Процесс магнитной разметки диска на сектора и дорожки называется
Внешняя память – предназначена для долговременного хранения большого объема информации. Это энергонезависимая память, так как в ней хранится информация независимо от того подключен компьютер или нет к источнику электрического питания. В качестве внешней памяти компьютера используются различные диски, на которых хранится информация. Их и называют носителями информации.
В настоящее время используется три вида носителей информации:
Магнитные диски – это диски, покрытые с двух сторон тонкой пленкой из магниточуствительного материала. Поверхности диска, на которые наносится информация, называются рабочими поверхностями.
Конструктивно магнитные диски выполняются двух видов:
Жесткие магнитные диски
Жесткие диски выполнены из твердого, но легкого металлического сплава. На жестких дисках выполнена внешняя память компьютера.
Она представлена устройством, называемым винчестер. Винчестер размещается в системном блоке компьютера и представляет собой несколько жестких магнитных дисков, закрепленных на общей оси. Вся эта конструкция помещается в корпус, называемый гермоблоком. Вопреки распространенному мнению этот корпус не является герметичным и сообщается с окружающим воздухом через специальный фильтр.
Это очень важный момент, так как при полной его герметичности любой перепад давления, например перевозка винчестера в грузовом отсеке самолета, привела бы к деформации корпуса винчестера и порче прецизионного механизма. Задача этого фильтра состоит в задерживании твердых частиц, находящихся в воздухе и недопущении их попадания вовнутрь гермоблока. Другой фильтр, располагаемый внутри корпуса, улавливает частицы, отлетающие от поверхности диска.
Информация на магнитных дисках размещается вдоль концентрических окружностей, называемых дорожками. Каждая дорожка делится на определенное количество участков, называемых секторами. Сектор хранит минимально доступное количество информации. Объем информации, размещаемой в секторе, составляет 512 байт. Один или несколько секторов, расположенных подряд, образуют кластер. Кластер – это минимальная единица информации, которая может быть записана или считана с диска.
Доступ к информации на магнитном диске определяется четырьмя координатами:
- номер стороны диска,
Такой доступ называют доступом на физическом уровне. На диске информация хранится в виде файлов. Файл – это любая информация, имеющая имя и размещенная на носителе информации. При поиске нужной информации пользователь не указывает ее координаты, а дает ее имя. По имени файла операционная система компьютера ищет его физическое место на диске, которое указывается в специальных служебных таблицах. Следует иметь в виду, что сектора с содержанием какого – либо файла совсем не обязательно располагаются рядом в одном месте диска. При записи система активно использует свободные места. В результате отдельные части файла могут располагаться в различных частях диска. Операцией перемещения головок управляет контроллер накопителя.
В винчестере используются диски одного диаметра и располагаются друг под другом. Дорожки одного диаметра на различных дисках образуют цилиндр. Количество цилиндров, число дорожек на нем, а также количество секторов на дорожке определяет формат диска. Формат винчестера задается при его конструировании и никакому изменению не подлежит. Форматирование (разметка) винчестера всегда выполняется на заводе–изготовителе с использованием высокоточного стенда. Устройство диска и размещение дорожек на нем приведено на рис. 2.1
Рис.2.1 Схема разметки диска
Перед записью информации на вновь изготовленный магнитный диск его следует отформатировать, то есть разметить на дорожки и секторы. Это делается для того, чтобы сделать дисковую поверхность адресуемой.
При форматировании вся дисковая поверхность разделяется на две области:
В системной области находятся:
– загрузочная запись, в которой размещается системный загрузчик и блок параметров диска, определяющий формат диска;
– таблица размещения файлов (File Allocation Table – FAT), которая представляет собой карту области данных. В этой карте записывается состояние каждого кластера и устанавливается цепочка кластеров, занимаемых одним файлом. Файл занимает целое число кластеров, при этом последний кластер может быть задействован не полностью. Каждый элемент FAT содержит либо номер следующего кластера, принадлежащего одному файлу, либо специальный код:
– 0 – кластер свободен,
– 65521 – кластер дефектный,
– 65522 – кластер последний в файле.
В связи с особой важностью FAT хранится на диске в двух экземплярах:
– корневой каталог, в котором хранится информация о каждом файле (время создания, дата создания, размер) и номер кластера, указывающий физическое расположение файла или каталога в области данных. При удалении файла происходит не физическое стирание информации, а удаление только первого символа имени файла, после этого такой файл становится недоступным для стандартных команд операционной системы, и кластеры, которые файл ранее занимал, объявляются свободными. Информация на этих участках диска хранится до тех пор, пока в них не будет помещена новая информация.
В области данных размещается вся информация, из которой состоят файлы.
Рис. 2.2. Схема записи и чтения информации с магнитных дисков.
На рис.2.2 приведена схема, позволяющая понять принцип записи и чтения информации на магнитные диски. При записи информации над дорожкой устанавливается магнитная головка, на расстоянии над поверхностью диска исчисляемом микронами. Головка представляет собой магнитопровод, на который намотана обмотка. В определенный момент времени в обмотку подается импульс напряжения одной полярности. Этот импульс порождает в обмотке импульс тока, а тот, в свою очередь, импульс магнитного потока.
Магнитный поток замыкается по магнитопроводу головки, проходит через воздушный зазор и через участок магнитной поверхности диска, находящегося в этот момент под магнитной головкой. Этот участок дорожки на магнитном диске намагничивается соответствующей полярностью. При подаче на головку импульса другой полярности, другой участок диска намагничивается противоположной полярностью. Участок, намагниченный одной полярностью, воспринимается как логическая единица, а участок, намагниченный противоположной полярностью, воспринимается как логический нуль. Таким методом записывается информация в закодированном виде.
При чтении информации все действия происходят в обратном порядке. Намагниченный участок диска, перемещаясь под магнитной головкой, наводит в ее обмотке импульс э.д.с. одной или другой полярности, что воспринимается как логическая единица или логический нуль.
Объем современных винчестеров исчисляется десятками Гбайт.
Низкоуровневое форматирование
Низкоуровневое форматирование (англ. Low level format ) — 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 длясервосистемы. 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 трэк и не имели встроенных контроллеров, так что низкоуровневым форматированием занимался внешний контроллер жёсткого диска, и единственной нужной ему информацией было количество трэков и количество секторов на трэк. Используя эту информацию, внешний контроллер мог отформатировать жёсткий диск. Современные жёсткие диски имеют сложную внутреннюю структуру, включая изменение количества секторов на трэк при движении от внешних трэков 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 трэков, 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 трэка уже сместилась, что приводило к появлению сбойных секторов. Эта проблема решалась переформатированием накопителя на низком уровне, перезаписывая трэки 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 трэков, что приведёт к неработоспособности накопителя.
Информацию после проведения реального низкоуровневого форматирования восстановить нельзя никаким образом.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Структура данных на магнитных дисках
Файлы и файловая система
Что такое файл?
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 состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т.д.).
Реферат по физике.doc
Какие единицы измерения информации вы знаете?
Бит – наименьшая единица измерения информации и обозначается двоичным числом.
1 байт = 8 битов.
1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт;
1 Мбайт = 220 байт = 1024 Кбайт;
1 Гбайт = 230 байт = 1024 Мбайт.
Дискета – 1.44 Мбайт
CD-ROM – 700 Мбайт
DVD-ROM – 4.7 Гбайт
Винчестер – 40 ~ 200 Гбайт
Файловая система
На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной файловой системой.
Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов.
Полное имя файла
Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.
C:\Рефераты\Физика\Оптические явления.doc
C:\Рефераты\Информатика\Интернет.doc
C:\Рефераты\Информатика\Компьютерные вирусы.doc
C:\Рисунки\Закат.jpg
C:\Рисунки\ Зима.jpg
Запишите полные имена всех файлов
?
Запишите полные имена всех файлов
C:\Мои документы\Иванов\QBasic.doc
C:\Мои документы\Петров\Письмо.txt
C:\Мои документы\Петров\Рисунки\Море.bmp
C:\Фильмы\Интересный фильм.avi
?
Структура 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.
Форматирование дисков
Форматирование диска - процесс разметки диска на сектора и дорожки для записи данных. Форматирование создает структуру диска, обеспечивающую запись/чтение файлов и программ операционной системой.
Форматирование выполняется служебными программами. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради.
Логическая структура гибких дисков
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.
Логическая структура гибких дисков
У гибкого диска две стороны, на которых создается по 80 дорожек. На каждой дорожке по 18 секторов. Общая емкость гибкого диска составляет 2 * 80 * 18 * 512 = 1474560 байт ≈ 1.44 Мбайт.
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, Файл1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл2 объемом 1 Кбайт — сектора 36 и 49.
Таблица размещения файлов
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.
Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT — File Allocation Table).
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
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.
Логическая структура жестких 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 несколько секторов.
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.
Дефрагментация - процесс перезаписи частей файла в соседние сектора на жестком диске для ускорения доступа и загрузки.
Физические и логические диски
Для борьбы с нерациональными потерями или, просто, для удобства, часто жесткий диск разбивают на несколько разделов. Каждый такой раздел можно рассматривать как отдельный логический жесткий диск.
Поиск файлов и папок
Для отображения на экране окна поиска нажмите Пуск→Поиск. Окно поиска можно также активировать, нажав кнопку Поиск на панели инструментов в окне Мой компьютер или проводника.
Для облегчения поиска пользователю предлагается нажатием кнопки выбрать, что он хочет найти: изображение, музыку или видео, файл или папку, компьютеры или людей и т.д.
Чтобы найти файл или папку, в окне Результатов поиска на панели помощника по поиску щелкните ссылку Файлы и папки. Вы можете найти файл по его имени или части имени или некоторым другим критериям.
Шаблоны поиска
При поиске файла по имени можно использовать шаблон: звездочка «*» и знак вопроса «?».
Символ шаблона звездочка «*» заменяет любое количество символов, знак вопроса «?» - один символ.
Например, после ввода для поиска «Мыш?.doc» будут найдены файлы: «Мышь.doc» и «Мыши.doc».
После ввода «*.jpg» будут найдены все рисунки в формате jpg.
Вопросы:
Что такое форматирование диска?
Почему отличаются реальный информационный объем файла и объем, который он занимает на диске?
Чем отличается полное и быстрое форматирование?
Для чего необходимо проводить дефрагментацию диска?
Что такое логический диск?
- Часть информационной системы, выделяемой при проектировании системной архитектуры.
56. Расширение файла, как правило, характеризует:
- Путь к папке, где хранятся данные
+ Тип данных, хранящихся в файле
57. Производительность работы компьютера зависит от:
+ От комплектующих системного блока
- От установленного ПО
- От скорости Интернет-соединения
58. Озу это память в которой хранится:
- Информация о файловой системе
+ Выполняемый машинный код
- Кэшированные данные процессора
59. Первая ЭВМ называлась:
60. Для выхода на поисковый сервер необходимо:
- Зайти в браузер
- Ввести запрос в поисковом меню
+ Вписать в адресную строку браузера адрес поискового сервиса
61. Дисковод это устройство для:
+ Чтения информации со съемного носителя
- Записи информации на запоминающее устройство
- Соединения с LAN
62. Процессор обрабатывает информацию:
- В текстовом формате
+ В двоичном коде
- На языке Pascal
63. При отключении компьютера информация:
- Удаляется с HDD
- Сохраняется в кэше графического процессора
+ Удаляется с памяти ОЗУ
64. Протокол маршрутизации ip обеспечивает:
+ Пересылку информации в компьютерных сетях
- Возможность связи нескольких компьютеров и их данных в одну общую сеть
- Кодировку и дешифровку данных
65. Во время исполнения прикладная программа хранится
- в кэш-памяти ядра
- в памяти винчестера (жесткого диска)
66. За минимальную единицу измерения количества информации принято считать:
67. При выключении компьютера вся информация стирается:
+ В памяти оперативного запоминающего устройства
68. Первая ЭВМ в нашей стране называлась:
69. Компьютер, подключенный к интернету, обязательно имеет:
- Связь с удаленным сервером
70. Прикладное программное обеспечение это:
+ Программа общего назначения, созданная для выполнения задач
- Каталог программ для функционирования компьютера
- База данных для хранения информации
71. Первые ЭВМ были созданы в:
72. Служба ftp в интернете предназначена:
+ Для распространения данных
- Для соединения с Интернетом
- Для сохранения данных в облаке
73. Массовое производство персональных компьютеров началось:
+ в начале 2000 года
74. Электронная почта позволяет передавать:
- Только приложенные файлы
75. База данных это:
+ модель в которой упорядоченно хранятся данные
- программа для сбора и хранения информации
- таблица с данными в формате Exсe
76. Среди архитектур ЭВМ выделяют:
- Стационарные, портативные, автономные
+ Массивно-параллельные, симметричные многопроцессорные, распределенные
- Выделенные, разделенные, параллельно-ответвленные
77. Энергонезависимыми устройствами памяти персонального компьютера являются:
78. Система программирования предоставляет программисту возможность:
- Проводить анализ существующих тематических модулей и подмодулей
+ Автоматически собирать разработанные модули в единый проект
- Автоматизировать математические модели тех или иных явлений
79. Сжатый файл представляет собой файл:
- Который давно не открывали
- Зараженный вредоносным вирусом
+ Упакованный при помощи программы-архиватора
80. Какую функцию выполняют периферийные устройства?
+ Ввод и вывод информации
- Долгосрочное хранение информации
- Обработка вновь поступившей информации и перевод ее на машинный язык
81. Что не характерно для локальной сети?
+ Обмен информацией и данными на больших расстояниях
- Наличие связующего звена между абонентами сети
82. Системная дискета необходима для:
- Первичного сохранения важных для пользователя файлов
- Удаления вредоносного программного обеспечения с компьютера
+ Первоначальной загрузки операционной системы
83. Электронные схемы для управления внешними устройствами - это:
- Клавиатура и мышь
- Транзисторы и системные коммутаторы
84. Привод гибких дисков – это устройство для:
- Связи компьютера и съемного носителя информации
- Обработки команд ввода/вывода данных с компьютера на бумагу
+ Чтения и/или записи данных с внешнего носителя
тест 85. Адресуемость оперативной памяти означает:
+ Наличие номера у каждой ячейки оперативной памяти
- Дискретное представление информации в пределах всех блоков оперативной памяти
- Свободный доступ к произвольно выбранной ячейке оперативной памяти
86. Разрешающей способностью монитора является:
- Количество четко передаваемых цветов
+ Количество точек (пикселей) изображения в горизонтальном и вертикальном направлениях
87. Первоначальный смысл слова «компьютер» - это:
+ Человек, выполняющий расчеты
- Потоки электромагнитных волн
- Способ передачи информации на большие расстояния
89. Модем – это устройство, предназначенное для:
- Преобразования текстовой и графической информации в аналоговую
+ Организации цифровой связи между двумя компьютерами посредством телефонной линии
- Обеспечения выхода в интернет для ЭВМ
90. Генеалогическое дерево семьи является … информационной моделью
91. Com порты компьютера обеспечивают:
+ Передачу данных между компьютером и телефонами, карманными компьютерами, периферийными устройствами
- Доступ в интернет
- Подключение внешнего жесткого диска
92. Почтовый ящик абонента электронной почты представляет собой:
- Участок оперативной памяти почтового сервера, отведенный конкретному пользователю
+ Участок памяти на жестком диске почтового сервера, отведенный конкретному пользователю
- Специальное устройство для передачи и хранения корреспонденции в электронной форме
93. Расширение файла как правило характеризует:
+ Тип информации, содержащейся в файле
94. Программное управление работой компьютера предполагает:
- Последовательность команд, выполнение которых приводит к активации определенной функции компьютера
+ Использование операционной системы, синхронизирующей работу аппаратных средств
- Преобразование аналогового информационного сигнала в цифровой
тест-95. К основным характеристикам процессора не относится:
+ Объем оперативной памяти
- Частота системной шины
96. Тип шрифта TrueType означает, что:
+ Набранный этим шрифтом текст будет выглядеть одинаково и на мониторе, и в распечатанном виде
- Набранный этим шрифтом текст подлежит редактированию в любом текстовом редакторе
- Данный шрифт был использован по умолчанию при первичном создании документам
97. Web-страницы имеют расширение:
98. Технология Ole обеспечивает объединение документов, созданных:
- В любом из приложений Microsoft Office
+ Любым приложением, удовлетворяющим стандарту CUA
- В виде графического потока информации
99. Текстовые данные можно обработать:
100. Виртуальное устройство – это:
+ Смоделированный функциональный эквивалент устройства
101. Файловая система – это:
+ Способ организации файлов на диске
- Объем памяти носителя информации
- Физическая организация носителя информации
102. Полный путь к файлу задан в виде адреса D:\Doc\Test.doc. Назовите полное имя файла:
103. Исходя из признака функциональности различают программное обеспечение следующих видов:
- Прикладное, программное, целевое
+ Прикладное, системное, инструментальное
- Офисное, системное, управляющее
105. Какую структуру образуют папки (каталоги)?
тест_106. К обязательным критериям качества программного обеспечения относится:
107. На физическом уровне сети единицей обмена служит:
108. Укажите различие между информационно-поисковой системой и системой управления базами данных:
- Запрещено редактировать данные
+ Отсутствуют инструменты сортировки и поиска
- Разный объем доступной информации
109. Процесс написания программы никогда не включает:
- Записи операторов на каком-либо языке программирования
+ Изменения физического окружения компьютера
110. Многократное исполнение одного и того же участка программы называют:
111. Что обеспечивает система электронного документооборота?
- Перевод документов, созданных рукописным способом, в электронный вид
+ Управление документами, созданными в электронном виде
- Автоматизацию деятельности компании
112. URL-адрес содержит сведения о:
+ Типе файла и его местонахождении
- Местонахождении файла и языке программирования, на котором он создан
- Типе файла и типе приложения
113. Главная функция сервера заключается в:
- Передаче информации от пользователя к пользователю
+ Выполнении специфических действий по запросам пользователей
114. Сетевая операционная система реализует:
- Связь компьютеров в единую компьютерную сеть
+ Управление ресурсами сети
- Управление протоколами и интерфейсами
115. Взаимодействие клиента с сервером при работе на WWW происходит по протоколу:
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. Для примера я описал Как отформатировать флешку в FAT16, FAT32, NTFS / Как отформатировать флешку в Windows 7 / Windows Server 2008R2
Жесткие магнитные диски
Жесткие диски выполнены из твердого, но легкого металлического сплава. На жестких дисках выполнена внешняя память компьютера.
Она представлена устройством, называемым винчестер. Винчестер размещается в системном блоке компьютера и представляет собой несколько жестких магнитных дисков, закрепленных на общей оси. Вся эта конструкция помещается в корпус, называемый гермоблоком. Вопреки распространенному мнению этот корпус не является герметичным и сообщается с окружающим воздухом через специальный фильтр.
Это очень важный момент, так как при полной его герметичности любой перепад давления, например перевозка винчестера в грузовом отсеке самолета, привела бы к деформации корпуса винчестера и порче прецизионного механизма. Задача этого фильтра состоит в задерживании твердых частиц, находящихся в воздухе и недопущении их попадания вовнутрь гермоблока. Другой фильтр, располагаемый внутри корпуса, улавливает частицы, отлетающие от поверхности диска.
Информация на магнитных дисках размещается вдоль концентрических окружностей, называемых дорожками. Каждая дорожка делится на определенное количество участков, называемых секторами. Сектор хранит минимально доступное количество информации. Объем информации, размещаемой в секторе, составляет 512 байт. Один или несколько секторов, расположенных подряд, образуют кластер. Кластер – это минимальная единица информации, которая может быть записана или считана с диска.
Доступ к информации на магнитном диске определяется четырьмя координатами:
- номер стороны диска,
Такой доступ называют доступом на физическом уровне. На диске информация хранится в виде файлов. Файл – это любая информация, имеющая имя и размещенная на носителе информации. При поиске нужной информации пользователь не указывает ее координаты, а дает ее имя. По имени файла операционная система компьютера ищет его физическое место на диске, которое указывается в специальных служебных таблицах. Следует иметь в виду, что сектора с содержанием какого – либо файла совсем не обязательно располагаются рядом в одном месте диска. При записи система активно использует свободные места. В результате отдельные части файла могут располагаться в различных частях диска. Операцией перемещения головок управляет контроллер накопителя.
В винчестере используются диски одного диаметра и располагаются друг под другом. Дорожки одного диаметра на различных дисках образуют цилиндр. Количество цилиндров, число дорожек на нем, а также количество секторов на дорожке определяет формат диска. Формат винчестера задается при его конструировании и никакому изменению не подлежит. Форматирование (разметка) винчестера всегда выполняется на заводе–изготовителе с использованием высокоточного стенда. Устройство диска и размещение дорожек на нем приведено на рис. 2.1
Рис.2.1 Схема разметки диска
Перед записью информации на вновь изготовленный магнитный диск его следует отформатировать, то есть разметить на дорожки и секторы. Это делается для того, чтобы сделать дисковую поверхность адресуемой.
При форматировании вся дисковая поверхность разделяется на две области:
В системной области находятся:
– загрузочная запись, в которой размещается системный загрузчик и блок параметров диска, определяющий формат диска;
– таблица размещения файлов (File Allocation Table – FAT), которая представляет собой карту области данных. В этой карте записывается состояние каждого кластера и устанавливается цепочка кластеров, занимаемых одним файлом. Файл занимает целое число кластеров, при этом последний кластер может быть задействован не полностью. Каждый элемент FAT содержит либо номер следующего кластера, принадлежащего одному файлу, либо специальный код:
– 0 – кластер свободен,
– 65521 – кластер дефектный,
– 65522 – кластер последний в файле.
В связи с особой важностью FAT хранится на диске в двух экземплярах:
– корневой каталог, в котором хранится информация о каждом файле (время создания, дата создания, размер) и номер кластера, указывающий физическое расположение файла или каталога в области данных. При удалении файла происходит не физическое стирание информации, а удаление только первого символа имени файла, после этого такой файл становится недоступным для стандартных команд операционной системы, и кластеры, которые файл ранее занимал, объявляются свободными. Информация на этих участках диска хранится до тех пор, пока в них не будет помещена новая информация.
В области данных размещается вся информация, из которой состоят файлы.
Рис. 2.2. Схема записи и чтения информации с магнитных дисков.
На рис.2.2 приведена схема, позволяющая понять принцип записи и чтения информации на магнитные диски. При записи информации над дорожкой устанавливается магнитная головка, на расстоянии над поверхностью диска исчисляемом микронами. Головка представляет собой магнитопровод, на который намотана обмотка. В определенный момент времени в обмотку подается импульс напряжения одной полярности. Этот импульс порождает в обмотке импульс тока, а тот, в свою очередь, импульс магнитного потока.
Магнитный поток замыкается по магнитопроводу головки, проходит через воздушный зазор и через участок магнитной поверхности диска, находящегося в этот момент под магнитной головкой. Этот участок дорожки на магнитном диске намагничивается соответствующей полярностью. При подаче на головку импульса другой полярности, другой участок диска намагничивается противоположной полярностью. Участок, намагниченный одной полярностью, воспринимается как логическая единица, а участок, намагниченный противоположной полярностью, воспринимается как логический нуль. Таким методом записывается информация в закодированном виде.
При чтении информации все действия происходят в обратном порядке. Намагниченный участок диска, перемещаясь под магнитной головкой, наводит в ее обмотке импульс э.д.с. одной или другой полярности, что воспринимается как логическая единица или логический нуль.
Объем современных винчестеров исчисляется десятками Гбайт.
Утилиты для форматирования дисков
Ниже я приведу список утилит, благодаря которым вы сможете легко отформатировать ваш жесткий диск:
- Встроенные средства операционной системы, например в Windows. Функция "управления дисками Windows", позволяет пользователям Windows просто форматировать и разбивать внешние диски.
- Утилита Diskpart
- EaseUS Partition Master - В настоящее время это легковесное приложение для Windows, являющееся одной из самых популярных утилит для жестких дисков на многих веб-сайтах, немного более интуитивно понятное, чем встроенная функция управления дисками Windows, предлагающее несколько дополнительных параметров и функций.
- MiniTool Partition Wizard Free - это бесплатная утилита разметки и форматирования диска, которая проста в использовании и эффективна. Интерфейс довольно прост, а программное обеспечение отлично подходит для упрощения сложных вариантов форматирования.
- Paragon Partition Manager free - еще одна замечательная небольшая утилита, которая поддерживает Windows 10 и имеет множество функций. Это четыре основные функции: резервное копирование и восстановление, менеджер разделов, очистка диска и копирование диска.
- AOMEI Partition Assistant - Про него я уже рассказывал, когда мы исправляли RAW состояние жесткого диска.
- Утилита HP Disk Storage Format - данную утилиту мы использовали, когда у нас не форматировалась флешка, так что уверен, что вы с ней знакомы.
- Утилита DiskGenius - мы ее применяли, когда исправляли защищенный GPT раздел на жестком диске, было бы странно, если бы утилита не обладала функцией форматирования 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.
Форматирование выполняется служебными программами. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради.
Логическая структура гибких дисков.
Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов, каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.
Физическая структура магнитного диска
Запись информации на магнитный диск осуществляется по окружностям, называемым дорожками. Каждая дорожка состоит из нескольких секторов. Разметка поверхности диска на дорожки и секторы выполняется операционной системой MS-DOS в процессе форматирования диска по команде FORMAT. Дискета емкостью 360 Кбайт имеет 2 рабочие поверхности, размеченные на 40 дорожек по 9 секторов в каждой. На дискете формата 1.44 Мбайта обе рабочие поверхности имеют 80 дорожек по 18 секторов. Вместимость каждого сектора магнитного диска составляет 512 байт. Для записи файла на диск выделяется целое количество секторов (один и более) . Каждый сектор имеет свой адрес, состоящий из номера поверхности, номера дорожки и номера сектора. Верхняя поверхность диска имеет номер 0, нижняя -1. Дорожки нумеруются от края диска (от внешней дорожки) к середине. Нумерация дорожек и секторов ведется с единицы. Общее правило записи файлов на новый диск таково: магнитные головки перемещаются на следующую дорожку только после того, как будут заполнены все секторы на обоих сторонах текущей дорожки.
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
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
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: трэки - 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:…; sda1, sda2…; hda1, hda2…). 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 4 000 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, т.е. 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.
Гибкие магнитные диски
В качестве переносных носителей информации используются гибкие магнитные диски, называемые дискетами. Они выполняются на пластиковой основе и имеют диаметр 89 мм или 3.5 дюйма. Для предохранения рабочих поверхностей магнитного диска от случайных разрушений диск помещают в жесткий пластиковый конверт, который практически полностью закрывает рабочие поверхности диска. В нижнем углу конверта имеется переключатель защиты диска от записи. При положении переключателя в нижнем положении запись новой информации на дискету, а также удаление имеющейся информации становится невозможной.
Предельный объем хранимой информации этих дискет составляет 1.44 Мбайт. Перед нанесением информации на дискету в первый раз ее следует разметить, то есть отформатировать. Форматирование дискет осуществляется с помощью специальных программ. Операционная система Windows, устанавливаемая при продаже компьютера, содержит такую программу. Принцип разметки и нанесения информации на дискеты такой же, как и на жестких дисках, описанный выше.
Для работы с дискетами в компьютере предусмотрено устройство, называемое дисководом. Дисковод размещается в системном блоке, на передней его панели имеется щель, в которую вставляется дискета. При полностью вставленной дискете ее подвижная металлическая шторка отодвигается, открывая щель доступа магнитных головок к рабочим поверхностям для выполнения чтения или записи информации. При выполнении операций чтения или записи информации магнитные головки с помощью специального микродвигателя перемещаются в радиальном направлении от внешней границы дискеты к ее центру и наоборот. При этом сам магнитный диск вращается со скоростью порядка 300 об/мин. Для ориентации правильного расположения диска на его конверте располагается стрелка. Правильное положение вставленной в дисковод дискеты соответствует состоянию, когда эта стрелка находится на верхней поверхности, в левом углу впереди.
Недостатком магнитных дисков следует считать потерю или искажение информации при попадании этих дисков в магнитные поля, что приводит к размагничиванию диска. Такие случаи возможны, если дискета находится рядом с включенным электродвигателем или трансформатором, которые создают магнитные поля рассеивания.
Форматирование диска — 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 - flash module, 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 на носителе информации теряется, часть ее 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.
Читайте также: