι απολύτως η ίδια όπως στο MBR, βλ. ενότητα 2.8.1). Η πρώτη καταχώρηση σε αυτόν τον πίνακα περιγράφει κάποια υποενότητα σχετικά με τη θέση αυτού του ίδιου του πίνακα διαμερισμάτων και η δεύτερη δεν περιγράφει το διαμέρισμα, αλλά είναι ένας απόλυτος σύνδεσμος (σε σχέση με την αρχή ολόκληρου του δίσκου) με τον επόμενο εκτεταμένο πίνακα κατατμήσεων. Τα περισσότερα προγράμματα συστήματος απαιτούν ότι:

-Κάθε τραπέζι διαχωρισμού βρισκόταν στο πρώτο μπλοκ κυλίνδρων.

-Κάθε εκτεταμένος πίνακας διαμερισμάτων περιείχε μόνο μία λαβή κατατμήσεων και έναν σύνδεσμο προς τον επόμενο εκτεταμένο πίνακα διαμερισμάτων.

-Κάθε επόμενος εκτεταμένος πίνακας διαμερισμάτων βρισκόταν πιο μακριά από την αρχή του δίσκου από τον προηγούμενο.

-Το διαμέρισμα που περιγράφεται στον εκτεταμένο πίνακα διαμερισμάτων βρισκόταν αμέσως μετά από αυτό, συνήθως στην αρχή του επόμενου κομματιού.

Έτσι, μια πρόσθετη ενότητα περιγράφει την αλυσίδα των τμημάτων που περιέχεται εξ ολοκλήρου μέσα σε αυτήν. Ωστόσο, αυτή η αλυσίδα χωρίς το πρώτο διαμέρισμα μπορεί να αντιμετωπιστεί ως εκτεταμένη κατάτμηση με λιγότερα υποδιαμερίσματα, χωρίς να απαιτούνται αλλαγές στους πίνακες εκτεταμένων διαμερισμάτων που βρίσκονται αμέσως πριν από τις υπόλοιπες υποδιαιρέσεις.

1.5.3. Υποενότητες της πρόσθετης ενότητας

Οι υποενότητες του πρόσθετου διαμερίσματος είναι εντελώς παρόμοιες με τις κύριες κατατμήσεις. Μπορούν να περιέχουν συστήματα αρχείων και να χρησιμεύουν για εναλλαγή. Δεν μπορούν να ευθυγραμμιστούν πλήρως με το όριο του κυλίνδρου, καθώς προηγείται ένας εκτεταμένος πίνακας διαμερισμάτων για τον οποίο έχει δεσμευτεί ολόκληρη η διαδρομή. Επομένως, ξεκινούν από τον πρώτο τομέα του πρώτου κομματιού του δίσκου.

Υπάρχει σύγχυση μεταξύ των εκτεταμένων υποδιαμερισμάτων και των λογικών μονάδων δίσκου. Η σύγχυση προέρχεται από το βοηθητικό πρόγραμμα fdisk. Αυτό το βοηθητικό πρόγραμμα δημιουργεί υποδιαιρέσεις σε ένα πρόσθετο διαμέρισμα και τα ονομάζει λογικές μονάδες δίσκου. Ωστόσο, ένας λογικός δίσκος είναι ένα διαμορφωμένο διαμέρισμα που περιέχει το σύστημα αρχείων FAT, NTFS ή HPFS, δηλαδή κατανοητό από το λειτουργικό σύστημα. Αλλά δεν απαιτείται κάθε υποενότητα να περιέχει ακριβώς ένα τέτοιο σύστημα.

1.5.4. Αλλαγή μεγέθους κατατμήσεων.

Το μέγεθος του διαμερίσματος αποθηκεύεται στο φυσικό επίπεδο σε δύο σημεία:

-στον πίνακα κατατμήσεων, κύριο (MBR) ή κάποιο εκτεταμένο.

-σε ένα superblock του συστήματος αρχείων.

Έτσι, η κύρια δυσκολία κατά την αλλαγή μεγέθους ενός διαμερίσματος είναι ο συγχρονισμός αυτών των αλλαγών. Η αλλαγή του μεγέθους σε ένα μόνο μέρος δεν αρκεί. Το σύστημα αρχείων δεν προσαρμόζεται ποτέ στο μέγεθος του διαμερίσματος μετά τη λογική μορφοποίηση του δίσκου. Τα αρχεία εκχωρούνται πάντα σε χώρο στο δίσκο, το μήκος του οποίου καθορίζεται από το superblock του συστήματος αρχείων. Επομένως, εάν παραβιαστεί η ισότητα των τιμών του μήκους του διαμερίσματος από το superblock και τον πίνακα διαμερισμάτων, υπάρχει κίνδυνος να διασταυρωθούν διαφορετικά συστήματα αρχείων στο δίσκο και αυτό, αργά ή γρήγορα, θα οδηγήσει σε καταστροφή του αρχείου.

Η αλλαγή του μεγέθους ενός διαμορφωμένου διαμερίσματος πρέπει να γίνει χρησιμοποιώντας ειδικά προγράμματα. Αυτά τα προγράμματα κατανοούν το σύστημα αρχείων, διαγιγνώσκουν εάν το τμήμα του διαμερίσματος που υποτίθεται ότι θα διαγραφεί περιέχει αρχεία, τα μετακινούν σε άλλη θέση, συντομεύουν ή επιμηκύνουν δομές υπηρεσιών όπως FAT, MFT ή inode. Μόνο αφού προσαρμοστούν οι δομές ελέγχου του συστήματος αρχείων στη νέα τιμή του μεγέθους του, αυτή η νέα τιμή μπορεί να τοποθετηθεί στο superblock και στη συνέχεια στον πίνακα διαμερισμάτων.

Η αλλαγή ενός μη μορφοποιημένου διαμερίσματος είναι πολύ πιο εύκολη. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει σύστημα αρχείων εκεί, δεν υπάρχει superblock και απλά πρέπει να αλλάξετε τις τιμές στους πίνακες διαμερισμάτων.

1.6. Συστήματα αρχείων

Από τη σκοπιά ενός σκληρού δίσκου, ένα σύστημα αρχείων θα πρέπει να νοείται ως ένα σύστημα για την κατάτμηση ενός διαμερίσματος σε μπλοκ υπηρεσίας και χρήστη για την ομαλή αποθήκευση πληροφοριών. Τα μπλοκ υπηρεσιών περιγράφουν την κατάσταση των μπλοκ χρηστών, τα οποία μπορούν να καταληφθούν από αρχεία ή δωρεάν. Οι εργασίες του συστήματος αρχείων περιλαμβάνουν:

-Διαχειριστείτε την κατανομή των δωρεάν μπλοκ για νέα αρχεία

-Διαχείριση καταλόγων και ονομάτων αρχείων και συνδέσμων

-Αναζήτηση περιεχομένων του αρχείου με βάση το όνομα.

Διαφορετικά συστήματα αρχείων υλοποιούν τις παραπάνω λειτουργίες με διαφορετικούς βαθμούς αποτελεσματικότητας και υποστηρίζονται επίσης από διαφορετικά συστήματα αρχείων. Τα συστήματα αρχείων που συναντώνται πιο συχνά παρατίθενται παρακάτω.

1.6.1. FAT16

Αυτό το σύστημα αρχείων είναι ένα από τα παλαιότερα συστήματα που χρησιμοποιούνται ακόμη σήμερα. Η υποστήριξή του εφαρμόζεται στα περισσότερα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα: DOS, Windows 95/98/ME, Windows NT /2000/ XP, OS /2, Linux, QNX, FreeBSD και άλλα.

Το όνομα του συστήματος αρχείων προέρχεται από το όνομα του κύριου στοιχείου ελέγχου του. Πίνακας κατανομής αρχείων. Η μονάδα τοποθέτησης δεδομένων είναι το σύμπλεγμα. μια συλλογή από πολλά συνεχόμενα μπλοκ δίσκων. Το μέγεθος του συμπλέγματος μπορεί να είναι 1, 2, 4, 8, 16, 32 ή 64 μπλοκ. Τα αρχεία είναι αλυσίδες από συμπλέγματα. Ο πίνακας εκχώρησης αρχείων περιγράφει τις αλυσίδες συμπλεγμάτων που ανήκουν σε κάθε αρχείο. Κάθε σύμπλεγμα μπορεί να ανήκει το πολύ σε ένα αρχείο.

Ο αριθμός 16 στο όνομα του συστήματος αρχείων υποδεικνύει τον αριθμό των δυαδικών ψηφίων που έχουν εκχωρηθεί για την αποθήκευση του αριθμού συμπλέγματος στον πίνακα εκχώρησης αρχείων. Το FAT16 επιτρέπει έως και 65525 συμπλέγματα σε έναν δίσκο, το μέγεθος των οποίων μπορεί να είναι από 512 έως 32768 byte. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε λογικούς δίσκους μεγέθους έως 2 GB. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του δίσκου, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του συμπλέγματος που απαιτείται.

Σε γενικές γραμμές, τα μεγάλα συμπλέγματα μειώνουν την απόδοση του χώρου στο δίσκο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πολλά αρχεία είναι σύντομα και κάποιος χώρος στο σύμπλεγμα σπαταλάται. Για μεγαλύτερη αξιοπιστία, δύο αντίγραφα FAT αποθηκεύονται στο δίσκο. Κάθε αλλαγή στην τοποθέτηση του αρχείου αντικατοπτρίζεται και στους δύο πίνακες ταυτόχρονα. Η αναντιστοιχία μεταξύ αυτών των πινάκων είναι σφάλμα. Εάν παρουσιαστεί μια ασυμφωνία, δεν υπάρχει αποδεδειγμένος τρόπος να προσδιοριστεί ποιος πίνακας περιέχει πιο σωστές πληροφορίες. Επομένως, η ύπαρξη δύο αντιγράφων δικαιολογείται μόνο σε μια κατάσταση όπου ένα από τα αντίγραφα απλά δεν μπορεί να διαβαστεί φυσικά από το δίσκο. Αυτή η κατάσταση είναι εξαιρετικά απίθανη για σκληρούς δίσκους και είναι δυνατή μόνο για δισκέτες. Στην πραγματικότητα, η ανάπτυξη των συστημάτων FAT ξεκίνησε με το σύστημα FAT12, το οποίο εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για δισκέτες. Στην περίπτωση δισκέτας, η φυσική αποτυχία ενός μπλοκ που ανήκει σε ένα αντίγραφο του FAT δεν σχετίζεται σε καμία περίπτωση με την αποτυχία ενός μπλοκ του δεύτερου αντιγράφου, επομένως η ύπαρξη δύο αντιγράφων είναι δικαιολογημένη. Οποιοδήποτε σφάλμα λογισμικού κατά την τροποποίηση του FAT εμφανίζεται συνήθως συγχρονισμένα και στα δύο αντίγραφα. Σε κάθε περίπτωση, εάν και τα δύο αντίγραφα του FAT διαβαστούν σωστά, υπάρχει πρόβλημα επιλογής του σωστού αντιγράφου.

Η τοπολογία του συστήματος αρχείων FAT16 φαίνεται στην Εικ. 4.

Ρύζι. 4 Τοπολογία διαμερισμάτων FAT16

Τα συμπλέγματα χρηστών βρίσκονται ακριβώς πίσω από τον ριζικό κατάλογο, το μέγεθος του οποίου ορίζεται κατά τη μορφοποίηση και δεν αλλάζει στη συνέχεια από το λειτουργικό σύστημα.

1.6.2. FAT32

Το σύστημα FAT32 είναι μια εξέλιξη του συστήματος FAT. Ο αριθμός των bit που κωδικοποιούν τον αριθμό του συμπλέγματος έχει αυξηθεί σε 32. Ως αποτέλεσμα, το FAT32 μπορεί να περιέχει σχεδόν 65.000 φορές περισσότερα συμπλέγματα από το σύστημα FAT16. Ακόμη και με μικρό μέγεθος συμπλέγματος, μπορούν να μορφοποιηθούν κατατμήσεις μεγέθους έως 2 TB για αυτό το σύστημα αρχείων. Επιπλέον, το σύστημα FAT32 έχει μια εφεδρική εγγραφή εκκίνησης και επιτρέπει μια τυχαία τοποθεσία του ριζικού καταλόγου.

Το σύστημα FAT32 είναι διαθέσιμο για χρήση ξεκινώντας από τα Windows 95 OEM Release 2, σε Windows 98, ME και επίσης σε Windows 2000, XP. MS-DOS, Windows 3.1, Windows NT 3.51/4.0, οι πρώιμες εκδόσεις των Windows 95 δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν το FAT32.

Ρύζι. 5 Τοπολογία διαμερισμάτων FAT32

Σε αντίθεση με το FAT16, στο FAT32 ο ριζικός κατάλογος βρίσκεται σε συμπλέγματα, όπως και άλλα αρχεία. Η εγγραφή εκκίνησης περιέχει έναν σύνδεσμο προς το πρώτο σύμπλεγμα.

1.6.3. NTFS

Το σύστημα αρχείων NTFS είναι πιο περίπλοκο από τα συστήματα FAT. Για να δουλέψετε μαζί του, απαιτείται περισσότερη μνήμη RAM, επομένως η χρήση της αρχίζει να δικαιολογείται μόνο σε σχετικά παραγωγικά συστήματα που απαιτούν υψηλή αξιοπιστία. Το NTFS χρησιμοποιείται στα λειτουργικά συστήματα Windows NT, Windows 2000 και Windows XP. Δεν συνιστάται η μορφοποίηση κατατμήσεων μικρότερων από 400 MB για NTFS, επειδή ένα σημαντικό μέρος του χώρου «σπαταλάται» στις δομές δεδομένων υπηρεσίας.

Στην καρδιά του NTFS βρίσκεται μια δομή δεδομένων που ονομάζεται MFT (Master File Table). Το MFT είναι επίσης ένα αρχείο συστήματος που αποθηκεύει εγγραφές σχετικά με άλλα αρχεία. Κάθε καταχώρηση αρχείου έχει ένα σταθερό μήκος. Η εγγραφή περιέχει ορισμένες σταθερές πληροφορίες κοινές για όλα τα αρχεία, καθώς καιχαρακτηριστικά αρχείου , που περιγράφουν το όνομα του αρχείου, τη θέση των δεδομένων του, την ώρα και την ημερομηνία δημιουργίας κ.λπ. Κάθε αρχείο περιγράφεται από έναν μόνο αριθμό, ο οποίος είναι ένα ευρετήριο στον πίνακα MFT.

Όπως τα συστήματα FAT, τα συστήματα NTFS αποτελούνται από συμπλέγματα. Ωστόσο, έχουν γίνει αρκετές βελτιώσεις σε σχέση με το FAT. Τα συμπλέγματα μπορούν να έχουν οποιοδήποτε μέγεθος τομέα που είναι πολλαπλάσιο της ισχύος του 2, ανεξάρτητα από το μέγεθος του διαμερίσματος. Τα συμπλέγματα γεμίζουν ολόκληρο το διαμέρισμα, δηλαδή ο αριθμός συμπλέγματος 0 ξεκινά αμέσως στην αρχή του διαμερίσματος. Έτσι, με βάση τον αριθμό του συμπλέγματος και το μέγεθός του, η θέση οποιουδήποτε συμπλέγματος στο δίσκο υπολογίζεται μοναδικά.

Το σύστημα NTFS επιτρέπει την κρυπτογράφηση αρχείων, την αποθήκευση τους σε συμπιεσμένη μορφή, την καταγραφή λειτουργιών αρχείων και την ευρετηρίαση αρχείων σε καταλόγους με ένα αυθαίρετο χαρακτηριστικό, και όχι μόνο με το όνομα. Η εύρεση ενός αρχείου σε έναν κατάλογο είναι μια πιο βελτιωμένη λειτουργία από ότι στα συστήματα FAT.

Ρύζι. 6 Τοπολογία διαμερισμάτων NTFS

Το μειονέκτημα του NTFS είναι ότι το MFT είναι μια ζωτικής σημασίας δομή, η βλάβη της οποίας καθιστά εντελώς αδύνατη την ανάκτηση αρχείων, ακόμη και αν δεν είναι κατακερματισμένα. Η καταχώρηση καταλόγου απλώς αναφέρεται σε μια καταχώρηση MFT που περιέχει τη θέση του δίσκου του αρχείου ως χαρακτηριστικό. Το σύστημα FAT, αν και πιο πρωτόγονο, επιτρέπει την επαναφορά ενός μη κατακερματισμένου αρχείου από μια καταχώρηση καταλόγου που υποδεικνύει άμεσα το πρώτο σύμπλεγμα του αρχείου και το μέγεθός του.

1.6.4. HPFS

Αυτό το σύστημα αρχείων αναπτύχθηκε από την IBM και είναι μακρινός συγγενής του NTFS. Χρησιμοποιείται κυρίως στο λειτουργικό σύστημα OS/2, αλλά υποστηρίζεται επίσης σε παλαιότερες εκδόσεις των Windows NT.

Το HPFS έχει καλύτερα χαρακτηριστικά από το FAT· οι κατάλογοι παρουσιάζονται με τη μορφή δέντρου, το οποίο σας επιτρέπει να αναζητάτε γρήγορα τα απαραίτητα αρχεία σε μεγάλους καταλόγους, καθώς και να ταξινομείτε τα αρχεία με το όνομα. Δεν υπάρχουν συμπλέγματα σε αυτό το σύστημα αρχείων, ο ελεύθερος χώρος κατανέμεται ανά τομέα. Ολόκληρο το διαμέρισμα χωρίζεται σε τμήματα των 8MB, ο ελεύθερος χώρος σε κάθε ενότητα περιγράφεται από ένα bitmap. Αυτό διευκολύνει την κατανομή χώρου για αρχεία, αφού χρειάζεται μόνο να μετακινήσετε το κεφάλι σας στο πλησιέστερο bitmap και όχι στην αρχή του δίσκου, όπως στο σύστημα FAT.

1.6.5. Ext2fs

Αυτό το σύστημα αρχείων χρησιμοποιείται ως το κύριο σύστημα αρχείων για Linux.

1.7. Τοποθέτηση συστημάτων αρχείων

Κάθε αρχείο που είναι αποθηκευμένο στο δίσκο έχει το δικό του όνομα. Γνωρίζοντας το όνομα, οι χρήστες μπορούν να εργαστούν με τα δεδομένα που περιέχονται στο αρχείο υποδεικνύοντάς το σε προγράμματα. Δεδομένου ότι τα αρχεία είναι συνήθως τακτοποιημένα με τάξη με τη μορφή ενός δέντρου καταλόγων ή φακέλων, κάθε αρχείο έχει ένα πλήρες όνομα που υποδεικνύει τη θέση του από τη ρίζα του δέντρου. Κάθε διαμέρισμα δίσκου, μορφοποιημένο κάτω από ένα συγκεκριμένο σύστημα αρχείων, περιέχει έναν ριζικό κατάλογο και περιγράφει το τμήμα του μελλοντικού συστήματος αρχείων που είναι διαθέσιμο στον χρήστη. Για να μπορέσει το λειτουργικό σύστημα να βρει τα αρχεία του χρήστη, απαιτεί το ακριβές όνομα του αρχείου.

Έτσι, το όνομα αρχείου αποτελείται από το όνομα της ενότητας του και το όνομά του μέσα σε αυτήν την ενότητα. Αυτό ισχύει για οποιοδήποτε σύστημα αρχείων. Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα DOS, για να καθορίσετε την ακριβή θέση του αρχείου autoexec.bat, πρέπει να καθορίσετε C:\autoexec.bat. Σε αυτήν την περίπτωση, το όνομα C: υποδηλώνει την ενότητα και το όνομα είναι \autoexec.bat . το όνομα του αρχείου μέσα σε αυτό.

Η λειτουργία της εκχώρησης ενός συμβολικού ονόματος σε ένα διαμέρισμα που περιέχει ένα σύστημα αρχείων ονομάζεται προσάρτηση. Η τοποθέτηση πραγματοποιείται όταν ξεκινά το λειτουργικό σύστημα και η εργασία με αρχεία ξεκινά με αυτήν τη λειτουργία.

Ιστορικά, η τοποθέτηση συστημάτων αρχείων εμφανίστηκε σε συστήματα unix, όπου το σύστημα αρχείων είναι πολύ ευέλικτο. Ολόκληρο το σύστημα αρχείων έχει έναν μόνο ριζικό κατάλογο και τα ονόματα αρχείων δεν συνδέονται αυστηρά με συγκεκριμένες φυσικές συσκευές. Εκτός από τη λειτουργία στερέωσης, υπάρχει μια λειτουργία αποπροσάρτησης ζεύξης. Και οι δύο λειτουργίες είναι διαθέσιμες στον χρήστη κατά τη λειτουργία και όχι μόνο κατά την εκκίνηση του λειτουργικού συστήματος. Ο χρήστης μπορεί να ορίσει ανεξάρτητα σημεία προσάρτησης, έτσι τα ονόματα αρχείων παραμένουν αμετάβλητα όταν αλλάζει ο αριθμός των φυσικών δίσκων στο σύστημα. Επιπλέον, ακόμα κι αν κατά τη διαδικασία αλλαγής της διαμόρφωσης του υπολογιστή τα αρχεία αποδειχθούν απρόσιτα ή έχουν αλλάξει ονόματα, ο χρήστης μπορεί πάντα να αποσυνδέσει μέρος του συστήματος αρχείων και να το προσαρτήσει στη σωστή θέση στην ιεραρχία των αρχείων.

Τα λειτουργικά συστήματα της Microsoft δεν έχουν τέτοια ευελιξία. Τα ονόματα αρχείων δεν ξεκινούν από μια κοινή ρίζα, αλλά από το όνομα της μονάδας δίσκου στην οποία βρίσκονται. Η λειτουργία προσάρτησης εκτελείται από το σύστημα μία φορά κατά την εκκίνηση και τα ονόματα των σημείων προσάρτησης, δηλαδή τα ονόματα των δίσκων, εκχωρούνται από το σύστημα με άκαμπτο τρόπο, συνδεδεμένα με τη διαμόρφωση των συσκευών υλικού. Αυτό δημιουργεί σημαντική ταλαιπωρία στην εργασία με αρχεία, καθώς σχεδόν οποιαδήποτε προσθήκη ή αφαίρεση φυσικών δίσκων οδηγεί σε αλλαγές στα σημεία προσάρτησης των υπόλοιπων δίσκων εν αγνοία του χρήστη.

Η αλλαγή ονομάτων μονάδων δίσκου συχνά διακόπτει τις διαδρομές για προγράμματα που δεν βρίσκονται στη μονάδα δίσκου C:.

Στα συστήματα Microsoft Windows NT/2000/XP, οι δίσκοι τοποθετούνται κατά την εκκίνηση του υπολογιστή, αλλά επιτρέπουν την εκ νέου αντιστοίχιση ονομάτων δίσκων, με εξαίρεση τη δισκέτα εκκίνησης. Αυτό σας επιτρέπει να αποφύγετε εν μέρει τα προβλήματα που σχετίζονται με την αλλαγή της διαμόρφωσης, αν και στην πράξη είναι αρκετά ενοχλητικό.

1.7.1. Σειρά ονομασίας μονάδας δίσκου

Κατά τη φόρτωση λειτουργικών συστημάτων της Microsoft, τα διαμερίσματα (τόσο τα κύρια όσο και τα πρόσθετα υποδιαμερίσματα) λειτουργούν ως φορείς λογικών δίσκων, επομένως το λειτουργικό σύστημα τους εκχωρεί αλφαβητικά ονόματα συσκευών. Η προσθήκη νέων σκληρών δίσκων στο σύστημα ή η αφαίρεση των υπαρχόντων επηρεάζει τη σειρά με την οποία εκχωρούνται τα γράμματα σε διαφορετικές λογικές μονάδες δίσκου, κάτι που συχνά οδηγεί σε ανεπιθύμητα αποτελέσματα.

Οι ρυθμίσεις πολλών προγραμμάτων περιέχουν πλήρεις διαδρομές προς ορισμένα αρχεία, δηλαδή συνδέονται με ορισμένες λογικές μονάδες δίσκου. Όταν αλλάζετε ονόματα γραμμάτων μονάδας δίσκου, οι ρυθμίσεις είναι εσφαλμένες, καθιστώντας αδύνατη την εργασία με προγράμματα.

DOS, Windows 3.x, Windows 95/98/ME, OS/2

Αυτά τα λειτουργικά συστήματα εκχωρούν ονόματα μονάδων δίσκου με αυστηρό τρόπο με βάση τις υπάρχουσες μονάδες δίσκου και τους τύπους κατατμήσεων σε αυτές. Οι κανόνες για την εκχώρηση κατατμήσεων είναι οι εξής:

1. Τα ονόματα εκχωρούνται σε όλα τα αναγνωρισμένα ενεργά κύρια διαμερίσματα, με τη σειρά των φυσικών δίσκων.

2. Τα ονόματα εκχωρούνται σε όλους τους αναγνωρισμένους δίσκους που βρίσκονται μέσα σε εκτεταμένα διαμερίσματα. Τα εκτεταμένα διαμερίσματα ταξινομούνται με τη σειρά των φυσικών δίσκων.

3. Τα ονόματα εκχωρούνται σε όλα τα υπόλοιπα κύρια διαμερίσματα, με τη σειρά των φυσικών δίσκων.

Επομένως, η αλλαγή του αριθμού των φυσικών δίσκων μπορεί να προκαλέσει τη μετατόπιση των γραμμάτων που έχουν εκχωρηθεί στους λογικούς δίσκους. Η μετατόπιση γραμμάτων μπορεί επίσης να συμβεί εάν προστεθεί ή διαγραφεί ένα νέο διαμέρισμα, το οποίο περιέχει ένα σύστημα αρχείων που αναγνωρίζεται από ένα δεδομένο λειτουργικό σύστημα. Τα διαμερίσματα που περιέχουν ένα σύστημα αρχείων που δεν αναγνωρίζεται από το λειτουργικό σύστημα παραλείπονται από αυτό, επομένως δεν πραγματοποιείται μετατόπιση γραμμάτων.

Windows NT/2000/XP

Αρχικά, κατά τη διαδικασία εγκατάστασης, αυτά τα λειτουργικά συστήματα συμπεριφέρονται παρόμοια με τις εκδόσεις DOS & Windows 9x, με τη διαφορά ότι αναγνωρίζονται και κατατμήσεις NTFS για αυτά. Ωστόσο, στο μέλλον, αυτά τα συστήματα επιτρέπουν την εκ νέου εκχώρηση των ονομάτων όλων των δίσκων εκτός από αυτόν από τον οποίο γίνεται η εκκίνηση του συστήματος. Η αλλαγή δίσκου εκτελείται χρησιμοποιώντας το βοηθητικό πρόγραμμα Disk Administrator που περιλαμβάνεται στα Windows NT/2000/XP. Μετά την εκχώρηση ονομάτων δίσκων, εκχωρούνται στα διαμερίσματα τους και δεν εξαρτώνται πλέον από την εμφάνιση ή την αφαίρεση άλλων κατατμήσεων.

1.8. Παραγγελία εκκίνησης λειτουργικού συστήματος

Φόρτωση του λειτουργικού συστήματος. διαδικασία πολλαπλών βημάτων. Ξεκινά στο BIOS αφού δοκιμάσει το υλικό και καθορίσει τη λίστα των συσκευών που υποστηρίζουν την εκκίνηση. Τέτοιες συσκευές μπορεί να είναι διάφορες μονάδες δίσκου, προσαρμογείς δικτύου, κασέτες και άλλες συσκευές. Αλλά οι κύριες συσκευές εκκίνησης είναι οι σκληροί δίσκοι.

1. Επιλέξτε το δίσκο από τον οποίο θα εκκινήσετε. Η επιλογή γίνεται από τον χρήστη στις ρυθμίσεις του BIOS κατά τη γενική επιλογή της συσκευής από την οποία θα εκκινηθεί. Ταυτόχρονα, το BIOS εκχωρεί εκ νέου τους αριθμούς των δίσκων, έτσι ώστε ο δίσκος εκκίνησης να πάρει την πρώτη θέση μεταξύ όλων των άλλων δίσκων.

2. Η κύρια εγγραφή εκκίνησης (MBR) διαβάζεται από τον επιλεγμένο δίσκο. Ελέγχεται η υπογραφή που είναι υπεύθυνη για την ορθότητα των δεδομένων ανάγνωσης. Ο έλεγχος μεταφέρεται στον bootloader, ο οποίος είναι μέρος του MBR. Από αυτό το σημείο και μετά, ο έλεγχος εκκίνησης φεύγει από το BIOS και καθορίζεται από τα προγράμματα που βρίσκονται στον σκληρό δίσκο.

3. Ο φορτωτής εκκίνησης από το MBR προσδιορίζει το διαμέρισμα εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος. Στην περίπτωση ενός τυπικού φορτωτή εκκίνησης MBR, το διαμέρισμα εκκίνησης γίνεται διαμέρισμα από τον πίνακα διαμερισμάτων MBR, που επισημαίνεται με μια ειδική σημαία ως ενεργό διαμέρισμα. Στην περίπτωση του SyMon, το διαμέρισμα εκκίνησης καθορίζεται από τον χρήστη στις ρυθμίσεις του λειτουργικού συστήματος. Ο τομέας εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος διαβάζεται από το πρώτο μπλοκ του διαμερίσματος εκκίνησης. Η υπογραφή αυτού του μπλοκ ελέγχεται και, εάν είναι επιτυχής, ο έλεγχος μεταφέρεται στον φορτωτή που βρίσκεται σε αυτό.

4. Ο φορτωτής του λειτουργικού συστήματος φορτώνει τον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος και μεταφέρει τον έλεγχο στον πυρήνα.

5. Αφού αρχικοποιηθεί ο πυρήνας και ενεργοποιηθούν τα προγράμματα οδήγησης σκληρού δίσκου, ξεκινά η διαδικασία προσάρτησης και προετοιμασίας συστημάτων αρχείων.

DOS).

Αυτά τα διάφορα στάδια εκτελούνται σε διαφορετικά επίπεδα, γεγονός που εκδηλώνεται κυρίως σε προβλήματα συμβατότητας. Η εκκίνηση με το BIOS αρχικά περιορίζει όλο το λογισμικό boot loader στις τυπικές δυνατότητες του BIOS.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι φορτωτές εκχωρούνται λιγότερο από 512 byte για τις δικές τους λειτουργίες, δύσκολα μπορεί κανείς να περιμένει μεγάλη ευελιξία από αυτούς. Η κύρια δυσκολία είναι ότι ο φορτωτής δεν έχει αρκετό χώρο για να εφαρμόσει ένα σύγχρονο μίνι πρόγραμμα οδήγησης συστήματος αρχείων που θα μπορούσε να διαβάσει ολόκληρο το αρχείο στη μνήμη. Επομένως, οι προγραμματιστές πρέπει να κάνουν το bootloader σε δύο στάδια. Στο πρώτο από αυτά, ο bootloader, που βρίσκεται στο πρώτο μπλοκ του διαμερίσματος του λειτουργικού συστήματος, διαβάζει στη μνήμη έναν δευτερεύοντα bootloader, ο οποίος είναι μεγαλύτερος σε μέγεθος. Ήδη ο δευτερεύων bootloader φορτώνει τον πυρήνα από το αρχείο.

1.8.1. Κύρια εγγραφή εκκίνησης (MBR)

Η κύρια εγγραφή εκκίνησης βρίσκεται πάντα στο μπλοκ 0 του φυσικού δίσκου και είναι ουσιαστικά ο τομέας εκκίνησης του σκληρού δίσκου στο σύνολό του. Το MBR φορτώνεται πάντα από το BIOS στη διεύθυνση μνήμης 0x0000:0x7C00. Το BIOS δεν κάνει διάκριση μεταξύ εγγραφών εκκίνησης σκληρών και δισκέτες, παρά το γεγονός ότι οι πρώτες, σε αντίθεση με τις δεύτερες, περιέχουν έναν πίνακα κατατμήσεων. Η εξαίρεση είναι, ίσως, ότι σε ορισμένες λειτουργίες η λογική γεωμετρία του δίσκου (ο αριθμός των κεφαλών και των τομέων) προσαρμόζεται σύμφωνα με τις τιμές του πίνακα κατατμήσεων MBR. Η κύρια δουλειά ενός BIOS με MBR είναι η εκκίνηση και η μεταφορά ελέγχου στον κώδικα εκκίνησης.

Παρακάτω είναι η δομή του MBR (a) και η δομή ενός διαμερίσματος στον πίνακα διαμερισμάτων (b) της εγγραφής εκκίνησης.

Ρύζι. 7 Μορφή Master Boot Record (MBR).

1.8.2. Μπλοκ εκκίνησης λειτουργικού συστήματος (BR)

Η δομή του μπλοκ εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος, που ονομάζεται επίσης εγγραφή εκκίνησης, μπορεί να είναι αυθαίρετη. Βασικά, υπάρχουν δύο δηλώσεις που ισχύουν για τα μπλοκ εκκίνησης:

 Στο τέλος του μπλοκ εκκίνησης υπάρχει μια υπογραφή 0xAA55, εντελώς παρόμοια με την υπογραφή MBR. Αυτό οφείλεται στη σχετική προέλευσή τους. Το BIOS πρακτικά δεν κάνει διάκριση μεταξύ αυτών των μπλοκ ανάλογα με τον σκοπό τους. Βασική του αρχή. κατεβάστε, ελέγξτε την υπογραφή και εκτελέστε.

 Το μπλοκ εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος βρίσκεται πάντα στο πρώτο μπλοκ του διαμερίσματος εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος. Το σημείο εισόδου στο πρόγραμμα bootloader βρίσκεται πάντα στη διεύθυνση 0 σε σχέση με την αρχή του μπλοκ. Αυτό σας δίνει την ευελιξία της εκκίνησης οποιουδήποτε λειτουργικού συστήματος χρησιμοποιώντας έναν τυπικό φορτωτή εκκίνησης MBR.

Το μπλοκ εκκίνησης περιέχει ένα πρόγραμμα που αναζητά και φορτώνει τον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα 512 byte σαφώς δεν είναι αρκετά για να χωρέσουν ένα σοβαρό πρόγραμμα σε αυτά, υπάρχει ανάγκη για έναν ενδιάμεσο φορτωτή που:

1. Αρκετά μικρό για να φορτώνεται εύκολα με ένα bootloader που έχει μέγεθος μόνο 400-500 byte.

2. Αρκετά μεγάλο για να φιλοξενήσει διαδικασίες χειρισμού αρχείων που αναζητούν και φορτώνουν τον πυρήνα.

Ανάλογα με την πολυπλοκότητα του συστήματος αρχείων, υπάρχουν δύο λύσεις σε αυτό το πρόβλημα.

Το πρώτο είναι ότι ο bootloader προσπαθεί να διαβάσει αμέσως μέρος του αρχείου του λειτουργικού συστήματος. Αυτό γίνεται, για παράδειγμα, από το σύστημα DOS και τους διαδόχους του - Windows 95/98/ME. Ο φορτωτής τους βρίσκει το αρχείο IO.SYS στον ριζικό κατάλογο και διαβάζει τα πρώτα τρία μπλοκ του. Η βάση αυτού. η απλότητα των συστημάτων FAT, που σας επιτρέπει να βρείτε την αρχή του αρχείου από το δίσκο χρησιμοποιώντας το πρώτο σύμπλεγμα ενός αρχείου που καθορίζεται στον κατάλογο. Ωστόσο, τα αρχεία συστήματος πρέπει να ανασυγκροτηθούν και να κρυφτούν από τα κανονικά προγράμματα για να γίνει αυτό.

Η δεύτερη λύση είναι ότι ο φορτωτής περιέχει απόλυτες διευθύνσεις της συνέχισής του στο σώμα του και πρώτα από όλα διαβάζει τη συνέχειά του στη μνήμη. Αυτό γίνεται, για παράδειγμα, από τους ntldr, LILO και άλλους. Αυτή η λύση δεν είναι βολική επειδή ο φορτωτής εκκίνησης απευθύνεται όχι μέσω του συστήματος αρχείων, αλλά απευθείας, επομένως ο χειρισμός των αρχείων μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία εκκίνησης, επομένως πρέπει να γίνει ένα μη κινητό αρχείο. Αλλά ακόμα κι αν παρατηρηθεί αυτό, η μετακίνηση ολόκληρου του διαμερίσματος σε μια νέα θέση θα δημιουργήσει ξανά μια εσφαλμένη αλυσίδα μπλοκ και η φόρτωση θα γίνει αδύνατη. Σε τέτοιες περιπτώσεις, συνιστάται πάντα να έχετε μια δισκέτα με δυνατότητα εκκίνησης που μπορεί να επαναφέρει το πρόγραμμα εκκίνησης του λειτουργικού συστήματος στον σκληρό δίσκο.

1.9. συμπέρασμα

Αυτή η ενότητα εξέτασε τις βασικές έννοιες που σχετίζονται με την οργάνωση πληροφοριών σε σκληρούς δίσκους. Οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα βασίζεται στις αρχές που περιγράφονται παραπάνω.

Η εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος ξεκινά με την κατάτμηση του δίσκου. Στη συνέχεια, τα διαμερίσματα μορφοποιούνται για ένα από τα συστήματα αρχείων που υποστηρίζονται από το λειτουργικό σύστημα. Μετά τη μορφοποίηση, ο χώρος στο δίσκο γίνεται διαθέσιμος για την αποθήκευση αρχείων. Το πρόγραμμα εγκατάστασης του λειτουργικού συστήματος αποσυσκευάζει πακέτα λογισμικού στον ελεύθερο χώρο που δημιουργήθηκε. Μετά από αυτό, διαμορφώνει τα προγράμματα και δημιουργεί μια εγγραφή εκκίνησης κατάτμησης που διασφαλίζει τη φόρτωση του πυρήνα μετά την επιλογή ενός δεδομένου λειτουργικού συστήματος.

Η κατάτμηση ενός δίσκου γίνεται μέσω προγραμματισμού, χρησιμοποιώντας μια δομή δεδομένων που ονομάζεται πίνακας κατατμήσεων. Βρίσκεται στο πρώτο μπλοκ του σκληρού δίσκου και ονομάζεται επίσης κύρια εγγραφή εκκίνησης (MBR). Το MBR περιέχει καταχωρήσεις για 4 κατατμήσεις, οι οποίες μπορεί να μην είναι αρκετές για την εγκατάσταση πολλών λειτουργικών συστημάτων εάν ο αριθμός τους υπερβαίνει τον αριθμό των ελεύθερων κατατμήσεων. Το τυπικό περιεχόμενο MBR σάς επιτρέπει να εκκινήσετε λειτουργικά συστήματα από ένα από τα 4 διαμερίσματα που περιγράφονται στον πίνακα κατατμήσεων. Για την εκκίνηση περισσότερων λειτουργικών συστημάτων, απαιτείται ειδικό λογισμικό για την παροχή ενός μενού εκκίνησης και τη φόρτωση του λειτουργικού συστήματος που έχει επιλέξει ο χρήστης.

Οποιοσδήποτε σκληρός δίσκος περιλαμβάνει: μια πλάκα (τηγανίτα, καθρέφτη) επικαλυμμένη με ένα λεπτό στρώμα μαγνητικού υλικού, μια μονάδα κεφαλής (BMG), έναν μηχανισμό που εξασφαλίζει την εγκατάσταση υψηλής ακρίβειας των κεφαλών στον επιθυμητό τομέα, μια θήκη και μια πλακέτα μικροελεγκτή . Η πλάκα καθρέφτη (μπορεί να υπάρχουν πολλά από αυτά), στην οποία αποθηκεύονται τα δεδομένα, είναι τοποθετημένη σε έναν περιστρεφόμενο άξονα. Τα κεφάλια δουλεύουν πάντα σε ζευγάρια - ανάγνωση και γραφή. Η συσκευή εντοπισμού θέσης είναι υπεύθυνη για τη θέση του BMG σε σχέση με την επιφάνεια της μαγνητικής πλάκας. Η θήκη διορθώνει όλα τα παραπάνω στοιχεία και τα προστατεύει αξιόπιστα από εξωτερική φυσική επιρροή. Η ηλεκτρονική πλακέτα στην οποία βρίσκεται ο μικροελεγκτής υλοποιεί τις λειτουργίες ελέγχου της λειτουργίας όλων των συστημάτων σκληρού δίσκου και είναι υπεύθυνη για την αμφίδρομη μεταφορά πληροφοριών.

Γεωμετρία σκληρού δίσκου

Οι πλάκες σκληρού δίσκου μπορούν να χυτευτούν από ελαφρά κράματα μετάλλων ή κεραμικά. Κάθε επίπεδο της τηγανίτας (ή επιφάνεια εργασίας) είναι επικαλυμμένο με μια ειδική μαγνητική ουσία, χάρη στην οποία τα δεδομένα αποθηκεύονται στο δίσκο και γυαλίζονται σε μια λάμψη καθρέφτη. Η σύνθεση του σιδηρομαγνητικού υλικού κάθε στρώσης επικάλυψης (συνήθως πολλών στρώσεων) δεν είναι η ίδια και αποτελεί τεχνολογικό μυστικό. Οι μαγνητικές κεφαλές βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από κάθε επιφάνεια εργασίας. Για να αυξήσουν την απόδοση του σκληρού δίσκου, δουλεύουν πάντα σε ζευγάρια, το ένα για ανάγνωση και το άλλο για γραφή.

Κατά τη μορφοποίηση, εφαρμόζεται μια ομόκεντρη εγκοπή στον καθρέφτη, σχηματίζοντας μοναδικές δακτυλιοειδείς ζώνες που ονομάζονται ίχνη. Για ευκολία στη λειτουργία, κάθε τροχιά χωρίζεται σε τομείς (συστάδες) με ακτίνες που προέρχονται από το κέντρο της πλάκας. Οποιοδήποτε σύμπλεγμα αποτελείται από δύο τμήματα υπό όρους που χρησιμοποιούνται για την απευθείας αποθήκευση πληροφοριών υπηρεσίας και δεδομένων χρήστη. Τα περιεχόμενα του τμήματος υπηρεσιών δημιουργούνται μία φορά στον μεταφορέα της εγκατάστασης και δεν αντικαθίστανται στη συνέχεια. Μεταξύ άλλων, το τμήμα υπηρεσιών περιέχει τη σχετική διεύθυνση ολόκληρου του τομέα στην επιφάνεια της γκοφρέτας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η διεύθυνση έχει πρόσβαση στο σύμπλεγμα κατά τις λειτουργίες ανάγνωσης ή εγγραφής.

Το τμήμα ομαδοποιημένων δεδομένων είναι γεμάτο με πληροφορίες που χρειάζεται ο χρήστης.

Με άλλα λόγια, αποθηκεύει κομμάτια από τα αρχεία που του γράφει ο κάτοχος της μονάδας δίσκου. Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι το τμήμα δεδομένων κάθε τομέα δεν μπορεί να αντικατασταθεί σε μέρη. Θα ενημερωθεί πλήρως, ακόμα κι αν το μέγεθος του αρχείου που αντιγράφεται στον σκληρό δίσκο είναι μικρότερο από την επιτρεπόμενη περιοχή δεδομένων συμπλέγματος.

Στην περίπτωση που ένας σκληρός δίσκος αποτελείται από πολλές μαγνητικές πλάκες, οι ειδικοί εισάγουν έναν άλλο όρο σε χρήση - έναν κύλινδρο. Αυτή η λέξη υποδηλώνει ένα σύνολο ιχνών που βρίσκονται σε διαφορετικές τηγανίτες ή παρακείμενες επιφάνειες εργασίας του ίδιου καθρέφτη και είναι διαθέσιμες για ανάγνωση/γραφή χωρίς αλλαγή της θέσης της μονάδας μαγνητικής κεφαλής. Αν λάβουμε υπόψη ότι η τοποθέτηση του BMG δεν συμβαίνει αμέσως, τότε τα ιδανικά τοποθετημένα συμπλέγματα ενός αρχείου θα πρέπει να βρίσκονται μέσα σε έναν κύλινδρο.

Αρχικά, κάθε κομμάτι, ανεξάρτητα από την εγγύτητά του με το κέντρο, χωρίστηκε σε ένα σταθερό αριθμό συστάδων. Αυτό επέτρεψε στον ελεγκτή να απευθυνθεί στον τομέα, υποδεικνύοντας μόνο τον αριθμό και τον αριθμό του κυλίνδρου του, καθώς και την κεφαλή που χρειαζόταν για την εκτέλεση της λειτουργίας. Εάν σχεδιάσουμε μια αναλογία με μια τρισδιάστατη περιοχή, τότε σχηματίστηκε ένα είδος κυλινδρικού συστήματος συντεταγμένων στην πλάκα, όπου για να προσδιοριστεί ένα σημείο στο διάστημα η γωνία του (αριθμός τομέα), το ύψος (αριθμός κεφαλής) και η ακτίνα (αριθμός κυλίνδρου) υποδείχθηκαν. Συνεχίζοντας την αναλογία με την καρτεσιανή περιοχή των τριών διαστάσεων, φτάνουμε σε ένα μοντέλο πολυώροφου κτιρίου, το κάθε διαμέρισμα του οποίου είναι παρόμοιο με το προηγούμενο και προσδιορίζεται από ξεχωριστό αριθμό.

Η καθορισμένη διάταξη των συστάδων μείωσε την πυκνότητα εγγραφής στα περιφερειακά κομμάτια σχεδόν τρεις φορές, σε σχέση με τα εσωτερικά. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το μειονέκτημα, αναπτύχθηκε μια νέα μορφή επιφανειακής σήμανσης, στην οποία ο αριθμός των συστάδων στην πίστα αυξάνεται με την απόσταση από το κέντρο της πλάκας. Αυτή η μορφή καταγραφής πληροφοριών ονομάστηκε ζώνη και κατέστησε δυνατό να διπλασιαστεί σχεδόν ο όγκος των χρήσιμων πληροφοριών, χωρίς να αυξηθούν οι γεωμετρικές διαστάσεις της τηγανίτας και η σχετική πυκνότητα εγγραφής στην επιφάνειά της.

Η προκύπτουσα σήμανση είναι πλέον πολύ πιο δύσκολο να αναπαρασταθεί στο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων, επομένως ένας σκληρός δίσκος που διαμορφώθηκε με αυτόν τον τρόπο δεν εντοπιζόταν πάντα σωστά από το BIOS. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι δεν είναι κάθε διεπαφή ικανή να μετατρέψει σωστά τη δομή του συμπλέγματος με τρόπο κατανοητό από το υλικολογισμικό της μητρικής πλακέτας. Αυτός είναι ο λόγος που αρκετές διεπαφές δίσκων βγήκαν εκτός χρήσης και με την πάροδο του χρόνου ξεχάστηκαν εντελώς - ST506/412, ESDI και άλλα. Με την εισαγωγή της νέας γεωμετρίας σήμανσης, μόνο οι IDE και SCSI δεν έφυγαν από τον αγώνα.

Στην πραγματικότητα, η διαδικασία μετατροπής μιας χαοτικής κυκλικής δομής σε ένα τακτοποιημένο τρισδιάστατο μοντέλο μοιάζει πολύ με μια ύπουλη εξαπάτηση. Για παράδειγμα, το BIOS περιορίζει τον μέγιστο αριθμό τομέων ανά κομμάτι σε 63· στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολύ περισσότερα συμπλέγματα. Η διεπαφή εξαπατά το BIOS παρουσιάζοντάς του μια δομή ψευδούς διεύθυνσης στην οποία υπάρχουν ακριβώς 63 τομείς ανά κομμάτι. Η ίδια αντικατάσταση συμβαίνει με τον αριθμό των κεφαλών. Για ευκολία διευθυνσιοδότησης, ο αριθμός τους κυμαίνεται από 16 έως 255 κομμάτια· στην πραγματικότητα, σπάνια υπάρχουν περισσότερα από 6. Με τη σήμανση ζώνης, η ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων εξαρτάται ελάχιστα από την εγγύτητα του κομματιού στο κέντρο του πλάκα· η τιμή του θα επηρεαστεί σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό του κυλίνδρου, στον οποίο περιέχει συστάδες πληροφοριών.

Εάν το χρειάζεστε, επικοινωνήστε μαζί μας, θα σας βοηθήσουμε με αυτό το πρόβλημα.

Δομή σκληρού δίσκου (επιφάνεια, κύλινδρος, τομέας).

Οι σκληροί μαγνητικοί δίσκοι είναι αρκετοί μεταλλικοί ή κεραμικοί δίσκοι επικαλυμμένοι με μαγνητικό στρώμα. Οι δίσκοι, μαζί με ένα συγκρότημα μαγνητικής κεφαλής, εγκαθίστανται μέσα σε ένα σφραγισμένο περίβλημα μιας μονάδας σκληρού δίσκου (HDD), που συνήθως ονομάζεται σκληρός δίσκος.

Ο όρος "Winchester" προέκυψε από το αργκό όνομα για το πρώτο μοντέλο σκληρού δίσκου χωρητικότητας 16 KB (IBM, 1973), ο οποίος είχε 30 κομμάτια 30 τομέων, που συμπτωτικά συνέπιπτε με το διαμέτρημα 30"/30" το περίφημο κυνηγετικό τουφέκι Winchester. Ο σκληρός δίσκος είναι μια πολύ περίπλοκη συσκευή με μηχανική υψηλής ακρίβειας και ηλεκτρονική πλακέτα που ελέγχει τη λειτουργία της μονάδας.

Η δομή των σκληρών δίσκων είναι γενικά η ίδια με αυτή των μαγνητικών δισκέτας.

Οι μαγνητικές πλάκες που είναι εγκατεστημένες στον ηλεκτροκινητήρα τοποθετούνται στον ίδιο άξονα και περιστρέφονται με υψηλή γωνιακή ταχύτητα. Και οι δύο πλευρές κάθε πλάκας καλύπτονται με ένα λεπτό στρώμα μαγνητισμένου υλικού.Η καταγραφή πραγματοποιείται και στις δύο επιφάνειες κάθε πλάκας (εκτός από τις πιο εξωτερικές).

Κάθε μαγνητική πλευρά κάθε πιατέλας έχει τη δική της μαγνητική κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής. Αυτές οι κεφαλές συνδέονται μεταξύ τους και κινούνται ακτινικά (ακτινικά) σε σχέση με τις πλάκες. Αυτό παρέχει πρόσβαση σε οποιοδήποτε κομμάτι σε οποιαδήποτε πιατέλα.

Η επανάληψη είναι η μητέρα της μάθησης!

Δομή σκληρού δίσκου

Τομείς

Οποιοσδήποτε σκληρός δίσκος μπορεί να θεωρηθεί ως ένα τεράστιο "κενό φύλλο" στο οποίο μπορούν να εγγραφούν δεδομένα και από όπου μπορούν στη συνέχεια να διαβαστούν. Για την πλοήγηση στο δίσκο, ολόκληρος ο χώρος του χωρίζεται σε μικρά "κελιά" - κλάδους. Ένας τομέας είναι η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης δεδομένων σε έναν δίσκο και έχει συνήθως μέγεθος 512 byte. Όλοι οι τομείς στο δίσκο είναι αριθμημένοι: καθένας από τους n τομείς λαμβάνει έναν αριθμό από 0 έως n–1. Χάρη σε αυτό, κάθε πληροφορία που γράφεται στο δίσκο λαμβάνει μια ακριβή διεύθυνση - τους αριθμούς των αντίστοιχων τομέων. Έτσι, ο δίσκος μπορεί επίσης να φανταστεί ως μια πολύ μεγάλη σειρά (κορδέλα) τομέων. Μπορείτε να μετρήσετε πόσοι τομείς υπάρχουν στον δίσκο N gigabyte σας.

Ενότητες

Δεν είναι πάντα βολικό να φανταστείτε έναν σκληρό δίσκο ως ένα μόνο "φύλλο": μερικές φορές είναι χρήσιμο να τον "κόψετε" σε πολλά ανεξάρτητα φύλλα, σε καθένα από τα οποία μπορείτε να γράψετε και να διαγράψετε οτιδήποτε χωρίς να φοβάστε ότι θα καταστραφεί αυτό που είναι γραμμένο σε άλλα φύλλα. Το πιο λογικό είναι να καταγράφονται χωριστά δεδομένα μεγαλύτερης και μικρότερης σημασίας ή απλά που σχετίζονται με διαφορετικά πράγματα.

Φυσικά, δεν είναι φυσική, αλλά λογική κοπή που πρέπει να γίνει στον σκληρό δίσκο· γι' αυτό, εισάγεται η ιδέα κεφάλαιο(χώρισμα). Ολόκληρη η ακολουθία (μια πολύ μακριά κορδέλα) των τομέων κόβεται σε πολλά μέρη, κάθε μέρος γίνεται ξεχωριστό τμήμα. Στην πραγματικότητα, δεν χρειάζεται να κόψουμε τίποτα (και είναι απίθανο να μπορέσουμε να το κάνουμε αυτό), αρκεί να δηλώσουμε μετά από ποιους τομείς στο δίσκο βρίσκονται τα όρια διαμερισμάτων.

Τραπέζι χωρισμάτων

Τεχνικά, η κατάτμηση δίσκου οργανώνεται ως εξής: ένα προκαθορισμένο τμήμα του δίσκου εκχωρείται για πίνακας χωρισμάτων, που λέει πώς έχει σπάσει ο δίσκος. Ο τυπικός πίνακας διαμερισμάτων για έναν δίσκο υπολογιστή συμβατό με IBM είναι HDPT ( H ard ρε isk Πτέχνη Τικανός) - βρίσκεται στο τέλος του πρώτου τομέα του δίσκου, μετά προφόρτωση (Μαστήρ σι oot Rηχογράφηση, MBR) και αποτελείται από τέσσερις εγγραφές της μορφής « τύπος Αρχή τέλος", ένα για κάθε ενότητα. ΑρχήΚαι τέλος- αυτοί είναι οι αριθμοί των τομέων του δίσκου όπου αρχίζει και τελειώνει το διαμέρισμα. Χρησιμοποιώντας έναν τέτοιο πίνακα, ο δίσκος μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα ή λιγότερα διαμερίσματα: εάν δεν υπάρχει διαμέρισμα, τύποςέχει οριστεί στο 0.

Ωστόσο, τέσσερις ενότητες είναι σπάνια αρκετές. Πού πρέπει να τοποθετήσουμε τα πρόσθετα πεδία του πίνακα κατατμήσεων; Οι δημιουργοί του IBM PC πρότειναν μια καθολική μέθοδο: δηλώνεται μία από τις τέσσερις κύριες ενότητες αναπτυγμένος(εκτεταμένο διαμέρισμα) είναι συνήθως το τελευταίο και καταλαμβάνει Ολαυπολειπόμενος χώρος στο δίσκο.

Ένα εκτεταμένο διαμέρισμα μπορεί να χωριστεί σε υποδιαιρέσεις με τον ίδιο τρόπο όπως ολόκληρος ο δίσκος: στην αρχή - αυτή τη φορά όχι ο δίσκος, αλλά ο ίδιος ο δίσκος Ενότητα- ξεκινά πίνακας χωρισμάτων, με καταχωρήσεις για τέσσερις ενότητες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά, και μία από τις υποενότητες μπορεί, πάλι, να επεκταθεί, με τις δικές της υποενότητες κ.λπ.

Κατατμήσεις που αναφέρονται στον πίνακα κατατμήσεων δίσκος, συνήθως ονομάζεται κύριος(πρωτεύον διαμέρισμα), και όλα τα υποδιαμερίσματα των εκτεταμένων κατατμήσεων είναι πρόσθετος(δευτερεύον διαμέρισμα). Επομένως, δεν μπορούν να υπάρχουν περισσότερες από τέσσερις κύριες ενότητες και όσες πρόσθετες ενότητες θέλετε.

Για να μην περιπλέκεται αυτό το σχήμα, ακολουθούνται δύο κανόνες κατά την κατάτμηση του δίσκου: πρώτον, εκτεταμένα διαμερίσματα στον πίνακα κατατμήσεων δίσκοςμπορεί να υπάρχει το πολύ ένας, και δεύτερον, ένας πίνακας διαμερισμάτων εκτεταμένο τμήμαμπορεί να περιέχει είτε μία καταχώρηση - μια περιγραφή μιας πρόσθετης ενότητας, είτε δύο - μια περιγραφή μιας πρόσθετης ενότητας και μια περιγραφή μιας ένθετης εκτεταμένης ενότητας.

Τύπος διαμερίσματος

Ο πίνακας διαμερισμάτων για κάθε διαμέρισμα υποδεικνύει τύπος, που ορίζει σύστημα αρχείων, που θα περιέχονται σε αυτή την ενότητα. Κάθε λειτουργικό σύστημα αναγνωρίζει ορισμένους τύπους και δεν αναγνωρίζει άλλους και, κατά συνέπεια, θα αρνηθεί να εργαστεί με ένα διαμέρισμα αγνώστου τύπου.

Θα πρέπει πάντα να διασφαλίζετε ότι ο τύπος διαμερίσματος που έχει οριστεί στον πίνακα διαμερισμάτων υποδεικνύει σωστά τον τύπο του συστήματος αρχείων που πραγματικά περιέχεται στο διαμέρισμα. Οι πληροφορίες που καθορίζονται στον πίνακα διαμερισμάτων μπορούν να βασιστούν όχι μόνο από τον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος, αλλά και από οποιαδήποτε βοηθητικά προγράμματα των οποίων η συμπεριφορά σε περίπτωση εσφαλμένα καθορισμένου τύπου μπορεί να είναι απρόβλεπτη και να βλάψει τα δεδομένα στο δίσκο.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα συστήματα αρχείων, βλ Τύποι συστημάτων αρχείων.

Λογικοί τόμοι (LVM)

Όταν εργάζεστε με διαμερίσματα, πρέπει να λάβετε υπόψη ότι οι ενέργειες που εκτελούνται σε αυτά σχετίζονται άμεσα με τη διάταξη του σκληρού δίσκου. Από τη μία πλευρά, η κατάτμηση είναι ο πιο παραδοσιακός τρόπος υπολογιστών για λογική οργάνωση του χώρου στο δίσκο. Ωστόσο, εάν κατά τη διάρκεια της εργασίας υπάρχει ανάγκη αλλαγής της λογικής κατάτμησης του δίσκου ή του μεγέθους των περιοχών (δηλ. όταν προκύψει η εργασία απολέπιση), η εργασία με κατατμήσεις δεν είναι πολύ αποτελεσματική.

Για παράδειγμα, εάν πρέπει να δημιουργήσετε ένα νέο διαμέρισμα ή να αυξήσετε το μέγεθος ενός υπάρχοντος, ενδέχεται να αντιμετωπίσετε ορισμένες δυσκολίες που σχετίζονται με τον περιορισμό του αριθμού των πρόσθετων κατατμήσεων ή την αναδιανομή δεδομένων. Η αποφυγή τους είναι πολύ απλή: απλά πρέπει να σταματήσετε να "δεσμεύετε" δεδομένα σε μια συγκεκριμένη περιοχή του σκληρού δίσκου. Στο Linux, αυτή η δυνατότητα υλοποιείται χρησιμοποιώντας λογικός διαχειριστής τόμου(LVM - μεγάλολογικό V oume Μ anger). Το LVM παρέχει ένα επιπλέον επίπεδο αφαίρεσης μεταξύ ενότητεςαφενός και αποθηκεύονται σε αυτά δεδομένααπό την άλλη, χτίζοντας τη δική της ιεραρχική δομή.

Μια μονάδα σκληρού μαγνητικού δίσκου (HDD) \ HDD (Hard Disk Drive) \ σκληρός δίσκος (μέσα) είναι ένα υλικό αντικείμενο που μπορεί να αποθηκεύει πληροφορίες.

Οι συσκευές αποθήκευσης πληροφοριών μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:

• μέθοδος αποθήκευσης πληροφοριών: μαγνητοηλεκτρική, οπτική, μαγνητο-οπτική.
• τύπος αποθηκευτικού μέσου: μονάδες σε δισκέτες και σκληρούς μαγνητικούς δίσκους, οπτικούς και μαγνητοοπτικούς δίσκους, μαγνητική ταινία, στοιχεία μνήμης στερεάς κατάστασης.
• η μέθοδος οργάνωσης της πρόσβασης σε πληροφορίες - μονάδες άμεσης, διαδοχικής και αποκλειστικής πρόσβασης.
• τύπος συσκευής αποθήκευσης πληροφοριών - ενσωματωμένη (εσωτερική), εξωτερική, αυτόνομη, κινητή (φορετή) κ.λπ.

Ένα σημαντικό μέρος των συσκευών αποθήκευσης πληροφοριών που χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή βασίζεται σε μαγνητικά μέσα.

Συσκευή σκληρού δίσκου

Ο σκληρός δίσκος περιέχει ένα σύνολο πλακών, που τις περισσότερες φορές αντιπροσωπεύουν μεταλλικούς δίσκους, επικαλυμμένες με μαγνητικό υλικό - πιατέλα (γάμμα φερρίτη, φερρίτη βαρίου, οξείδιο χρωμίου...) και συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας έναν άξονα (άξονας, άξονας).
Οι ίδιοι οι δίσκοι (πάχους περίπου 2 mm) είναι κατασκευασμένοι από αλουμίνιο, ορείχαλκο, κεραμικά ή γυαλί. (δείτε εικόνα)

Και οι δύο επιφάνειες των δίσκων χρησιμοποιούνται για εγγραφή. Μεταχειρισμένο 4-9 πιάτα. Ο άξονας περιστρέφεται με υψηλή σταθερή ταχύτητα (3600-7200 rpm)
Η περιστροφή των δίσκων και η ριζική κίνηση των κεφαλών πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας το 2 ηλεκτροκινητήρες.
Τα δεδομένα γράφονται ή διαβάζονται χρησιμοποιώντας κεφαλές γράφουν/διαβάζουνένα για κάθε επιφάνεια του δίσκου. Ο αριθμός των κεφαλών είναι ίσος με τον αριθμό των επιφανειών εργασίας όλων των δίσκων.

Οι πληροφορίες εγγράφονται στο δίσκο σε αυστηρά καθορισμένα σημεία - ομόκεντρα κομμάτια (κομμάτια) . Τα κομμάτια χωρίζονται σε κλάδους.Ένας τομέας περιέχει 512 byte πληροφοριών.

Η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ RAM και NMD πραγματοποιείται διαδοχικά από έναν ακέραιο (cluster). Σύμπλεγμα- αλυσίδες διαδοχικών τομέων (1,2,3,4,...)

Ειδικός κινητήραςχρησιμοποιώντας ένα βραχίονα, τοποθετεί την κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής πάνω από ένα δεδομένο κομμάτι (το μετακινεί στην ακτινική κατεύθυνση).
Όταν περιστρέφεται ο δίσκος, η κεφαλή βρίσκεται πάνω από τον επιθυμητό τομέα. Προφανώς, όλες οι κεφαλές κινούνται ταυτόχρονα και διαβάζουν πληροφορίες· οι κεφαλές δεδομένων κινούνται ταυτόχρονα και διαβάζουν πληροφορίες από πανομοιότυπα κομμάτια σε διαφορετικούς δίσκους.

Καλούνται κομμάτια σκληρού δίσκου με τον ίδιο σειριακό αριθμό σε διαφορετικούς σκληρούς δίσκους κύλινδρος .
Οι κεφαλές ανάγνωσης-εγγραφής κινούνται κατά μήκος της επιφάνειας της πιατέλας. Όσο πιο κοντά βρίσκεται η κεφαλή στην επιφάνεια του δίσκου χωρίς να τον αγγίξετε, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιτρεπόμενη πυκνότητα εγγραφής.

Συσκευή σκληρού δίσκου

Μαγνητική αρχή της ανάγνωσης και της γραφής πληροφοριών

Αρχή καταγραφής μαγνητικής πληροφορίας

Τα φυσικά θεμέλια των διαδικασιών εγγραφής και αναπαραγωγής πληροφοριών σε μαγνητικά μέσα τίθενται στα έργα των φυσικών M. Faraday (1791 - 1867) και D. C. Maxwell (1831 - 1879).

Στα μαγνητικά μέσα αποθήκευσης, η ψηφιακή εγγραφή γίνεται σε μαγνητικά ευαίσθητο υλικό. Τέτοια υλικά περιλαμβάνουν ορισμένες ποικιλίες οξειδίων σιδήρου, νικελίου, κοβαλτίου και των ενώσεων του, κράματα, καθώς και μαγνητοπλαστών και μαγνητοελαστών με παχύρρευστα πλαστικά και καουτσούκ, μαγνητικά υλικά μικροσκόνης.

Η μαγνητική επίστρωση έχει πάχος πολλών μικρομέτρων. Η επίστρωση εφαρμόζεται σε μια μη μαγνητική βάση, η οποία είναι κατασκευασμένη από πλαστικό για μαγνητικές ταινίες και δισκέτες, και κράματα αλουμινίου και σύνθετα υλικά υποστρώματος για σκληρούς δίσκους. Η μαγνητική επικάλυψη του δίσκου έχει δομή πεδίου, δηλ. αποτελείται από πολλά μαγνητισμένα μικροσκοπικά σωματίδια.

Μαγνητικός τομέας (από το λατινικό dominium - κατοχή) είναι μια μικροσκοπική, ομοιόμορφα μαγνητισμένη περιοχή σε σιδηρομαγνητικά δείγματα, που χωρίζεται από τις γειτονικές περιοχές με λεπτά στρώματα μετάβασης (περιοχές τομέων).

Υπό την επίδραση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, τα δικά τους μαγνητικά πεδία των περιοχών προσανατολίζονται σύμφωνα με την κατεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Αφού σταματήσει η επίδραση του εξωτερικού πεδίου, σχηματίζονται ζώνες υπολειπόμενης μαγνήτισης στην επιφάνεια της περιοχής. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε ένα μαγνητικό μέσο παρουσία μαγνητικού πεδίου.

Κατά την εγγραφή πληροφοριών, δημιουργείται ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας μια μαγνητική κεφαλή. Κατά τη διαδικασία ανάγνωσης πληροφοριών, οι ζώνες υπολειπόμενης μαγνήτισης, που βρίσκονται απέναντι από τη μαγνητική κεφαλή, προκαλούν μια ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) σε αυτήν κατά την ανάγνωση.

Το σχήμα για την εγγραφή και την ανάγνωση από έναν μαγνητικό δίσκο φαίνεται στο Σχ. 3.1 Μια αλλαγή στην κατεύθυνση του EMF σε μια ορισμένη χρονική περίοδο προσδιορίζεται με μια δυαδική μονάδα και η απουσία αυτής της αλλαγής προσδιορίζεται με μηδέν. Η καθορισμένη χρονική περίοδος ονομάζεται στοιχείο bit.

Η επιφάνεια ενός μαγνητικού μέσου θεωρείται ως μια ακολουθία σημειακών θέσεων, καθεμία από τις οποίες σχετίζεται με ένα κομμάτι πληροφοριών. Δεδομένου ότι η θέση αυτών των θέσεων δεν έχει καθοριστεί επακριβώς, η εγγραφή απαιτεί προ-εφαρμοσμένα σημάδια που θα βοηθήσουν στον εντοπισμό των απαιτούμενων θέσεων εγγραφής. Για να εφαρμόσετε τέτοια σημάδια συγχρονισμού, ο δίσκος πρέπει να χωριστεί σε κομμάτια
και τομείς - μορφοποίηση

Η οργάνωση γρήγορης πρόσβασης σε πληροφορίες στο δίσκο είναι ένα σημαντικό στάδιο στην αποθήκευση δεδομένων. Η γρήγορη πρόσβαση σε οποιοδήποτε μέρος της επιφάνειας του δίσκου εξασφαλίζεται, πρώτον, δίνοντάς του γρήγορη περιστροφή και, δεύτερον, μετακινώντας τη μαγνητική κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής κατά μήκος της ακτίνας του δίσκου.
Μια δισκέτα περιστρέφεται με ταχύτητα 300-360 rpm και ένας σκληρός δίσκος περιστρέφεται με ταχύτητα 3600-7200 rpm.

Λογική συσκευή σκληρού δίσκου

Ο μαγνητικός δίσκος δεν είναι αρχικά έτοιμος για χρήση. Για να το φέρει σε κατάσταση λειτουργίας πρέπει να είναι μορφοποιημένο, δηλ. πρέπει να δημιουργηθεί η δομή του δίσκου.

Η δομή (διάταξη) του δίσκου δημιουργείται κατά τη διαδικασία μορφοποίησης.

Μορφοποίηση Οι μαγνητικοί δίσκοι περιλαμβάνουν 2 στάδια:

1. φυσική μορφοποίηση (χαμηλό επίπεδο)
2. λογικό (υψηλού επιπέδου).

Κατά τη φυσική μορφοποίηση, η επιφάνεια εργασίας του δίσκου χωρίζεται σε ξεχωριστές περιοχές που ονομάζονται τομείς,που βρίσκονται κατά μήκος ομόκεντρων κύκλων – μονοπατιών.

Επιπλέον, οι τομείς που είναι ακατάλληλοι για την καταγραφή δεδομένων προσδιορίζονται και επισημαίνονται ως κακόπροκειμένου να αποφευχθεί η χρήση τους. Κάθε τομέας είναι η μικρότερη μονάδα δεδομένων σε έναν δίσκο και έχει τη δική του διεύθυνση που επιτρέπει την άμεση πρόσβαση σε αυτόν. Η διεύθυνση τομέα περιλαμβάνει τον αριθμό της πλευράς του δίσκου, τον αριθμό κομματιού και τον αριθμό τομέα στο κομμάτι. Οι φυσικές παράμετροι του δίσκου έχουν οριστεί.

Κατά κανόνα, ο χρήστης δεν χρειάζεται να ασχοληθεί με τη φυσική μορφοποίηση, καθώς στις περισσότερες περιπτώσεις οι σκληροί δίσκοι φτάνουν μορφοποιημένοι. Σε γενικές γραμμές, αυτό πρέπει να γίνεται από ένα εξειδικευμένο κέντρο σέρβις.

Μορφοποίηση χαμηλού επιπέδουπρέπει να γίνει στις ακόλουθες περιπτώσεις:

• εάν υπάρχει βλάβη στο κομμάτι μηδέν, που προκαλεί προβλήματα κατά την εκκίνηση από σκληρό δίσκο, αλλά ο ίδιος ο δίσκος είναι προσβάσιμος κατά την εκκίνηση από δισκέτα.
• εάν επαναφέρετε έναν παλιό δίσκο σε κατάσταση λειτουργίας, για παράδειγμα, αναδιάταξη από έναν κατεστραμμένο υπολογιστή.
• εάν ο δίσκος είναι διαμορφωμένος ώστε να λειτουργεί με άλλο λειτουργικό σύστημα.
• εάν ο δίσκος έχει σταματήσει να λειτουργεί κανονικά και όλες οι μέθοδοι ανάκτησης δεν έχουν αποδώσει θετικά αποτελέσματα.

Ένα πράγμα που πρέπει να έχετε κατά νου είναι ότι η φυσική μορφοποίηση είναι μια πολύ δυνατή λειτουργία— όταν εκτελεστεί, τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο δίσκο θα διαγραφούν εντελώς και θα είναι εντελώς αδύνατη η επαναφορά τους! Επομένως, μην προχωρήσετε σε μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου αν δεν είστε βέβαιοι ότι έχετε αποθηκεύσει όλα τα σημαντικά δεδομένα από τον σκληρό δίσκο!

Αφού εκτελέσετε μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου, το επόμενο βήμα είναι να δημιουργήσετε ένα διαμέρισμα του σκληρού δίσκου σε ένα ή περισσότερα λογικές μονάδες δίσκου -ο καλύτερος τρόπος για να αντιμετωπίσετε το χάος των καταλόγων και των αρχείων που είναι διάσπαρτα στο δίσκο.

Χωρίς να προσθέσετε στοιχεία υλικού στο σύστημά σας, έχετε την ευκαιρία να εργαστείτε με πολλά μέρη ενός σκληρού δίσκου, όπως πολλές μονάδες δίσκου.
Αυτό δεν αυξάνει τη χωρητικότητα του δίσκου, αλλά η οργάνωσή του μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά. Επιπλέον, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές λογικές μονάδες δίσκου για διαφορετικά λειτουργικά συστήματα.

Στο λογική μορφοποίηση Τα μέσα είναι τελικά προετοιμασμένα για αποθήκευση δεδομένων μέσω της λογικής οργάνωσης του χώρου στο δίσκο.
Ο δίσκος είναι έτοιμος να γράψει αρχεία σε τομείς που δημιουργούνται με μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου.
Μετά τη δημιουργία του πίνακα διαμερισμάτων δίσκου, ακολουθεί το επόμενο στάδιο - η λογική μορφοποίηση μεμονωμένων τμημάτων του διαμερίσματος, που στο εξής θα αναφέρονται ως λογικοί δίσκοι.

Λογική κίνηση - Αυτή είναι μια περιοχή του σκληρού δίσκου που λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως μια ξεχωριστή μονάδα δίσκου.

Η λογική μορφοποίηση είναι μια πολύ πιο απλή διαδικασία από τη μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου.
Για να το εκτελέσετε, εκκινήστε από τη δισκέτα που περιέχει το βοηθητικό πρόγραμμα FORMAT.
Εάν έχετε πολλές λογικές μονάδες δίσκου, διαμορφώστε τις όλες μία προς μία.

Κατά τη διαδικασία λογικής μορφοποίησης, ο δίσκος εκχωρείται περιοχή συστήματος, που αποτελείται από 3 μέρη:

• τομέας εκκίνησης και πίνακας διαμερισμάτων (εγγραφή εκκίνησης)
• Πίνακες κατανομής αρχείων (FAT), στο οποίο καταγράφονται οι αριθμοί των κομματιών και των τομέων που αποθηκεύουν αρχεία
• ριζικός κατάλογος (Root Directory).

Οι πληροφορίες καταγράφονται σε μέρη μέσω του συμπλέγματος. Δεν μπορούν να υπάρχουν 2 διαφορετικά αρχεία στο ίδιο σύμπλεγμα.
Επιπλέον, ο δίσκος μπορεί να λάβει ένα όνομα σε αυτό το στάδιο.

Ένας σκληρός δίσκος μπορεί να χωριστεί σε πολλές λογικές μονάδες και, αντίθετα, 2 σκληροί δίσκοι μπορούν να συνδυαστούν σε μία λογική μονάδα δίσκου.

Συνιστάται να δημιουργήσετε τουλάχιστον δύο διαμερίσματα (δύο λογικές μονάδες) στον σκληρό σας δίσκο: ένα από αυτά εκχωρείται για το λειτουργικό σύστημα και το λογισμικό, η δεύτερη μονάδα δίσκου εκχωρείται αποκλειστικά για δεδομένα χρήστη. Με αυτόν τον τρόπο, τα δεδομένα και τα αρχεία συστήματος αποθηκεύονται χωριστά το ένα από το άλλο και σε περίπτωση βλάβης του λειτουργικού συστήματος, υπάρχει πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα να αποθηκευτούν τα δεδομένα χρήστη.

Χαρακτηριστικά των σκληρών δίσκων

Οι σκληροί δίσκοι (σκληροί δίσκοι) διαφέρουν μεταξύ τους στα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

1. χωρητικότητα
2. απόδοση – χρόνος πρόσβασης δεδομένων, ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής πληροφοριών.
3. διεπαφή (μέθοδος σύνδεσης) - ο τύπος του ελεγκτή στον οποίο πρέπει να συνδεθεί ο σκληρός δίσκος (τις περισσότερες φορές IDE/EIDE και διάφορες επιλογές SCSI).
4. άλλα χαρακτηριστικά

1. Χωρητικότητα— την ποσότητα των πληροφοριών που χωράνε στο δίσκο (καθορίζεται από το επίπεδο της τεχνολογίας κατασκευής).
Σήμερα η χωρητικότητα είναι 500 -2000 GB ή περισσότερα. Δεν μπορείτε ποτέ να έχετε αρκετό χώρο στον σκληρό δίσκο.

2. Ταχύτητα λειτουργίας (απόδοση)Ο δίσκος χαρακτηρίζεται από δύο δείκτες: χρόνος πρόσβασης στο δίσκοΚαι ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής δίσκου.

Χρόνος πρόσβασης – ο χρόνος που απαιτείται για τη μετακίνηση (τοποθέτηση) των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής στο επιθυμητό κομμάτι και στον επιθυμητό τομέα.
Ο μέσος τυπικός χρόνος πρόσβασης μεταξύ δύο τυχαία επιλεγμένων κομματιών είναι περίπου 8-12 ms (χιλιοστά του δευτερολέπτου), ενώ οι ταχύτεροι δίσκοι έχουν χρόνο 5-7 ms.
Ο χρόνος μετάβασης στη διπλανή τροχιά (παρακείμενος κύλινδρος) είναι μικρότερος από 0,5 - 1,5 ms. Χρειάζεται επίσης χρόνος για να στραφούμε στον επιθυμητό τομέα.
Ο συνολικός χρόνος περιστροφής δίσκου για τους σημερινούς σκληρούς δίσκους είναι 8 - 16 ms, ο μέσος χρόνος αναμονής τομέα είναι 3-8 ms.
Όσο μικρότερος είναι ο χρόνος πρόσβασης, τόσο πιο γρήγορα θα λειτουργεί ο δίσκος.

Ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής(εύρος ζώνης εισόδου/εξόδου) ή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων (μεταφορά)– ο χρόνος μεταφοράς διαδοχικών δεδομένων δεν εξαρτάται μόνο από το δίσκο, αλλά και από τον ελεγκτή του, τους τύπους διαύλου και την ταχύτητα του επεξεργαστή. Η ταχύτητα των αργών δίσκων είναι 1,5-3 MB/s, για τους γρήγορους 4-5 MB/s, για τους πιο πρόσφατους 20 MB/s.
Οι σκληροί δίσκοι με διασύνδεση SCSI υποστηρίζουν ταχύτητα περιστροφής 10.000 σ.α.λ. και μέσος χρόνος αναζήτησης 5ms, ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 40-80 Mb/s.

3.Πρότυπο διεπαφής σκληρού δίσκου - δηλ. τον τύπο του ελεγκτή στον οποίο πρέπει να συνδεθεί ο σκληρός δίσκος. Βρίσκεται στη μητρική πλακέτα.
Υπάρχουν τρεις κύριες διεπαφές σύνδεσης

1. Το IDE και οι διάφορες παραλλαγές του

IDE (Integrated Disk Electronic) ή (ATA) Advance Technology Attachment
Πλεονεκτήματα: απλότητα και χαμηλό κόστος

Ταχύτητα μεταφοράς: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mb/s. Καθώς αναπτύσσονται τα δεδομένα, η διεπαφή υποστηρίζει την επέκταση της λίστας συσκευών: σκληρός δίσκος, σούπερ δισκέτα, μαγνητοοπτική,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Εισάγονται ορισμένα στοιχεία παραλληλισμού (gneuing και αποσύνδεση/επανασύνδεση) και παρακολούθησης της ακεραιότητας των δεδομένων κατά τη μετάδοση. Το κύριο μειονέκτημα του IDE είναι ο μικρός αριθμός συνδεδεμένων συσκευών (όχι περισσότερες από 4), ο οποίος σαφώς δεν επαρκεί για έναν υπολογιστή υψηλής τεχνολογίας.
Σήμερα, οι διεπαφές IDE έχουν αλλάξει σε νέα πρωτόκολλα ανταλλαγής Ultra ATA. Αυξήστε σημαντικά την απόδοση σας
Η λειτουργία 4 και η λειτουργία DMA (Direct Memory Access) Η λειτουργία 2 επιτρέπει τη μεταφορά δεδομένων με ταχύτητα 16,6 MB / s, αλλά η πραγματική ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων θα ήταν πολύ χαμηλότερη.
Πρότυπα Ultra DMA/33 και Ultra DMA/66, που αναπτύχθηκαν τον Φεβρουάριο του 1998. by Quantum έχουν 3 τρόπους λειτουργίας 0,1,2 και 4, αντίστοιχα, στη δεύτερη λειτουργία ο φορέας υποστηρίζει
Ταχύτητα μεταφοράς 33 Mb/s. (Λειτουργία Ultra DMA/33 2) Για να διασφαλιστεί ότι μια τέτοια υψηλή ταχύτητα μπορεί να επιτευχθεί μόνο κατά την ανταλλαγή με το buffer της μονάδας. Για να επωφεληθείτε
Τα πρότυπα Ultra DMA απαιτούν να πληρούνται 2 προϋποθέσεις:

1. Υποστήριξη υλικού στη μητρική πλακέτα (chipset) και στον ίδιο τον δίσκο.

2. για υποστήριξη της λειτουργίας Ultra DMA, όπως άλλα DMA (άμεση πρόσβαση στη μνήμη).

Απαιτεί ειδικό πρόγραμμα οδήγησης για διαφορετικά chipset. Κατά κανόνα, περιλαμβάνονται στη μητρική πλακέτα, εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να "κατέβει"
από το Διαδίκτυο από τον ιστότοπο του κατασκευαστή της μητρικής πλακέτας.

Το πρότυπο Ultra DMA είναι συμβατό με προηγούμενους ελεγκτές που λειτουργούσαν σε πιο αργή έκδοση.
Σημερινή έκδοση: Ultra DMA/100 (τέλη 2000) και Ultra DMA/133 (2001).

SATA
Αντικατάσταση IDE (ATA) όχι άλλο πυροσβεστικό λογισμικό υψηλής ταχύτητας Serial Bus (IEEE-1394). Η χρήση νέας τεχνολογίας θα επιτρέψει την ταχύτητα μεταφοράς να φτάσει τα 100 Mb/s,
Η αξιοπιστία του συστήματος αυξάνεται, αυτό θα σας επιτρέψει να εγκαταστήσετε συσκευές χωρίς να ενεργοποιήσετε τον υπολογιστή, κάτι που απαγορεύεται αυστηρά στη διεπαφή ATA.

SCSI (Διεπαφή συστήματος μικρού υπολογιστή)— οι συσκευές είναι 2 φορές πιο ακριβές από τις κανονικές και απαιτούν ειδικό ελεγκτή στη μητρική πλακέτα.
Χρησιμοποιείται για διακομιστές, εκδοτικά συστήματα, CAD. Παρέχει υψηλότερη απόδοση (ταχύτητα έως 160 Mb/s), μεγάλη γκάμα συνδεδεμένων συσκευών αποθήκευσης.
Ο ελεγκτής SCSI πρέπει να αγοραστεί μαζί με τον αντίστοιχο δίσκο.

Το SCSI έχει ένα πλεονέκτημα έναντι του IDE - ευελιξία και απόδοση.
Η ευελιξία έγκειται στον μεγάλο αριθμό συνδεδεμένων συσκευών (7-15) και για το IDE (μέγιστο 4), το μεγαλύτερο μήκος καλωδίου.
Απόδοση – υψηλή ταχύτητα μεταφοράς και δυνατότητα ταυτόχρονης επεξεργασίας πολλαπλών συναλλαγών.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) έως 40 Mb/s Έκδοση 16 bit Ultra2 - Πρότυπο SCSI έως 80 Mb/s

2. Μια άλλη τεχνολογία διασύνδεσης SCSI που ονομάζεται Fiber Channel Arbitrated Loop (FC-AL) σας επιτρέπει να συνδέετε έως και 100 Mbps, με μήκος καλωδίου έως και 30 μέτρα. Η τεχνολογία FC-AL επιτρέπει «καυτές» συνδέσεις, π.χ. εν κινήσει, διαθέτει πρόσθετες γραμμές για παρακολούθηση και διόρθωση σφαλμάτων (η τεχνολογία είναι πιο ακριβή από το κανονικό SCSI).

4. Άλλα χαρακτηριστικά των σύγχρονων σκληρών δίσκων

Η τεράστια ποικιλία μοντέλων σκληρών δίσκων καθιστά δύσκολη την επιλογή του σωστού.
Εκτός από την απαιτούμενη χωρητικότητα, πολύ σημαντική είναι και η απόδοση, η οποία καθορίζεται κυρίως από τα φυσικά χαρακτηριστικά του.
Τέτοια χαρακτηριστικά είναι ο μέσος χρόνος αναζήτησης, η ταχύτητα περιστροφής, η εσωτερική και εξωτερική ταχύτητα μεταφοράς και το μέγεθος της κρυφής μνήμης.

4.1 Μέσος χρόνος αναζήτησης.

Ο σκληρός δίσκος χρειάζεται λίγο χρόνο για να μετακινήσει τη μαγνητική κεφαλή από την τρέχουσα θέση της στη νέα που απαιτείται για την ανάγνωση της επόμενης πληροφορίας.
Σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση, αυτός ο χρόνος είναι διαφορετικός, ανάλογα με την απόσταση που πρέπει να κινηθεί το κεφάλι. Συνήθως, οι προδιαγραφές παρέχουν μόνο μέσες τιμές και οι αλγόριθμοι μέσης τιμής που χρησιμοποιούνται από διαφορετικές εταιρείες γενικά διαφέρουν, επομένως η άμεση σύγκριση είναι δύσκολη.

Έτσι, οι εταιρείες Fujitsu και Western Digital χρησιμοποιούν όλα τα πιθανά ζεύγη κομματιών· οι εταιρείες Maxtor και Quantum χρησιμοποιούν τη μέθοδο τυχαίας πρόσβασης. Το αποτέλεσμα που προκύπτει μπορεί να προσαρμοστεί περαιτέρω.

Ο χρόνος αναζήτησης για γραφή είναι συχνά ελαφρώς υψηλότερος από ό,τι για ανάγνωση. Ορισμένοι κατασκευαστές παρέχουν μόνο τη χαμηλότερη τιμή (για ανάγνωση) στις προδιαγραφές τους. Σε κάθε περίπτωση, εκτός από τις μέσες τιμές, είναι χρήσιμο να ληφθούν υπόψη οι μέγιστες (σε ολόκληρο το δίσκο),
και ελάχιστος χρόνος αναζήτησης (δηλαδή από track-to-track).

4.2 Ταχύτητα περιστροφής

Από την άποψη της ταχύτητας πρόσβασης στο επιθυμητό τμήμα της εγγραφής, η ταχύτητα περιστροφής επηρεάζει την ποσότητα του λεγόμενου λανθάνοντος χρόνου, που απαιτείται για να περιστραφεί ο δίσκος στη μαγνητική κεφαλή με τον επιθυμητό τομέα.

Η μέση τιμή αυτού του χρόνου αντιστοιχεί σε μισή περιστροφή δίσκου και είναι 8,33 ms στις 3600 rpm, 6,67 ms στις 4500 rpm, 5,56 ms στις 5400 rpm, 4,17 ms στις 7200 rpm.

Η τιμή του λανθάνοντος χρόνου είναι συγκρίσιμη με τον μέσο χρόνο αναζήτησης, επομένως σε ορισμένες λειτουργίες μπορεί να έχει τον ίδιο, αν όχι μεγαλύτερο, αντίκτυπο στην απόδοση.

4.3 Εσωτερικός ρυθμός baud

— η ταχύτητα με την οποία τα δεδομένα εγγράφονται ή διαβάζονται από το δίσκο. Λόγω της εγγραφής ζώνης, έχει μεταβλητή τιμή - υψηλότερη στις εξωτερικές διαδρομές και χαμηλότερη στις εσωτερικές.
Όταν εργάζεστε με μεγάλα αρχεία, σε πολλές περιπτώσεις αυτή η παράμετρος περιορίζει την ταχύτητα μεταφοράς.

4.4 Εξωτερικός ρυθμός baud

— ταχύτητα (αιχμή) με την οποία μεταδίδονται δεδομένα μέσω της διεπαφής.

Εξαρτάται από τον τύπο διεπαφής και τις περισσότερες φορές έχει σταθερές τιμές: 8.3; 11.1; 16,7 Mb/s για ενισχυμένο IDE (Λειτουργία PIO2, 3, 4). 33,3 66,6 100 για Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s για σύγχρονο SCSI, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 bit), αντίστοιχα.

4.5 Εάν ο σκληρός δίσκος έχει τη δική του μνήμη Cache και τον όγκο του (buffer δίσκου).

Το μέγεθος και η οργάνωση της μνήμης Cache (εσωτερική προσωρινή μνήμη) μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόδοση του σκληρού δίσκου. Το ίδιο με την κανονική κρυφή μνήμη,
Μόλις επιτευχθεί ένας συγκεκριμένος όγκος, η αύξηση της παραγωγικότητας επιβραδύνεται απότομα.

Η τμηματοποιημένη κρυφή μνήμη μεγάλης χωρητικότητας είναι σχετική για μονάδες SCSI υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα πολλαπλών εργασιών. Όσο μεγαλύτερη είναι η προσωρινή μνήμη, τόσο πιο γρήγορα λειτουργεί ο σκληρός δίσκος (128-256 Kb).

Η επίδραση κάθε παραμέτρου στη συνολική απόδοση είναι αρκετά δύσκολο να απομονωθεί.

Απαιτήσεις σκληρού δίσκου

Η κύρια απαίτηση για τους δίσκους είναι η αξιοπιστία της λειτουργίας, η οποία εγγυάται μεγάλη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων 5-7 ετών. καλούς στατιστικούς δείκτες και συγκεκριμένα:

• μέσος χρόνος μεταξύ βλαβών τουλάχιστον 500 χιλιάδες ώρες (υψηλότερη κατηγορία 1 εκατομμύριο ώρες ή περισσότερο.)
• ενσωματωμένο ενεργό σύστημα παρακολούθησης για την κατάσταση των κόμβων του δίσκου Τεχνολογία SMART/Self Monitoring Analysis and Report.

Τεχνολογία ΕΞΥΠΝΟΣ. (Τεχνολογία Ανάλυσης και Αναφοράς Αυτοελέγχου)είναι ένα ανοιχτό βιομηχανικό πρότυπο που αναπτύχθηκε κάποτε από την Compaq, την IBM και πολλούς άλλους κατασκευαστές σκληρών δίσκων.

Το θέμα αυτής της τεχνολογίας είναι η εσωτερική αυτοδιάγνωση του σκληρού δίσκου, η οποία σας επιτρέπει να αξιολογήσετε την τρέχουσα κατάστασή του και να σας ενημερώσει για πιθανά μελλοντικά προβλήματα που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε απώλεια δεδομένων ή αστοχία της μονάδας.

Η κατάσταση όλων των ζωτικών στοιχείων του δίσκου παρακολουθείται συνεχώς:
κεφαλές, επιφάνειες εργασίας, ηλεκτροκινητήρας με άξονα, ηλεκτρονική μονάδα. Για παράδειγμα, εάν ανιχνευθεί εξασθένηση σήματος, οι πληροφορίες ξαναγράφονται και λαμβάνει χώρα περαιτέρω παρατήρηση.
Εάν το σήμα εξασθενήσει ξανά, τα δεδομένα μεταφέρονται σε άλλη θέση και το δεδομένο σύμπλεγμα τοποθετείται ως ελαττωματικό και μη διαθέσιμο και στη θέση του διατίθεται ένα άλλο σύμπλεγμα από το αποθεματικό δίσκου.

Όταν εργάζεστε με σκληρό δίσκο, πρέπει να συμμορφώνεστε με τις συνθήκες θερμοκρασίας στις οποίες λειτουργεί η μονάδα. Οι κατασκευαστές εγγυώνται την απρόσκοπτη λειτουργία του σκληρού δίσκου σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος που κυμαίνονται από 0 C έως 50 C, αν και, κατ 'αρχήν, χωρίς σοβαρές συνέπειες μπορείτε να αλλάξετε τα όρια κατά τουλάχιστον 10 μοίρες και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Με μεγάλες αποκλίσεις θερμοκρασίας, ενδέχεται να μην σχηματιστεί στρώμα αέρα του απαιτούμενου πάχους, γεγονός που θα οδηγήσει σε βλάβη στο μαγνητικό στρώμα.

Γενικά, οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων δίνουν μεγάλη προσοχή στην αξιοπιστία των προϊόντων τους.

Το κύριο πρόβλημα είναι τα ξένα σωματίδια που μπαίνουν μέσα στο δίσκο.

Για σύγκριση: ένα σωματίδιο καπνού τσιγάρου είναι διπλάσια από την απόσταση μεταξύ της επιφάνειας και του κεφαλιού, το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας είναι 5-10 φορές μεγαλύτερο.
Για το κεφάλι, μια συνάντηση με τέτοια αντικείμενα θα έχει ως αποτέλεσμα ένα δυνατό χτύπημα και, ως αποτέλεσμα, μερική βλάβη ή πλήρη αστοχία.
Εξωτερικά, αυτό είναι αισθητό καθώς εμφανίζεται ένας μεγάλος αριθμός άχρηστων συστάδων που βρίσκονται τακτικά.

Οι βραχυπρόθεσμες, μεγάλες επιταχύνσεις (υπερφορτίσεις) που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια κρούσεων, πτώσεων κ.λπ. είναι επικίνδυνες. Για παράδειγμα, από μια πρόσκρουση η κεφαλή χτυπά απότομα το μαγνητικό
στρώμα και προκαλεί την καταστροφή του στην αντίστοιχη θέση. Ή, αντίθετα, πρώτα κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση και μετά, υπό την επίδραση ελαστικής δύναμης, χτυπά την επιφάνεια σαν ελατήριο.
Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται σωματίδια μαγνητικής επικάλυψης στο περίβλημα, τα οποία και πάλι μπορούν να βλάψουν το κεφάλι.

Δεν πρέπει να νομίζετε ότι υπό την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης θα πετάξουν μακριά από το δίσκο - το μαγνητικό στρώμα
θα τους προσελκύσει σταθερά σε εσάς. Κατ 'αρχήν, οι τρομερές συνέπειες δεν είναι η ίδια η πρόσκρουση (μπορείτε με κάποιο τρόπο να συμβιβαστείτε με την απώλεια ενός συγκεκριμένου αριθμού συστάδων), αλλά το γεγονός ότι σχηματίζονται σωματίδια που σίγουρα θα προκαλέσουν περαιτέρω ζημιά στο δίσκο.

Για να αποτρέψουν τέτοιες πολύ δυσάρεστες περιπτώσεις, διάφορες εταιρείες καταφεύγουν σε κάθε λογής κόλπα. Εκτός από την απλή αύξηση της μηχανικής αντοχής των εξαρτημάτων του δίσκου, χρησιμοποιείται επίσης η έξυπνη τεχνολογία S.M.A.R.T., η οποία παρακολουθεί την αξιοπιστία της εγγραφής και την ασφάλεια των δεδομένων στα μέσα (βλ. παραπάνω).

Στην πραγματικότητα, ο δίσκος δεν είναι πάντα μορφοποιημένος στην πλήρη χωρητικότητά του· υπάρχει κάποιο απόθεμα. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι είναι σχεδόν αδύνατο να παραχθεί ένας φορέας
στην οποία απολύτως ολόκληρη η επιφάνεια θα ήταν υψηλής ποιότητας, σίγουρα θα υπάρχουν κακές συστάδες (αστοχίες). Όταν ένας δίσκος έχει μορφοποιηθεί χαμηλού επιπέδου, τα ηλεκτρονικά του διαμορφώνονται έτσι ώστε
έτσι ώστε να παρακάμπτει αυτές τις ελαττωματικές περιοχές και να είναι εντελώς αόρατο στο χρήστη ότι το μέσο έχει ελάττωμα. Αλλά εάν είναι ορατά (για παράδειγμα, μετά τη μορφοποίηση
το βοηθητικό πρόγραμμα εμφανίζει τον αριθμό τους εκτός από το μηδέν), τότε αυτό είναι ήδη πολύ κακό.

Εάν η εγγύηση δεν έχει λήξει (και, κατά τη γνώμη μου, είναι καλύτερο να αγοράσετε έναν σκληρό δίσκο με εγγύηση), τότε μεταφέρετε αμέσως τον δίσκο στον πωλητή και ζητήστε αντικατάσταση του μέσου ή επιστροφή χρημάτων.
Ο πωλητής, φυσικά, θα αρχίσει αμέσως να λέει ότι μερικές ελαττωματικές περιοχές δεν είναι λόγος ανησυχίας, αλλά μην τον πιστεύετε. Όπως ήδη αναφέρθηκε, αυτό το ζευγάρι πιθανότατα θα προκαλέσει πολλά περισσότερα και στη συνέχεια είναι δυνατή η πλήρης αποτυχία του σκληρού δίσκου.

Ένας δίσκος σε κατάσταση λειτουργίας είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος σε ζημιές, επομένως δεν πρέπει να τοποθετείτε τον υπολογιστή σε μέρος όπου μπορεί να υποστεί διάφορους κραδασμούς, κραδασμούς κ.λπ.

Προετοιμασία του σκληρού δίσκου για εργασία

Ας τα πάρουμε από την αρχή. Ας υποθέσουμε ότι αγοράσατε μια μονάδα σκληρού δίσκου και ένα καλώδιο για αυτήν ξεχωριστά από τον υπολογιστή.
(Το γεγονός είναι ότι όταν αγοράζετε έναν συναρμολογημένο υπολογιστή, θα λάβετε έναν δίσκο έτοιμο για χρήση).

Λίγα λόγια για τον χειρισμό του. Η μονάδα σκληρού δίσκου είναι ένα πολύ περίπλοκο προϊόν που περιέχει, εκτός από ηλεκτρονικά, μηχανήματα ακριβείας.
Επομένως, απαιτεί προσεκτικό χειρισμό - κραδασμούς, πτώσεις και ισχυροί κραδασμοί μπορεί να βλάψουν το μηχανικό του μέρος. Κατά κανόνα, η πλακέτα κίνησης περιέχει πολλά στοιχεία μικρού μεγέθους και δεν καλύπτεται με ανθεκτικά καλύμματα. Για το λόγο αυτό, θα πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για την ασφάλειά του.
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε όταν λαμβάνετε έναν σκληρό δίσκο είναι να διαβάσετε την τεκμηρίωση που συνοδεύει - πιθανότατα θα περιέχει πολλές χρήσιμες και ενδιαφέρουσες πληροφορίες. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στα ακόλουθα σημεία:

• την παρουσία και τις επιλογές για τη ρύθμιση των jumper που καθορίζουν τις ρυθμίσεις (εγκατάσταση) του δίσκου, για παράδειγμα, τον καθορισμό μιας τέτοιας παραμέτρου όπως το φυσικό όνομα του δίσκου (μπορεί να υπάρχουν, αλλά μπορεί να μην υπάρχουν),
• αριθμός κεφαλών, κυλίνδρων, τομέων σε δίσκους, επίπεδο προαντιστάθμισης και τύπος δίσκου. Πρέπει να εισαγάγετε αυτές τις πληροφορίες όταν σας ζητηθεί από το πρόγραμμα εγκατάστασης υπολογιστή.
  Όλες αυτές οι πληροφορίες θα χρειαστούν κατά τη διαμόρφωση του δίσκου και την προετοιμασία του μηχανήματος για εργασία με αυτόν.
• Εάν ο ίδιος ο υπολογιστής δεν εντοπίσει τις παραμέτρους του σκληρού σας δίσκου, το μεγαλύτερο πρόβλημα θα είναι η εγκατάσταση μιας μονάδας δίσκου για την οποία δεν υπάρχει τεκμηρίωση.
  Στους περισσότερους σκληρούς δίσκους μπορείτε να βρείτε ετικέτες με το όνομα του κατασκευαστή, τον τύπο (μάρκα) της συσκευής, καθώς και έναν πίνακα με κομμάτια που δεν επιτρέπονται για χρήση.
  Επιπλέον, η μονάδα δίσκου μπορεί να περιέχει πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό των κεφαλών, των κυλίνδρων και των τομέων και το επίπεδο της προκαταρκτικής αντιστάθμισης.

Για να είμαστε δίκαιοι, πρέπει να πούμε ότι συχνά μόνο ο τίτλος του αναγράφεται στο δίσκο. Αλλά ακόμα και σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να βρείτε τις απαιτούμενες πληροφορίες είτε στο βιβλίο αναφοράς,
ή τηλεφωνώντας στο γραφείο αντιπροσωπείας της εταιρείας. Είναι σημαντικό να λάβετε απαντήσεις σε τρεις ερωτήσεις:

• Πώς πρέπει να ρυθμιστούν οι βραχυκυκλωτήρες προκειμένου να χρησιμοποιηθεί η μονάδα ως κύριος/υπότελος;
• Πόσοι κύλινδροι και κεφαλές υπάρχουν στο δίσκο, πόσοι τομείς ανά κομμάτι, ποια είναι η τιμή προαντιστάθμισης;
• Ποιος τύπος δίσκου από αυτούς που έχουν εγγραφεί στο BIOS της ROM ταιριάζει καλύτερα με αυτήν τη μονάδα;

Έχοντας αυτές τις πληροφορίες στο χέρι, μπορείτε να προχωρήσετε στην εγκατάσταση του σκληρού δίσκου.

Για να εγκαταστήσετε έναν σκληρό δίσκο στον υπολογιστή σας, κάντε τα εξής:

1. Αποσυνδέστε ολόκληρη τη μονάδα συστήματος από την τροφοδοσία και αφαιρέστε το κάλυμμα.
2. Συνδέστε το καλώδιο του σκληρού δίσκου στον ελεγκτή της μητρικής πλακέτας. Εάν εγκαθιστάτε έναν δεύτερο δίσκο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το καλώδιο από τον πρώτο εάν έχει πρόσθετη υποδοχή, αλλά πρέπει να θυμάστε ότι η ταχύτητα λειτουργίας διαφορετικών σκληρών δίσκων θα συγκριθεί με την πιο αργή πλευρά.
3. Εάν είναι απαραίτητο, αλλάξτε τους βραχυκυκλωτήρες ανάλογα με τον τρόπο που χρησιμοποιείτε τον σκληρό δίσκο.
4. Εγκαταστήστε τη μονάδα σε ελεύθερο χώρο και συνδέστε το καλώδιο από τον ελεγκτή στην πλακέτα στην υποδοχή του σκληρού δίσκου με την κόκκινη λωρίδα στο καλώδιο τροφοδοσίας, τροφοδοσίας ρεύματος.
5. Στερεώστε με ασφάλεια τη μονάδα σκληρού δίσκου με τέσσερις βίδες και στις δύο πλευρές, τακτοποιήστε τα καλώδια μέσα στον υπολογιστή έτσι ώστε όταν κλείνετε το κάλυμμα να μην τα κόβετε,
6. Κλείστε τη μονάδα συστήματος.
7. Εάν ο ίδιος ο υπολογιστής δεν εντοπίσει τη μονάδα σκληρού δίσκου, τότε αλλάξτε τη διαμόρφωση του υπολογιστή χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Εγκατάστασης, ώστε ο υπολογιστής να γνωρίζει ότι έχει προστεθεί μια νέα συσκευή σε αυτόν.

Κατασκευαστές σκληρών δίσκων

Οι σκληροί δίσκοι της ίδιας χωρητικότητας (αλλά από διαφορετικούς κατασκευαστές) έχουν συνήθως λίγο-πολύ παρόμοια χαρακτηριστικά και οι διαφορές εκφράζονται κυρίως στον σχεδιασμό της θήκης, τον παράγοντα μορφής (με άλλα λόγια, τις διαστάσεις) και την περίοδο εγγύησης. Επιπλέον, πρέπει να γίνει ειδική μνεία για το τελευταίο: το κόστος των πληροφοριών σε έναν σύγχρονο σκληρό δίσκο είναι συχνά πολλές φορές υψηλότερο από τη δική του τιμή.

Εάν ο δίσκος σας έχει προβλήματα, η προσπάθεια επιδιόρθωσης του συχνά σημαίνει μόνο έκθεση των δεδομένων σας σε πρόσθετο κίνδυνο.
Ένας πολύ πιο λογικός τρόπος είναι να αντικαταστήσετε την ελαττωματική συσκευή με μια νέα.
Η μερίδα του λέοντος στους σκληρούς δίσκους στη ρωσική (και όχι μόνο) αγορά αποτελείται από προϊόντα των IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

το όνομα του κατασκευαστή που παράγει αυτόν τον τύπο κίνησης,

Εταιρεία Quantum (www. quantum. com.), που ιδρύθηκε το 1980, είναι ένας από τους βετεράνους στην αγορά των δίσκων. Η εταιρεία είναι γνωστή για τις καινοτόμες τεχνικές λύσεις της που στοχεύουν στη βελτίωση της αξιοπιστίας και της απόδοσης των σκληρών δίσκων, του χρόνου πρόσβασης δεδομένων στο δίσκο και της ταχύτητας ανάγνωσης/εγγραφής στο δίσκο και της ικανότητας ενημέρωσης για πιθανά μελλοντικά προβλήματα που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε απώλεια δεδομένων ή αποτυχία δίσκου.

— Μία από τις ιδιόκτητες τεχνολογίες της Quantum είναι το SPS (Shock Protection System), σχεδιασμένο για να προστατεύει το δίσκο από χτυπήματα.

- ενσωματωμένο πρόγραμμα DPS (Data Protection System), σχεδιασμένο να διατηρεί το πιο πολύτιμο πράγμα - τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε αυτά.

Εταιρεία Western Digital (www.wdс.com.)Επίσης, μια από τις παλαιότερες εταιρείες κατασκευής μονάδων δίσκου, έχει δει τα πάνω και τα κάτω της στην ιστορία της.
Η εταιρεία μπόρεσε πρόσφατα να εισάγει τις πιο πρόσφατες τεχνολογίες στους δίσκους της. Μεταξύ αυτών, αξίζει να σημειωθεί η δική μας ανάπτυξη - η τεχνολογία Data Lifeguard, η οποία αποτελεί περαιτέρω εξέλιξη του συστήματος S.M.A.R.T. Προσπαθεί να ολοκληρώσει λογικά την αλυσίδα.

Σύμφωνα με αυτή την τεχνολογία, η επιφάνεια του δίσκου σαρώνεται τακτικά σε περιόδους που δεν χρησιμοποιείται από το σύστημα. Αυτό διαβάζει τα δεδομένα και ελέγχει την ακεραιότητά τους. Εάν παρατηρηθούν προβλήματα κατά την πρόσβαση σε έναν τομέα, τα δεδομένα μεταφέρονται σε άλλον τομέα.
Οι πληροφορίες σχετικά με τους κατεστραμμένους τομείς καταχωρούνται σε μια εσωτερική λίστα ελαττωμάτων, η οποία αποφεύγει μελλοντικές καταχωρίσεις σε κατεστραμμένους τομείς στο μέλλον.

Εταιρεία Seagate (www.seagate.com)πολύ διάσημο στην αγορά μας. Παρεμπιπτόντως, προτείνω σκληρούς δίσκους της συγκεκριμένης εταιρείας καθώς είναι πολύ αξιόπιστοι και ανθεκτικοί.

Το 1998, έφερε ξανά την προσοχή στον εαυτό της κυκλοφορώντας μια σειρά δίσκων Medalist Pro
με ταχύτητα περιστροφής 7200 rpm, χρησιμοποιώντας ειδικά ρουλεμάν για αυτό. Προηγουμένως, αυτή η ταχύτητα χρησιμοποιήθηκε μόνο σε μονάδες διασύνδεσης SCSI, γεγονός που επέτρεψε την αύξηση της απόδοσης. Η ίδια σειρά χρησιμοποιεί την τεχνολογία SeaShield System, σχεδιασμένη να βελτιώνει την προστασία του δίσκου και των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε αυτόν από την επίδραση ηλεκτροστατικών και κραδασμών. Ταυτόχρονα, μειώνεται και η επίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Όλοι οι δίσκοι που κατασκευάζονται υποστηρίζουν την τεχνολογία S.M.A.R.T.
Οι νέοι δίσκοι της Seagate περιλαμβάνουν μια βελτιωμένη έκδοση του συστήματος SeaShield με περισσότερες δυνατότητες.
Είναι σημαντικό ότι η Seagate ανακοίνωσε την υψηλότερη αντίσταση κραδασμών της ενημερωμένης σειράς στη βιομηχανία - 300G όταν δεν χρησιμοποιείται.

Εταιρεία IBM (www. storage. ibm. com)Αν και μέχρι πρόσφατα δεν ήταν σημαντικός προμηθευτής στη ρωσική αγορά σκληρών δίσκων, κατάφερε γρήγορα να αποκτήσει καλή φήμη χάρη στις γρήγορες και αξιόπιστες μονάδες δίσκων.

Εταιρεία Fujitsu (www.fujitsu.com)είναι ένας μεγάλος και έμπειρος κατασκευαστής μονάδων δίσκου, όχι μόνο μαγνητικών, αλλά και οπτικών και μαγνητο-οπτικών.
Είναι αλήθεια ότι η εταιρεία δεν είναι σε καμία περίπτωση ηγέτης στην αγορά σκληρών δίσκων με διεπαφή IDE: ελέγχει (σύμφωνα με διάφορες μελέτες) περίπου το 4% αυτής της αγοράς και τα κύρια ενδιαφέροντά της βρίσκονται στον τομέα των συσκευών SCSI.

Ορολογικό λεξικό

Δεδομένου ότι ορισμένα στοιχεία κίνησης που παίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του θεωρούνται συχνά ως αφηρημένες έννοιες, οι πιο σημαντικοί όροι επεξηγούνται παρακάτω.

Χρόνος πρόσβασης— Η χρονική περίοδος που απαιτείται για μια μονάδα σκληρού δίσκου για αναζήτηση και μεταφορά δεδομένων προς ή από τη μνήμη.
Η απόδοση των μονάδων σκληρού δίσκου συχνά καθορίζεται από τον χρόνο πρόσβασης (ανάκτησης).

Σύμπλεγμα- τη μικρότερη μονάδα χώρου με την οποία λειτουργεί το λειτουργικό σύστημα στον πίνακα θέσης αρχείου. Συνήθως ένα σύμπλεγμα αποτελείται από 2-4-8 ή περισσότερους τομείς.
Ο αριθμός των τομέων εξαρτάται από τον τύπο του δίσκου. Η αναζήτηση για συμπλέγματα αντί για μεμονωμένους τομείς μειώνει το κόστος χρόνου του λειτουργικού συστήματος. Τα μεγάλα συμπλέγματα παρέχουν ταχύτερη απόδοση
μονάδα δίσκου, καθώς ο αριθμός των συμπλεγμάτων σε αυτήν την περίπτωση είναι μικρότερος, αλλά ο χώρος (κενός) στο δίσκο χρησιμοποιείται χειρότερα, καθώς πολλά αρχεία μπορεί να είναι μικρότερα από το σύμπλεγμα και τα υπόλοιπα byte του συμπλέγματος δεν χρησιμοποιούνται.

Ελεγκτής (ελεγκτής)- κύκλωμα, που βρίσκεται συνήθως σε κάρτα επέκτασης, που ελέγχει τη λειτουργία της μονάδας σκληρού δίσκου, συμπεριλαμβανομένης της μετακίνησης της κεφαλής και της ανάγνωσης και εγγραφής δεδομένων.

Κύλινδρος- κομμάτια που βρίσκονται το ένα απέναντι από το άλλο σε όλες τις πλευρές όλων των δίσκων.

Κεφαλή κίνησης- ένας μηχανισμός που κινείται κατά μήκος της επιφάνειας του σκληρού δίσκου και παρέχει ηλεκτρομαγνητική εγγραφή ή ανάγνωση δεδομένων.

Πίνακας κατανομής αρχείων (FAT)- μια εγγραφή που δημιουργείται από το λειτουργικό σύστημα που παρακολουθεί την τοποθέτηση κάθε αρχείου στο δίσκο και ποιοι τομείς χρησιμοποιούνται και ποιοι είναι ελεύθεροι για την εγγραφή νέων δεδομένων σε αυτούς.

Κενό στο κεφάλι— την απόσταση μεταξύ της κεφαλής κίνησης και της επιφάνειας του δίσκου.

Παρεμβάλλει— τη σχέση μεταξύ της ταχύτητας περιστροφής του δίσκου και της οργάνωσης των τομέων στο δίσκο. Συνήθως, η ταχύτητα περιστροφής του δίσκου υπερβαίνει την ικανότητα του υπολογιστή να λαμβάνει δεδομένα από το δίσκο. Μέχρι τη στιγμή που ο ελεγκτής διαβάζει τα δεδομένα, ο επόμενος διαδοχικός τομέας έχει ήδη περάσει το κεφάλι. Επομένως, τα δεδομένα εγγράφονται στο δίσκο μέσω ενός ή δύο τομέων. Χρησιμοποιώντας ειδικό λογισμικό κατά τη διαμόρφωση ενός δίσκου, μπορείτε να αλλάξετε τη σειρά διαγράμμισης.

Λογική κίνηση- ορισμένα μέρη της επιφάνειας εργασίας του σκληρού δίσκου, τα οποία θεωρούνται ως ξεχωριστοί δίσκοι.
Ορισμένες λογικές μονάδες δίσκου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άλλα λειτουργικά συστήματα, όπως το UNIX.

Στάθμευση- μετακίνηση των κεφαλών κίνησης σε ένα συγκεκριμένο σημείο και στερέωσή τους πάνω από αχρησιμοποίητα μέρη του δίσκου, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η ζημιά όταν η μονάδα κουνιέται όταν οι κεφαλές χτυπούν στην επιφάνεια του δίσκου.

Διαμέριση– λειτουργία διαίρεσης σκληρού δίσκου σε λογικούς δίσκους. Όλοι οι δίσκοι είναι διαμερισμένοι, αν και οι μικροί δίσκοι μπορεί να έχουν μόνο ένα διαμέρισμα.

Δίσκος (Πιατέλα)- ο ίδιος ο μεταλλικός δίσκος, επικαλυμμένος με μαγνητικό υλικό, στον οποίο καταγράφονται δεδομένα. Ένας σκληρός δίσκος έχει συνήθως περισσότερους από έναν δίσκους.

RLL (Run-length-limited)- Ένα κύκλωμα κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται από ορισμένους ελεγκτές για την αύξηση του αριθμού των τομέων ανά ίχνος για την υποδοχή περισσότερων δεδομένων.

Τομέας- Μια διαίρεση διαδρομής δίσκου που αντιπροσωπεύει τη βασική μονάδα μεγέθους που χρησιμοποιείται από τη μονάδα. Οι τομείς του λειτουργικού συστήματος περιέχουν συνήθως 512 byte.

Χρόνος τοποθέτησης (χρόνος αναζήτησης)- ο χρόνος που απαιτείται για να μετακινηθεί η κεφαλή από την τροχιά στην οποία είναι εγκατεστημένη σε κάποια άλλη επιθυμητή διαδρομή.

Πίστα- ομόκεντρη διαίρεση του δίσκου. Τα κομμάτια είναι παρόμοια με τα κομμάτια ενός δίσκου. Σε αντίθεση με τα κομμάτια ενός δίσκου, τα οποία είναι μια συνεχής σπείρα, τα κομμάτια σε έναν δίσκο είναι κυκλικά. Τα κομμάτια με τη σειρά τους χωρίζονται σε συμπλέγματα και τομείς.

Χρόνος αναζήτησης από διαδρομή σε τροχιά— ο χρόνος που απαιτείται για να μετακινηθεί η κεφαλή μετάδοσης κίνησης στη διπλανή τροχιά.

Ποσοστό μεταφοράς- ο όγκος των πληροφοριών που μεταφέρονται μεταξύ του δίσκου και του υπολογιστή ανά μονάδα χρόνου. Περιλαμβάνει επίσης τον χρόνο που χρειάζεται για την αναζήτηση ενός κομματιού.