Физическая и логическая структура магнитных дисков

Магнитные диски являются элементами устройств чтения-записи информации – дисководов. Сам магнитный диск – это пластиковый (для гибких дисков) или алюминиевый либо керамический (для жестких дисков) круг с магниточувствительным покрытием. В случае жесткого диска таких кругов может быть несколько, и все они в центре посажены на один стержень. Для гибкого диска такой круг один, при помещении в дисковод он фиксируется в центре. Во время работы диск раскручивается. Схема дисковода показана на рисунке:

Головки чтения-записи могут синхронно перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлении (это показано стрелками), что позволяет им приблизиться к любой точке поверхности диска. Каждая точка поверхности рассматривается как отдельный бит внешней памяти.

Так же как и основная память, поверхность диска (или дисков) имеет структуру. Элементы физической структуры следующие:

1. дорожка – концентрическая окружность, по которой движутся головки чтения-записи при размещении или поиске данных. Дорожки нумеруются, начиная с нуля. Нулевой номер имеет самая внешняя дорожка на диске;

2. секторы – блоки, в которых размещаются данные на дорожке при записи. Нумеруются, начиная с единицы. Помимо пользовательской информации (самих данных), сектора содержат служебную информацию, например, собственный номер. Сектора являются минимальными адресуемыми элементами данных для диска;

3. стороны диска. Нумеруются, начиная с нуля. Для винчестера, расположенного вертикально, нулевой номер имеет самая верхняя сторона, для гибкого диска нулевой номер у «лицевой» стороны дискеты;

4. цилиндр – совокупность дорожек с одинаковыми номерами на разных сторонах диска. Номера цилиндров совпадают с номерами дорожек;

5. кластер – совокупность секторов, имеющих смежные номера. Может состоять из одного сектора (для дискет) или нескольких (для винчестера). Является минимальным адресуемым элементом данных для операционной системы. Кластеры используются операционной системой для добавления данных к файлу: добавление очередной «порции» данных к файлу выполняется в объеме кластера независимо от того, что реальный объем добавляемых меньше объема кластера. Это приводит к нерациональному расходованию внешней памяти. Поэтому не рекомендуется хранить на диске большое количество маленьких файлов: они имеют много пустых «хвостов».

Разбивка непрерывного пространства поверхности диска на указанные элементы (можно эту процедуру назвать дискретизацией) выполняется при его форматировании. При этом также формируется маркер начала и конца дорожки, места расположения секторов, в сектора записывается служебная информация.

Параметры ЖД.

Диаметр дисков (2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов). Число поверхностей (количество физических дисков на оси ). Число цилиндров (сколько дорожек). Число секторов (число секторов на всех дорожках). Число секторов на 1дорожке.Время перехода от одной дорожки к другой ( 3.5 до 5, от 0.6 до 1 мс) Время установки или время поиска (время на перемещение головок чтения/записи). Скорость передачи данны х, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой контроллера и интерфейса.

Любой диск в ДисковойОперативнойСистеме имеет четыре логических части: загрузочный сектор, таблицу распределения файлов (содержится относящаяся к файлам информация, с помощью которой может быть определено физическое положение того или иного файла, к которому обращаются с целью выполнения считывания или записи.), корневой каталог (хранит файлы и другие подкаталоги.) и архивное пространство.

Загрузочный сектор – это самый первый сектор на самой внешней (нулевой) дорожке. Загрузочный сектор содержит важную информацию о логической структуре диска и короткую программу начальной загрузки. Начиная с байта с порядковым номером 12, в загрузочном секторе размещается так называемый блок параметров BIOS, содержащий информацию о длине и расположении остальных логических частей диска и некоторые другие важные параметры.

Физический диск может быть разбит на несколько логических разделов, каждый из которых имеет свою логическую структуру. С точки зрения пользователя, каждый раздел выступает как самостоятельный диск и называется логическим диском.

Описываемая логическая структура (загрузочный сектор, таблица распределения файлов и т.д.) создается на каждом логическом диске, т.е. на одном физическом диске существует несколько загрузочных секторов. Самый первый загрузочный сектор называется главным – именно он используется для начальной загрузки операционной систем.