Объясните структуру данных на магнитном диске

Определения понятий файл и кластер.

Файл — ­­это именованная область памяти на одном из дисков, в которой может храниться текст программы, какое-либо из ее промежуточных представлений, исполняемая программа или данные для ее работы. В файлах могут содержаться также любые текстовые документы, электронные таблицы или закодированные графические изображения. Наконец, файл может содержать в себе целую базу данных или ее часть.

Каждый файл имеет имя. Имя файла складывается из двух частей: собственно имени, которое состоит из 1-8 символов, и расширения имени (типа), которое может отсутствовать или состоять из 1-3 символов. Тип файла присваивается в соответствии с характером хранимой информации. Задание типа осуществляет либо сам пользователь, либо программа, порождающая файл. Имя и тип используются совместно для идентификации файла.

Кластер — в некоторых типах файловых систем логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу секторов. Например, на дисках с размером секторов в 512 байт, 512-байтный кластер содержит один сектор, тогда как 4-килобайтный кластер содержит восемь секторов.

Как правило, это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.

Понятие кластер используется в файловых системах FAT, NTFS, a так же HFS Plus. Другие файловые системы оперируют схожими понятиями (зоны в Minix, блоки в Unix).

Объясните структуру данных на магнитном диске.

В вычислительной технике любая информация представляется в виде числового кода, который называется двоичным. Наименьшая единица представления информации – бит. Обрабатывается информация группами по 8 бит – байтами.

Байтами кодируется и текст, и музыка, и рисунок. Компьютер должен уметь отличать один вид информации от другого. Для этого перед группой байтов ставится специальный заголовок, который объясняет, что эти байты обозначают. А чтобы компьютер мог определить, где кончаются байты заголовка и начинаются байты данных, заголовок и данные должны иметь строго определенный формат. Для разных видов информации используются разные форматы. Например, если это черно-белый рисунок, то каждый байт после заголовка определяет яркость каждой следующей точки, а если это цветной рисунок, то цвет одной точки может определять не один байт, а несколько байтов.

Ни бит, ни байт нельзя сохранить в качестве информации, поскольку непонятно, что они обозначают (буквы, ноты, цвета или др.). Сохранить любую последовательность байтов можно, добавив к ней заголовок (имя). После регистрации в компьютере эта последовательность байтов будет называться файлом.

Файл – это наименьшая единица хранения информации, содержащая последовательность байтов и имеющая уникальное имя. По имени файла компьютер определяет, где файл находится, какая информация в нем содержится, в каком формате она записана, какими программами ее можно обработать.

Данные в виде файлов хранятся на магнитных дисках – жестких или гибких. Каждый файл на диске имеет свой адрес. При открытии файла головка дисковода перемещается на нужное место диска и считывает заданный файл в оперативную память. Для однозначного определения местоположения любого файла диски должны иметь четкую физическую и логическую структуру. Эта структура создается в процессеформатирования диска.

Форматирование разделяется на низкоуровневое форматирование (физическое) и форматирование верхнего уровня (логическое).

При низкоуровневом форматировании диск разбивается на дорожки – концентрические окружности, пронумерованные от края к центру. Внешняя дорожка (нулевая) содержит служебную информацию.

Жесткие диски для увеличения объема хранящейся информации состоят из нескольких магнитных дисков, поверхности которых обслуживаются отдельными головками. Но условно считают, что это все же один диск, у которого не 2 стороны, а 8 или 16. Каждый из таких дисков тоже разбивается на дорожки. Дорожки с одинаковыми номерами называются цилиндром. Запись информации на диск идет по цилиндрам – от края (нулевого) к центру.

Дорожки, в свою очередь, разбиваются на секторы. Сектор и является минимальным блоком информации, который может быть записан на диск или считан с него. В начале каждого сектора имеется служебная область, за которой следует поле данных и поле контрольного кода. В заголовке указываются номер цилиндра, головки и собственно сектора. Тут же может содержаться и пометка о дефектности сектора, служащая указанием на невозможность его использования для хранения данных. Достоверность этих показаний проверяется с помощью контрольного кода. Заголовки секторов записываются во время операции низкоуровневого форматирования сразу для всей дорожки. Стандартный размер поля данных сектора – 512 байт.

70) Определение термина - « FAT». Основное отличие между FAT 16 и FAT 32.

FAT является наиболее простой из поддерживаемых Windows NT файловых систем. Основой файловой системы FAT является таблица размещения файлов, которая помещена в самом начале тома. На случай повреждения на диске хранятся две копии этой таблицы. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны храниться в определенном месте на диске (для правильного определения места расположения файлов загрузки).

Диск, отформатированный в файловой системе FAT, делится на кластеры, размер которых зависит от размера тома. Одновременно с созданием файла в каталоге создается запись и устанавливается номер первого кластера, содержащего данные. Такая запись в таблице размещения файлов сигнализирует о том, что это последний кластер файла, или указывает на следующий кластер.

Обновление таблицы размещения файлов имеет большое значение и требует много времени. Если таблица размещения файлов не обновляется регулярно, это может привести к потере данных. Длительность операции объясняется необходимостью перемещения читающих головок к логической нулевой дорожке диска при каждом обновлении таблицы FAT.

Каталог FAT не имеет определенной структуры, и файлы записываются в первом обнаруженном свободном месте на диске. Кроме того, файловая система FAT поддерживает только четыре файловых атрибута: «Системный», «Скрытый», «Только чтение» и «Архивный».