Жесткий диск(винчестер) представляет собой блок из нескольких дисков/блинов(Disks) по поверхностям (Sides) которых перемещаются (плавают в воздушном потоке) головки(Heads). Позиционируются головки по концентрическим дорожкам/трекам(Tracks)/цилиндрам (Cilinders), каждый из которых разделен на сектора (Sectors). Сектор является минимальным адресуемым блоком данных для диска и его размер равен 512 байтам. Логическое строение жесткого диска отличается от его настоящей (физической) геометрии. Как правило, современные диски (в режиме адресации LBA) представляют собой несколько сот цилиндров имеющих 63-254 поверхностей по 63 сектора данных на каждой.
После того, как жесткий диск разделен на логические разделы(диски) и инициализирован,
он может иметь следующую логическую структуру:
В самом начале диска (в секторе 0/0/1) находится PT (Partition Table) - таблица разделов.
PT - состоит из 4-х строк, описывающих 4-е возможных раздела диска. Описание каждого раздела
диска содержит информацию о типе файловой системы, признаке того, что раздел является загрузочным,
о первых и последних головках, дорожках, секторах раздела, количестве секторов смещения начала
раздела от начала диска и об общем количестве секторов в разделе. Размер PT - 64 байта.
Далее располагается MBR (Master Boot Record) - главная загрузочная запись. MBR - находится в том же секторе что и PT. Данные в MBR представляют собой код процессора необходимый для дальнейшей загрузки операционной системы. В последних двух байтах сектора MBR находится сигнатура 55AAh, которую можно использовать как маску при поиске PT и MBR.
На следующем треке в первом(ых) секторе(ах) (начиная с 0/1/1) расположена BA (Boot Area) - загрузочная область операционной системы и BR (Boot Record) - загрузочная запись OC. BR - содержит массу данных и служит для описания параметров файловой системы. В отличие от диска, минимальным адресуемым блоком данных для операционной системы служит кластер, объединяющий определенное количество секторов. Кластер - это несколько секторов, рассматриваемые операционной системой как одно целое. Переход к кластерам произошел потому, что размер таблицы FAT был ограничен, а размер диска менялся. В случае FAT16 для диска объемом 512 Мб кластер будет величиной 8 Кб, до 1 Гб - 16 Кб, до 2 Гб - 32 Кб и так далее. В BR нам интересны такие данные как размер кластера, размер и количество копий FAT. BR для раздела FAT16 размещается в одном секторе, в случае FAT32 Boot Record состоит из нескольких секторов.
Далее на этом же треке расположена 1-я копия FAT (File Allocation Table) - таблица размещения файлов. Сразу за ней - 2-я копия FAT. Она необходима для сохранения информации в случае порчи 1-ой копии FAT. Размер копии FAT (в секторах) определяется размером раздела диска. FAT - Состоит из 12, 16 или 32 битных элементов, описывающих номера кластеров или их признаки (BAD). Количество элементов соответствует количеству кластеров раздела диска. Из этих элементов образуются цепочки номеров кластеров, описывающих расположение файлов на диске. Для поиска файла на диске используется следующий алгоритм: В корневом каталоге находится ссылка на первый кластер, занимаемый файлом. В FAT ищем этот кластер и смотрим, что в нем записано. Варианты следующие: кластер свободен, зарезервировано, дефектный, конец цепочки или номер следующего кластера в файле. Файл считывается до тех пор, пока не встретится код конца цепочки.
После 2-й копии FAT расположены сектора ROOT (Root directory) - корневого каталога диска. Он содержит записи, описывающие файлы (дескрипторы файлов) в корневом каталоге. Такая запись описывает имя, тип, дату создания, размер, атрибуты файла, и т.п., а так же содержит указатель на первый кластер файла. Практически это тот самый список файлов и директорий, который вы видите, открывая диск в каком нибудь файловом менеджере.
После Root Directory начинается собственно DA (Data Area) - область данных, где и хранятся вся ваша информация.
Подготовка жестких дисков к использованию осуществляется в три этапа:
1. Низкоуровневое форматирование (на заводе-изготовителе);
2. Разбиение на логические диски (утилита FDisk);
3. Высокоуровневое форматирование (утилита FORMAT).
Низкоуровневое форматирование выполняется на заводе-изготовителе для совершенно нового диска. В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на диск служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на секторы и нумерует их. Низкоуровневое форматирование можно выполнять и самостоятельно с помощью специальных программ, но зачастую в этом нет необходимости за исключением случаев серьезных неисправностей винчестеров.
Разбиение жесткого диска на логические диски должно быть выполнено перед форматированием высокого уровня. После разбиения диск состоит как бы из нескольких логических дисков меньшего размера. Разбиение обычно осуществляется утилитой FDisk, входящей в дистрибутивы DOS и Windows.
Программа FDisk записывает на жесткий диск главный сектор начальной загрузки — самый первый сектор на нулевой дорожке стороны 0 диска. Этот сектор содержит короткую главную программу первичной загрузки, за которой непосредственно следует таблица разделов. Таблица разделов содержит 4 элемента. Каждый элемент описывает часть диска, называемую разделом. В нем располагается информация о размере раздела, активности раздела (из активного раздела будет загружаться операционная система) и о типе раздела (разновидность раздела DOS, либо принадлежность раздела другой операционной системе). Первичный раздел DOS — обычно логический диск С:. Расширенные (или дополнительные) разделы — определяют дополнительные логические диски вашей системы (D:, E:, F: и т.д.).
Программа FDISK работает в диалоговом режиме. При помощи нескольких вложенных меню она позволяет вам выполнять следующие действия:
Программа Fdisk является достаточно опасным инструментом. С ней не следует играть и экспериментировать, так как при этом велика опасность потерять данные на диске(При разбиении на разделы диска с данными вся информация с него удаляется). Работать с ней надо аккуратно и не спеша, с четким пониманием поставленной задачи.
Высокоуровневое форматирование. Для того, чтобы иметь возможность работать с файловой системой DOS, диск должен быть подготовлен к хранению информации в соответствии с требованиями DOS. Это происходит при форматировании высокого уровня, выполняемым стандартной DOS-утилитой FORMAT. Утилита FORMAT устанавливает логическую структуру диска за счет распределения секторов между системной областью и оставшейся областью данных. Системная область логического диска состоит из: Если винчестер уже разбит на разделы, то, естественно, нужно форматировать каждый раздел отдельно.
Для дальнейшей работы с диском необходимо установить операционную систему, которая будет управлять вашей дальнейшей работой на компьютере. Установка ОС может происходить несколькими способами:
Для того, чтобы не возникало проблем при работе системы и для обеспечения сохранности данных, необходимо проводить различные профилактические и диагностические мероприятия.
Обнаружить возникшие проблемы и предотватить неприятности поможет стандартная программа DOS и Windows Проверка диска или ScanDisk.
Что значит "подряд"? Каждый файл на диске занимает определенное пространство. Это пространство разбито на блоки - кластеры. Каждый кластер принадлежит определенному файлу. Хорошо, если кластеры одного файла идут подряд, но так бывает не всегда.
Файлы на диске постоянно создаются и уничтожаются. Операционная система не всегда может выделить файлу место таким образом, чтобы его кластеры шли друг за другом. То есть файл может занимать несколько кластеров, разбросанных по разным местам диска. В этом случае говорят, что файл фрагментирован. Хотя файл от этого и не портится, но скорость чтения и записи замедляется заметно. Если на диске образуется много таких файлов, то скорость работы системы заметно падает. Для решения этой программы помогает программа DOS и Windows Дефрагментация диска или Defrag.
Для создания резервных копий данных в DOS и Windows существует программа "Архивация данных" или Backup.