Twarde dyski: opis struktury

Twardy dysk gromadzi dane na okrągłych nośnikach (tzw. talerzach), które są pokryte magnetyczną warstwą i zamocowane jeden nad drugim na obracającej się osi. Nad każdym talerzem zawieszona jest bezdotykowo głowica zapisu/odczytu.

Powierzchnia nośników podzielona jest na koncentryczne pierścienie zwane ścieżkami, które swoją strukturą przypominają słoje ściętego drzewa. Z kolei ścieżki są podzielone na małe „kęski” po 512 bajtów - zwiemy jesektorami. Te same (usytuowane jedna nad drugą) ścieżki wszystkich talerzy noszą miano cylindra. Cylindry, głowice i sektory (cylinder, head and sector): CHS składają się na fizyczną strukturę twardego dysku według schematu CHS. Cylindry i głowice są ponumerowane począwszy od zera, numeracja sektorów zaczyna się od cyfry 1.

Zarówno kontrolery zintegrowane w dyskach, jak i BIOS-y pecetów przekładają rzeczywistą liczbę cylindrów, głowic i sektorów na wartości, które są zrozumiałe przez systemy operacyjne. Czynność ta nazywa się mappingiem lub adresowaniem pośrednim.

Aby komputer mógł wczytywać i uruchamiać system operacyjny, najważniejsze informacje o strukturze danych są zgromadzone w ściśle zdefiniowanym miejscu na powierzchni nośnika. W pierwszym sektorze dysku (cylinder 0, głowica 0, sektor1) zlokalizowany jest MBR (master boot record). BIOS komputera znajdzie tu program, który jest odpowiedzialny za wczytanie sektora startowego (tzw. bootsektora) z aktywnej partycji dysku. Informacja, która z partycji jest aktywna, umieszczona jest w tablicy partycji. Tablica ta znajduje się podobnie jak MBR w pierwszym sektorze dysku, który kończy się właśnie na niej. Pozostały fragment ścieżki 0 w cylindrze 0 jest pusty. Można w nim umieścić dyskowego menedżera. Tu zagnieżdżają się również wirusy bootsektora.

Partycja główna (tzw. primary partition) rozpoczyna się w miejscu o „współrzędnych” cylinder 0, głowica 1, sektor1, a kończy się zawsze w miejscu granicy dowolnego cylindra. Pierwszym sektorem partycji głównej jest sektor startowy (bootsektor). Od drugiego sektora zaczyna siętablica przydzieleń zbiorów, tuż za nią znajduje się jej awaryjna kopia. Katalog główny znajduje się z reguły za kopią tablicy przydzieleń zbiorów. Dopiero za wszystkimi wymienionymi informacjami znajduje się właściwy obszar danych.

Partycja rozszerzona zaczyna się zawsze na granicy cylindrów - na przykład z początkiem cylindra X (X oznacza dowolny numer cylindra >0), przy głowicy 0 i w sektorze1. W odróżnieniu od partycji głównej partycja rozszerzona nie posiada sektora startowego, lecz zaczyna się od razu od tablicy partycji, której pierwszy wpis oznacza pierwszy napęd logiczny na tej partycji. Drugi wpis odsyła z kolei do partycji rozszerzonej, która stanowi kolejny napęd logiczny, i tak dalej, aż zostaną poprzydzielane wszystkie logiczne napędy.

TWARDY DYSK

Twardy dysk jest urządzeniem pamięci masowej, w którym dane gromadzone są na jednym lub kilku talerzach umocowanych jeden na drugim na obrotowej osi. Powierzchnia talerzy jest powleczona warstwą materiału magnetycznego. Nad powierzchnią nośnika unosi się bezdotykowo głowica zapisu /odczytu. Odstęp między głowicą a nośnikiem jest tak mikroskopijny , że nawet najmniejsze cząstki kurzu mogłyby uszkodzić oba elementy. Z tego względu zespół talerzy jest umieszczony w hermetycznej budowie, a jakiekolwiek naprawy dysku winny być wykonywane w pomieszczeniach bez kurzowych. Nowoczesne dyski wyposaża się w zintegrowane kontrolery ( na płycie ). Tego rodzaju kontroler zna rzeczywistą, czyli fizyczną strukturę dysku - np. liczbę głowic , cylindrów i sektorów na 1 strefę ( ZBR ). Do poszczególnych sektorów dysk odwołuje się poprzez ich numery . Uszkodzone sektory dysku są zaznaczane i zastępowane sektorami rezerwowymi. Wszystkie te czynności odciążają system operacyjny i BIOS komputera.

SEKTOR

Sektor to fragment ścieżki. Jest najmniejszą jednostką na dysku, którą można zaadresować, i mieści 512 bajtów. Nowoczesne dyski zarządzają sektorami przy pomocy jednoznacznej numeracji.

ŚCIEŻKA

Powierzchnia talerzy na twardych dyskach jest podzielona na koncentryczne ścieżki, właśnie na nich gromadzone są dane.

JEDNOSTKA LOKACYJNA ( KLASTER )

Jednostki lokacyjne - zwane również klasterami -to najmniejsze komórki, w których system gromadzi dane na nośniku. Liczba sektorów, które może pomieścić jeden klaster jest zależna od zastosowanego systemu plików oraz od pojemności nośnika.

CYLINDER

Cylindrem określamy ścieżki o tym samym numerze ( czyli leżące dokładnie jedna nad drugą ) na wszystkich stronach talerzy, które wchodzą w skład całego dysku. Z geometrycznego punktu widzenia ścieżki o tym samym promieniu tworzą bowiem cylinder. Tak więc w dysku o trzech talerzach na jeden cylinder wchodzi sześć ścieżek. Cylinder o numerze 0 znajduje się na zewnętrznej krawędzi nośnika. Ścieżki na powierzchni nośnika są zapełnione począwszy od zewnętrznych , skończywszy na wewnętrznych.

MBR

Master Boot Record jest pierwszym fizycznym sektorem twardego dysku ( cylinder 0, głowica 0, sektor 1 ). Zawsze znajduje się w tym samym miejscu i jest wczytywany jako pierwszy przy uruchamianiu systemu. W MBR mieści się program wczytujący→ sektor sportowy→ aktywnej partycji dysku, a także→ tablica partycji.

SEKTOR STARTOWY ( BOOTSEKTOR )

Pierwszy→ sektor→ napędu logicznego nosi miano sektora startowego ( lub z angielska bootsektora ). Sektor ten zawiera dane dotyczące partycji jak np. jej rozmiar ( w sektorach), liczba wielkość tablic oraz rozmiar jednostek alokacyjnych ( klasterów). Jeżeli z napędu można uruchamiać system operacyjny, sektor startowy mieści również tzw.→ bootstrap - loader.

PROGRAM STARTOWY ( BOOTPROGRAM )

Program startowy to krótki program w sektorze→ MBR, który ma za zadanie przeszukiwać→ tablice partycji celem odnalezienia→ aktywnej partycji dysku oraz wczytać do pamięci i uruchomić.

PARTYCJA

Zanim będziesz mógł zainstalować na dysku żądany system operacyjny, musisz ustalić jego program na partycje. Całą pojemność dysku możesz przypisać jednej partycji lub podzielić ją na kilka mniejszych ( np., aby zainstalować kilka systemów operacyjnych). Służy temu specjalne oprogramowanie.

AKTYWNA PARTYCJA

Tylko jedna czterech możliwych → partycji może być partycją aktywną. Zawiera ona albo sam system operacyjny ( który ma być uruchamiany po włączeniu komputera), albo tzw. bootmanager ( np. systemu OS / 2 lub Linuxa ).

TABLICA PARTYCJI ( PARTITION TABLE )

Tablica partycji jest umieszczona na końcu sektora→ MBR. Zawiera informację, na ile→ partycji został podzielony dysk ( maksymalnie 4 ) . Tablica zajmuje fizycznie 16 bajtów na każdą partycję, czyli w sumie 64 bajty. Umieszczono tu również zapisy informujące o tym, gdzie zaczyna się i kończy każda partycja, z których partycji można wczytywać system ( tzw. bootable partitions ) oraz jakim→ systemom plików są podporządkowane.

NAPĘD LOGICZNY

Twardy dysk można podzielić na 24 napędy logiczne, mimo iż fizycznie zainstalowany jest tylko 1 napęd. Abyś mógł zakładać napędy logiczne, musisz wpierw podzielić twardy dysk na→ partycje. Partycja główna może pomieścić tylko jeden napęd logiczny, podczas gdy partycje rozszerzone po kilka napędów.

SYSTEM PLIKÓW

System plików jest częścią systemu operacyjnego, która odpowiada za zachowanie danych na nośnikach i za administrację urządzeń pamięci masowej.

KATALOG GŁÓWNY

Jest to katalog najwyższy i najistotniejszy w całej hierarchii plików. Jest zakładany przez system operacyjny w wyniku formatowania dysku. Liczba talerzy - określa liczbę talerzy danego dysku. Uwaga! Liczba talerzy nie oznacza, że dane zapisywane są zawsze po obu stronach talerza dysku. Informację na ten temat otrzymamy porównując liczbę talerzy z liczbą głowic danego dysku.

1

---