На какие две области разбивается диск в процессе форматирования
Основным типом устройства, которое используется в современных вычислительных системах для хранения файлов, являются дисковые накопители. Эти устройства предназначены для считывания и записи данных на жесткие и гибкие магнитные диски.
Дисковая память основана на двух вещах: технологии записи и быстром доступе.
Технология записи представляет магнитную запись. Она основана на том факте, что железо и некоторые другие материалы можно намагнитить. Грубо говоря, магнитное поле записывается в железо.
Для записи информации на магнитную поверхность дисков применяется следующий способ. Поверхность рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых считается битом и может быть установлена в магнитный эквивалент нуля и единицы. Поскольку положения точечных позиций определяются неточно, для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают записывающему устройству находить позиции записи. Необходимость таких синхронизирующих меток является одной из причин того, почему диски должны быть отформатированы, прежде чем их можно будет использовать.
Вторым ключевым фактором хранения данных на дисках является механизм быстрого доступа к диску. Быстрый доступ к любой части поверхности обеспечивают два обстоятельства. Первым из них является вращение. Благодаря быстрому вращению диска задержка при прохождении данной точкой любой части окружности невелика. Скорость вращения жестких дисков составляет 3600 - 7200 оборотов в минуту, т.е. один оборот длится 1/60 (1/120) секунды.
При объединении двух факторов (перемещение головки считывания/записи поперек диска и вращение диска под головкой) обеспечивается быстрый доступ к любой части диска. Именно поэтому компьютерные диски называются памятью с произвольным доступом; можно обратиться к любой части записанных данных без последовательного прохождения всей записанной информации.
Каждая из концентрических окружностей диска называется дорожкой. Поверхность диска разбивается на дорожки, начиная с внешнего края, а число дорожек зависит от типа диска. Например, гибкий диск 3,5 дюйма 1,44 Мбайт имеет 80 дорожек. Число дорожек жесткого диска 300 – 1000 и более. Независимо от числа дорожек они идентифицируются номером, начиная с нулевой внешней дорожки.
Аналогично разбиению поверхности диска на дорожки окружность дорожки также разбивается на участки, называемые секторами (sectors), или блоками (blocks). Число секторов на дорожке определяется типом и форматом диска. Например, рассматриваемый нами гибкий диск 3,5 дюйма 1,44 Мбайт имеет на дорожке 18 секторов, а диск 3,5 дюйма 2,88 Мбайт – 36 секторов. Число секторов на дорожке жестких дисков обычно составляет 17.
Для любого конкретного диска размер всех секторов фиксирован. ПК могут работать с несколькими размерами секторов от 128 до 1024 байт, но размер сектора в 512 байт стал стандартным и производители ПК редко отходят от такого размера. Взаимосвязь между дорожками и секторами показана на рис. 11.6.
Во всех дисковых операциях чтения и записи данных участвуют только полные секторы. Секторы на дорожке, как и дорожки на поверхности диска, определяются номерами, начиная с единицы, а не с нуля. (Сектор с нулевым номером на каждой дорожке резервируется для идентификации, а не для хранения данных).
Еще одно измерение диска – число сторон (или поверхностей). Если гибкий диск имеет две стороны, накопители на жестких дисках содержат часто более одного собственно диска, поэтому число сторон оказывается более двух. Стороны диска идентифицируются также номером, начиная с нуля. Устройство накопителя с двумя дисками приведено на рис. 11.7.
Иногда удобно выделить совокупность всех дорожек, по одной на каждой стороне, находящихся на одинаковом расстоянии от центра диска. Эта совокупность называется цилиндром. В накопителе с двумя дисками (рис.11.7) каждый цилиндр состоит из четырех дорожек.
Зная все приведенные размеры, нетрудно определить размер, или емкость, накопителя:
Число сторон · число дорожек ·число секторов на дорожке ·
В результате такого умножения получается так называемая сырая емкость диска. Разумеется часть этой емкости расходуется на служебную информацию. Однако полученное число, по сути, определяет емкость диска: именно эту, или близкую к ней емкость сообщают большинство дисковых утилит.
Сектор – наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Для того чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора.
Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster)[1]. При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.
Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска. Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, которая этот диск будет использовать.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического, форматирования. При высокоуровневом форматировании определяется размер кластера и на диск записывается информация, необходимая для работы файловой системы, в том числе информация о доступном и неиспользуемом пространстве, о границах областей, отведенных под фай- лы и каталоги, информация о поврежденных областях. Кроме того, на диск записывается загрузчик операционной системы - небольшая программа, которая начинает процесс инициализации операционной системы после включения питания или рестарта компьютера.
Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы. Разделы требуются в основном для того, чтобы на одном диске могли одновременно сосуществовать несколько операционных систем. ОС используют одинаковое понятие раздела, каждая имеет программу по созданию и удалению разделов на диске. Какой бы программой не был создан раздел, другая операционная система должна опознавать его границы, даже если не может опознать его содержимого. В каждом разделе «живет» своя операционная система и , как правило, она не выходит за рамки своего раздела. Хотя часто ОС может управлять не одним, а по крайней мере 2 (системы Windows) или более (системы UNIX) разделами.
Итак, раздел – это непрерывная область диска, находящаяся под управлением некоторой ОС и которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство (используются также названия логический диск и логический раздел). Логическое устройство функционирует так, как если бы это был отдельный физический диск. В одном разделе может находиться либо один логический диск, либо несколько. Именно с логическими устройствами работает пользователь, обращаясь к ним по символьным именам, используя, например, как в системах Windows, обозначения А:, В:, С:,SYS и т. п. Операционные системы разного типа используют единое для всех них представление о разделах, но создают на его основе логические устройства, специфические для каждого типа ОС. Так же как файловая система, с которой работает одна ОС, в общем случае не может интерпретироваться ОС другого типа, логические устройства не могут быть использованы операционными системами разного типа. На каждом логическом устройстве может создаваться только одна файловая система.
В частном случае, когда все дисковое пространство охватывается одним разделом, логическое устройство представляет физическое устройство в целом. Если диск разбит на несколько разделов, то для каждого из этих разделов может быть создано отдельное логическое устройство. Логическое устройство может быть создано и на базе нескольких разделов, причем эти разделы не обязательно должны принадлежать одному физическому устройству. Объединение нескольких разделов в единое логическое устройство может выполняться разными способами и преследовать разные цели, основные из которых: увеличение общего объема логического раздела, повышение производительности и отказоустойчивости. Примерами организации совместной работы нескольких дисковых разделов являются так называемые RAID-массивы, подробнее о которых будет сказано далее.
На разных логических устройствах одного и того же физического диска могут располагаться файловые системы разного типа. Все разделы одного диска имеют одинаковый размер блока, определенный для данного диска в результате низкоуровневого форматирования. Однако в резуль- тате высокоуровневого форматирования в разных разделах одного и того жедиска, представленных разными логическими устройствами, могут быть установлены файловые системы, в которых определены кластеры отличающихся размеров.
Операционная система может поддерживать разные статусы разделов, особым образом отмечая разделы, которые могут быть использованы для загрузки модулей операционной системы, и разделы, в которых можно устанавливать только приложения и хранить файлы данных. Один из разделов диска помечается как загружаемый (или активный). Именно из этого раздела считывается загрузчик операционной системы.
Тест по темам «Файлы и файловая система», «Программное обеспечение компьютера» 1.
Файл это : А) область хранения данных на диске Б) программа или данные, хранящиеся в долговременной памяти В) программа или данные, имеющие имя и хранящиеся в оперативной памяти Г) программа или данные, имеющие имя и хранящиеся в долговременной памяти 2.
Имя файла состоит из двух частей : А) адреса первого сектора и объёма файла Б) имени и расширения В) области хранения файлов и каталога Г) имени и адреса первого сектора 3.
Имя файлу даёт : А) операционная система Б) процессор В) программа при его создании Г) пользователь 4.
Расширение файлу присваивает : А) программа при его создании Б) процессор В)пользователь Г) операционная система 5.
Имя файла может включать до А) 16 символов Б)254 символов В) 256 символов Г) 255 символов 6.
Под расширение отводится А) 4 символа Б) 2 символа В) 3 символа Г) 5 символов 7.
В процессе форматирования диск разбивается на две области : А) имя и расширение Б) область хранения и каталог В) оперативную и кэш - память Г) сектора и дорожки 8.
Одноуровневая файловая система А) каталог диска представляет собой иерархическую последовательность имён файлов Б) представляет собой систему вложенных папок В)когда каталог диска представляет собой линейную последовательность имён файлов и соответствующих начальных секторов Г) каталог диска представляет собой геометрическую последовательность имён файлов 9.
Путь к файлу А) начинается с логического имени диска, затем записывается нужный файл , затем последовательность имён вложенных друг в друга папок Б) начинается с последовательности имён вложенных друг в друга папок, в последней из которых находится нужный файл, затем записывается логическоеимя диска, В) начинается споследней папки, в которой находится нужный файл, затем записывается логическое имя диска Г)начинается с логического имени диска, затем записывается последовательность имён вложенных друг в друга папок, в последней из которых находится нужный файл 10.
Выберите правильное имя файла А) 3 : LIST.
BMP Г) SPRAVKI 11.
Операционная система относится к А) к программам – оболочкам Б) к системному программному обеспечению В) к прикладному программному обеспечению Г) приложениям 12.
Где хранится выполняемая в данный момент программа и обрабатываемые данные А) во внешней памяти Б) в процессоре В) в оперативной памяти Г) на устройстве вывода 13.
Каталогом называется место на диске имя и содержащее А) Список программ, составленных пользователем Б) файлы и другие каталоги В) только определённые файлы Г) информацию о файлах (имя, расширение, дата последнего обновления) 14.
Операционная система это : А) техническая документация компьютера Б) совокупность устройств и программ общего пользования В) совокупность основных устройств компьютера Г) комплекс программ, организующих управление работой компьютера и его взаимодействие с пользователем 15.
Имя логического диска обозначается А) цифрами Б) буквами и цифрами В) русскими буквами Г) латинскими буквами 16.
Корневой каталог – это А) первый верхний Б) самый нижний В) самый главный Г) самый большой 17.
Путь к файлу не включает .
А) имя диска Б) имя каталога В) команду Г) : 18.
Состояние операционной системы, при котором она перестает выдавать результаты и реагировать на запросы.
А)отключение принтера Б) зацикливание В) отключение монитора Г) зависание 19.
Дано дерево каталогов.
Определите полное имя файла Doc3.
А) A : \ DOC3 Б) A : \ DOC3 \ Doc3 В) A : \ DOC3 \ Doc1 Г) A : \ TOM3 \ Doc3 20.
В процессе загрузки операционной системы происходит : А) копирование файлов операционной системы с гибкого диска на жёсткий диск Б) копирование файлов операционной системы с CD – диска на жёсткий диск В) последовательная загрузка файлов операционной системы в оперативную память Г) копирование содержимого оперативной памяти на жёсткий диск.
21. Приложение - это А) пользователь, который решает свои прикладные задачи Б) программа, с помощью которой операционная система решает свои прикладные задачи В) устройства, с помощью которых пользователь решает свои прикладные задачи Г) программа, с помощью которой пользователь решает свои прикладные задачи 22.
Приложение функционирует под управлением А) оперативной памяти Б) процессора В) операционной системы Г) пользователя 23.
К приложения общего назначения не относятся : А) графические редакторы Б) пользовательские редакторы В) звуковые редакторы Г) текстовые редакторы.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Содержание
Описание презентации по отдельным слайдам:
Форматирование – создание физической и логической структуры диска
Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые в свою очередь, делятся на секторы.
В процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.
Информационный объем гибких дисков:
V = p*d*k*l
р – количество поверхностей диска (p = 2)
d – количество дорожек на поверхности (d = 80)
k – количество секторов на дорожке (k = 18 )
l – емкость сектора (l = 512 байт).
V = 2 * 80 * 18 * 512 = 1440 Кбайт
ГИБКИЙ ДИСК
Минимальный элемент информации на гибком диске – сектор, информационная емкость которого 512 байтов.
Логическая структура гибких дисков – это совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100).
Минимальный элемент информации на гибком диске – сектор.
Минимальный размер файла составляет один сектор, а максимальный – общее количество секторов на диске.
При размещении на диске файл записывается в произвольные свободные сектора.
1-й сектор – загрузочная запись ОС
со 2 по 33 сектора – каталог и таблица FAT
с 34 по 2880 сектора – файлы
ПРИМЕР
Файл_1 объемом 2 Кбайта занимает на диске
4 сектора (например, 34, 35, 47, 48).
Файл_2 объемом 1 Кбайт занимает на диске
2 сектора (например, 36 и 49).
Каталог представляет собой базу данных и предназначен для нахождения файла по его имени.
Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, дату и время его создания.
Структура записей в каталоге имеет вид:
Размер кластера зависит от типа используемой FAT-таблицы и емкости жесткого диска и определяется по формуле: Vкластера=Vдиска / N,
где N – число кластеров, адресуемое FAT-таблицей.
ЖЕСТКИЙ ДИСК
Минимальный элемент информации на жестком диске – кластер, который содержит несколько секторов.
Пример: Объем жесткого диска 2 Гбайта. На нем используется FAT16 (адреса записываются двухбайтовым числом). Определить объем кластера.
Решение: FAT16 может адресовать 216 = 65536 кластеров.
Объем диска 2 Гбайт = 220 Кбайт.
Минимальный размер адресуемого пространства (размер кластера) равен Vкластера = 220 Кбайт / 216 = 32 Кбайт
Файлам всегда выделяется целое число кластеров.
Каким бы маленьким не был файл, он всегда займет целый кластер. Например, файл, содержащий слово «информатика», составляет 11 байт, но на диске будет занимать целый кластер. Это приводит к большим потерям дискового пространства.
Недостатки FAT16:
Невозможно работать с дисками емкостью больше 4 Гбайт.
Большой размер кластера.
В корневом каталоге нельзя хранить более 512 элементов.
Достоинства FAT32:
Поддерживает диски емкость до 2 Тбайт.
Нет ограничений на количество папок в корневом каталоге.
Размер кластера равен 8 секторам или 4 Кбайтам для диска любого объема.
Быстрое форматирование производит очистку корневого каталога и таблиц размещения файлов.
После быстрого форматирования информация, то есть сами файлы, сохранятся, и в принципе возможно восстановление файловой системы.
Полное форматирование включает в себя физическое и логическое форматирование.
При физическом (низкоуровневом) форматировании происходит проверка качества магнитного покрытия дискеты и ее разметка на дорожки и сектора. При логическом форматировании создаются корневой каталог и таблица размещения файлов.
После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Виды форматирования
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Лекция Форматирование дисков
Формати́рование ди́ска — программный процесс разметки области хранения данных электронных носителей информации , расположенной на магнитной поверхности ( жёсткие диски , дискеты ), оптических носителях (CD/DVD/Blu-ray-диски), твердотельных накопителях ( флэш-память — flashmodule, SSD ) и др. Существуют разные способы этого процесса.
Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например, структур файловой системы . При этом возможность прямого доступа к находящейся (находившейся до форматирования) на носителе информации теряется, часть её безвозвратно уничтожается. Некоторые программные утилиты дают возможность восстановить некоторую часть (обычно — большую) информации с отформатированных носителей. В процессе форматирования также может проверяться и исправляться целостность носителя.
Низкоуровневое форматирование
Низкоуровневое форматирование ( англ. Lowlevelformat) — операция, в процессе которой на магнитную поверхность жёсткого диска наносятся так называемые сервометки — служебная информация, которая используется для позиционирования головок диска. Выполняется в процессе изготовления жёсткого диска, на специальном оборудовании, называемом серворайтером.
Низкоуровневое форматирование — это процесс нанесения информации о позиции треков и секторов , а также запись служебной информации для сервосистемы . Этот процесс иногда называется «настоящим» форматированием, потому что он создает физический формат, который определяет дальнейшее расположение данных. Когда в первый раз запускается процесс низкоуровневого форматирования винчестера, пластины жесткого диска пусты, то есть не содержат абсолютно никакой информации о секторах, треках и так далее. Это последний момент, когда у жесткого диска абсолютно пустые пластины. Информация, записанная во время этого процесса, больше никогда не будет переписана.
Старые жёсткие диски имели одинаковое количество секторов на трек и не имели встроенных контроллеров , так что низкоуровневым форматированием занимался внешний контроллер жёсткого диска, и единственной нужной ему информацией было количество треков и количество секторов на трек. Используя эту информацию, внешний контроллер мог отформатировать жёсткий диск. Современные жёсткие диски имеют сложную внутреннюю структуру, включающую в себя изменение количества секторов на трек при движении от внешних треков к внутренним, а также встроенную сервоинформацию для контроля за приводом головок. Также современные накопители используют технологию «невидимых» плохих секторов, могут автоматически помечать повреждённые секторы как нерабочие, исключая последующую возможность запись в них информации. Вследствие такой сложной структуры данных, все современные жёсткие диски проходят низкоуровневое форматирование только один раз — на заводе-изготовителе. Нет никакого способа в домашних условиях произвести настоящее низкоуровневое форматирование любого современного жёсткого диска, будь это IDE/ATA , SATA или SCSI винчестер. Причём это невозможно сделать даже в условиях сервисного центра.
Старые жёсткие диски нуждались в неоднократном низкоуровневом форматировании на протяжении всей своей жизни, в связи с эффектами температурного расширения , связанного с применением шаговых моторов в приводе головок , у которых перемещение головок было разбито на сетку с фиксированным шагом. С течением времени у таких накопителей смещалось физическое расположение секторов и треков, что не позволяло правильно считывать информацию, применяя шаговый двигатель в приводе магнитных головок. Головка выходила на нужную, по мнению контроллера, позицию, в то время как позиция заданного трека уже сместилась, что приводило к появлению сбойных секторов. Эта проблема решалась переформатированием накопителя на низком уровне, перезаписывая треки и секторы по новой сетке шагов привода головок. В современных накопителях, использующих в приводе головок звуковую катушку, проблема температурного расширения ушла на второй план, вынуждая производить лишь температурную перекалибровку рабочих параметров привода головок.
Результатом выполнения «низкоуровневого» форматирования из BIOS может быть:
отсутствие результата, то есть полное игнорирование винчестером этой процедуры. Позиционирование будет отработано, но никаких действий на дисках произведено не будет;
запись нулей во все секторы, то есть простое стирание информации пользователя;
возникновение проблем с жёсткими дисками старых серий, не обеспечивающих надёжную защиту от пользователя. Некоторые старые жёсткие диски ёмкостью 40-80 Гб могут на команду 50h отвечать ошибкой, что может привести к маркировке всех секторов как « bad » или наоборот, записать нулями часть служебных треков, что приведёт к неработоспособности накопителя.
Информацию после проведения реального низкоуровневого форматирования восстановить нельзя никаким образом.
Процесс форматирования
Форматирование жёсткого диска включает в себя три этапа:
Низкоуровневое форматирование . Это базовая разметка области хранения данных, которая выполняется на заводе-изготовителе в качестве одной из заключительных операций изготовления устройства хранения данных. При этом процессе в области хранения данных создаются физические структуры: треки — tracks (дорожки), секторы, при необходимости записывается программная управляющая информация. Впоследствии в подавляющем большинстве случаев эта разметка остаётся неизменной за все время существования носителя. Большинство программных утилит с заявленной авторами возможностью низкоуровневого форматирования на самом деле, в лучшем случае, перезаписывают только управляющую информацию.
Разбиение на разделы . Этот процесс разбивает объём винчестера на логические диски (например, C :, D :…; sda 1, sda 2…; hda 1, hda 2…). Это осуществляется с помощью встроенных служб самой операционной системы или соответствующими утилитами сторонних производителей (см. Программы для работы с разделами ); метод разбиения существенно зависит от типа операционной системы. Этот шаг принципиально необязателен (если его пропустить, весь объем носителя будет состоять из одного раздела), но в виду очень больших объемов современных жестких дисков (до 8 000 Гб) их разбиение на логические разделы обычно осуществляется.
Высокоуровневое форматирование . Этот процесс записывает (формирует) логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов (файловые таблицы), а также, в некоторых случаях, загрузочные файлы для разделов, имеющих статус активных. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы , при полном — сначала производится верификация (проверка) физической поверхности носителя, при необходимости исправляются поврежденные сектора, то есть участки оптической поверхности, имеющие физические повреждения (маркируются как неисправные, что исключает в последующем запись в них информации), а уже потом производится запись таблицы файловой системы.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Форматирование – создание физической и логической структуры диска
Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые в свою очередь, делятся на секторы.
В процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.
Информационный объем гибких дисков:
V = p*d*k*l
р – количество поверхностей диска (p = 2)
d – количество дорожек на поверхности (d = 80)
k – количество секторов на дорожке (k = 18 )
l – емкость сектора (l = 512 байт).
V = 2 * 80 * 18 * 512 = 1440 Кбайт
ГИБКИЙ ДИСК
Минимальный элемент информации на гибком диске – сектор, информационная емкость которого 512 байтов.
Логическая структура гибких дисков – это совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100).
Минимальный элемент информации на гибком диске – сектор.
Минимальный размер файла составляет один сектор, а максимальный – общее количество секторов на диске.
При размещении на диске файл записывается в произвольные свободные сектора.
1-й сектор – загрузочная запись ОС
со 2 по 33 сектора – каталог и таблица FAT
с 34 по 2880 сектора – файлы
ПРИМЕР
Файл_1 объемом 2 Кбайта занимает на диске
4 сектора (например, 34, 35, 47, 48).
Файл_2 объемом 1 Кбайт занимает на диске
2 сектора (например, 36 и 49).
Каталог представляет собой базу данных и предназначен для нахождения файла по его имени.
Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, дату и время его создания.
Структура записей в каталоге имеет вид:
Размер кластера зависит от типа используемой FAT-таблицы и емкости жесткого диска и определяется по формуле: Vкластера=Vдиска / N,
где N – число кластеров, адресуемое FAT-таблицей.
ЖЕСТКИЙ ДИСК
Минимальный элемент информации на жестком диске – кластер, который содержит несколько секторов.
Пример: Объем жесткого диска 2 Гбайта. На нем используется FAT16 (адреса записываются двухбайтовым числом). Определить объем кластера.
Решение: FAT16 может адресовать 216 = 65536 кластеров.
Объем диска 2 Гбайт = 220 Кбайт.
Минимальный размер адресуемого пространства (размер кластера) равен Vкластера = 220 Кбайт / 216 = 32 Кбайт
Файлам всегда выделяется целое число кластеров.
Каким бы маленьким не был файл, он всегда займет целый кластер. Например, файл, содержащий слово «информатика», составляет 11 байт, но на диске будет занимать целый кластер. Это приводит к большим потерям дискового пространства.
Недостатки FAT16:
Невозможно работать с дисками емкостью больше 4 Гбайт.
Большой размер кластера.
В корневом каталоге нельзя хранить более 512 элементов.
Достоинства FAT32:
Поддерживает диски емкость до 2 Тбайт.
Нет ограничений на количество папок в корневом каталоге.
Размер кластера равен 8 секторам или 4 Кбайтам для диска любого объема.
Быстрое форматирование производит очистку корневого каталога и таблиц размещения файлов.
После быстрого форматирования информация, то есть сами файлы, сохранятся, и в принципе возможно восстановление файловой системы.
Полное форматирование включает в себя физическое и логическое форматирование.
При физическом (низкоуровневом) форматировании происходит проверка качества магнитного покрытия дискеты и ее разметка на дорожки и сектора. При логическом форматировании создаются корневой каталог и таблица размещения файлов.
После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Виды форматирования
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Лекция Форматирование дисков
Формати́рование ди́ска — программный процесс разметки области хранения данных электронных носителей информации , расположенной на магнитной поверхности ( жёсткие диски , дискеты ), оптических носителях (CD/DVD/Blu-ray-диски), твердотельных накопителях ( флэш-память — flashmodule, SSD ) и др. Существуют разные способы этого процесса.
Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например, структур файловой системы . При этом возможность прямого доступа к находящейся (находившейся до форматирования) на носителе информации теряется, часть её безвозвратно уничтожается. Некоторые программные утилиты дают возможность восстановить некоторую часть (обычно — большую) информации с отформатированных носителей. В процессе форматирования также может проверяться и исправляться целостность носителя.
Высокоуровневое форматирование
Высокоуровневое полное форматирование — процесс, который заключается в создании главной загрузочной записи с таблицей разделов и (или) структур пустой файловой системы , установке загрузочного сектора и тому подобных действий, результатом которых является возможность использовать носитель в операционной системе для хранения программ и данных. В процессе форматирования также проверяется целостность поверхности носителя для исправления (блокировки) дефектных секторов. Известен также способ без проверки носителя, который называется «быстрым форматированием».
В случае использования, к примеру, операционной системы DOS команда format выполняет эту работу, записывая в качестве такой структуры главную загрузочную запись и таблицу размещения файлов. Высокоуровневое форматирование выполняется после процесса разбивки диска на разделы (логические диски), даже если будет использоваться только один раздел, занимающий весь объём накопителя. В современных операционных системах процессы разбиения винчестера на разделы и форматирования могут выполняться как в процессе установки операционной системы, так и на уже установленной системе средствами самой системы или утилитами сторонних производителей, с использованием графического интуитивно понятного интерфейса.
Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.
Файл- это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.
Имя файла.Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и так далее). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.
Таблица 1. Типы файлов и расширений
Тип файла | Расширения |
Программы | exe, com |
Текстовые файлы | txt, doc |
Графические файлы | bmp, д1Т,]рдидр |
Звуковые файлы | wav, mid |
Видеофайлы | avi |
Программы на языках программирования | bas, pas и др |
Файловая система.На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой.
Каждый диск разбивается на две области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске.
Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит только названия отдельных рассказов.
Таблица 2.Одноуровневый каталог
Имя файла | Номер начального сектора |
Файл_1 | |
Файл_2 | |
……. | |
Файл_112 |
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска используется многоуровневая иерархическая файловая система, которая имеет древовидную структуру.
Начальный, корневой каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, каждый из последних может содержать вложенные каталоги 2-го уровня и так далее. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.
Файловая система— это система хранения файлов и организации каталогов.
Путь к файлу.Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла.
Операции над файлами.В процессе работы на компьютере наиболее часто над файлами производятся следующие операции:
• копирование (копия файла помещается в другой каталог);
• перемещение (сам файл перемещается в другой каталог);
• удаление (запись о файле удаляется из каталога);
• переименование (изменяется имя файла).
Форматирование дисков.Для того чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован, то есть должна быть создана физическая и логическая структура диска.
Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.
После форматирования гибкого диска 3,5" его параметры будут следующими:
• информационная емкость сектора — 512 байтов;
• количество секторов на дорожке — 18;
• дорожек на одной стороне — 80;
Логическая структура гибких дисков. Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.
На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.
При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла — это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.
Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках. Например, Файл_1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл_2 объемом 1 Кбайт — сектора 36 и 49.
Таблица 3. Логическая структура гибкого диска формата 3,5" (2-я сторона)
№ дорожки | № сектора |
…………………. |
Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных.
Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания.
Таблица 4. Структура записей в каталоге
Имя файла | Адрес первого сектора | Объем файла, Кбайт | Дата создания | Время создания |
Файл 1 | 14 01 99 | 14 29 | ||
Файл 2 | 14 01 99 | 14 45 |
Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT — File Allocation Table). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, то есть последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.
Для размещения каталога — базы данных и таблицы FAT на гибком диске отводятся секторы со 2 по 33. Первый сектор отводится для размещения загрузочной записи операционной системы. Сами файлы могут быть записаны, начиная с 34 сектора.
Виды форматирования. Существуют два различных вида форматирования дисков: полное и быстрое форматирование. Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и секторы), так и логическое форматирование (создание каталога и таблицы размещения файлов). После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов. Информация, то есть сами файлы, сохраняется и в принципе возможно восстановление файловой системы.
Информационная емкость гибких дисков. Рассмотрим различие между емкостью неформатированного гибкого магнитного диска, его информационной емкостью после форматирования и информационной емкостью, доступной для записи данных.
Заявленная емкость неформатированного гибкого магнитного диска формата 3,5" составляет 1,44 Мбайт.
Рассчитаем общую информационную емкость отформатированного гибкого диска:
Количество секторов: N = 18 х 80 х 2 = 2880.
512 байт х N = 1 474 560 байт = 1 440 Кбайт -= 1,40625 Мбайт.
Однако для записи данных доступно только 2847 секторов, то есть информационная емкость, доступная для записи данных, составляет:
512 байт х 2847 = 1 457 664 байт = 1423,5 Кбайт = 1,39 Мбайт.
Логическая структура жестких дисков. Логическая структура жестких дисков несколько отличается от логической структуры гибких дисков. Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя несколько секторов. Размер кластера зависит от типа используемой таблицы FAT и от емкости жесткого диска.
На жестком диске минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит не сколько секторов.
Таблица FAT16 может адресовать 2 16 — 65 536 кластеров. Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим, так как информационная емкость жестких дисков может достигать 150 Гбайт.
Например, для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:
40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.
Файлу всегда выделяется целое число кластеров. При размещении на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что приведет к большим потерям свободного дискового пространства.
Эта проблема частично решается с помощью использования таблицы FAT32, в которой объем кластера принят равным 8 секторам или 4 килобайтам для диска любого объема.
В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов на диске хранятся две идентичные копии таблицы FAT.
Преобразование FAT16 в FAT32 можно осуществить с помощью служебной программы Преобразование диска в FAT32, которая входит в состав Windows.
Мы рассмотрели файловую систему, имеющую название FAT, однако в последнее время все большую популярность приобретает файловая система NTFS (New Technology File System - файловая система операционных систем семейства Windows NT), которая, в частности, используется в Windows NT и Windows ХР.
Максимальный размер раздела NTFS в данный момент ограничен лишь размерами «жестких» дисков. Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры — блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров — от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт. Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12 % диска отводятся под так называемую зону MFT (Master File Table). Это БД, представляющая собой общую файловую таблицу, строки которой соответствуют файлам тома NTFS, а столбцы - атрибутам файлов. Запись каких-либо других данных в эту область невозможна. Остальные 88 % диска является обычным пространством для хранения файлов.
Зона MFT поделена на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому-либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны ОС — они называются метафайлами, причем самый первый метафайл - сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT - единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Интересно, что вторая копия первых трех записей для надежности — они очень важны - хранится ровно посередине диска. Остальной MFT-файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска — восстановить его положение можно с помощью его самого, «зацепившись» за самую основу первый элемент MFT.
Дефрагментация дисков.Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов. Фрагментация файлов (фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластерах) возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других.
Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним (магнитным головкам придется постоянно перемещаться с дорожки на дорожку) и в конечном итоге приводить к преждевременному износу жесткого диска. Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.
Читайте также: