Физическая структура жёстких дисков предполагает разбиение диска на рабочие поверхности, дорожки и секторы, номера которых образуют адрес, по которому на диске хранится информация.
Логическая структура жёсткого диска предполагает деление общего дискового пространства на области, каждая из которых хранит специфическую информацию:MBR (Master Boot Record), BR (Boot Record), FAT1 и FAT2, Root Directory и область для данных.
MBR-это главный загрузочный сектор, это первый сектор на диске, с чтения его содержимого начинается работа компьютера при включении или перезагрузке. MBRсостоит из двух частей: в первой части записана программа IPL1- Initial Program Loading 1, при выполнении которой компьютер исследует содержимое второй частиMBR- таблицу разделов диска Partition Table, в которой указаны номера первого и последнего секторов каждого из разделов диска. Количество разделов может быть от 1 до 4-х, когда диск условно разделён на 4 логических диска. В Partition Table также хранится информация о типе файловой системы раздела и признак того- является раздел загрузочным или нет. Каждый из разделов жёсткого диска содержит сектор BR (Boot Record), две копии File Allocation Table (FAT )- FAT1 и FAT2, корневой каталог Root Directory и область данных.
Сектор BR ( Boot Record)- это первый сектор раздела, в котором записана одноимённая программа Boot Record, являющаяся частью операционной системы и предназначенная для запуска на выполнение остальных программ операционной системы, хранящихся на диске. BR имеется во всех разделах жёсткого диска, хотя не все разделы содержат файлы операционной системы, т.е. не все разделы являются "системными".
Таблица FAT ( File Allocation Table) – таблица размещения файлов, хранит записи длиной 16 или 32 бита, хранящие информацию о месторасположении кластеров, на которых записан каждый файл. Если FAT повреждается, то компьютер теряет доступ к файлу и на диске появляются "потерянные кластеры"- т.е. секторы с бесполезной информацией, которую невозможно прочесть.
Root Directory- корневой каталог диска, содержит записи с информацией о каждом файле – имя, тип, объём, дата и время создания, атрибут файла (системный, скрытый, только для чтения, архивный) и хранит указатель на первый кластер файла. Корневой каталог является самым «главным» каталогом в разделе диска, все остальные каталоги и файлы располагаются по иерархии ниже его.
Data Area- область для данных- основная область раздела диска, хранит сами файлы.
Физическая и логическая структуры жёсткого диска создаются в процессе форматирования. В отличие от дискет, процесс форматирования жёсткого диска разбит на 2 этапа- низкоуровневое форматирование и форматирование высокого уровня. Низкоуровневое форматирование выполняется один раз на заводе-изготовителе. Форматирование высокого уровня выполняется утилитой Format.exe, хранящейся на загрузочной дискете, либо соответствующими средствами Windows.
Этапы подготовки диска к записи
Процесс подготовки диска к записи данных разбивается на следующие этапы:
Форматирование низкого уровня (физическое форматирование).
Логическое разбиение (только для HDD).
Логическое форматирование (высокоуровневое).
В результате выполнения процедуры физического форматирования в секторах создаются адресные метки, использующиеся для их идентификации в процессе использования диска (создаются дорожки и секторы).
Низкоуровневый формат диска не зависит от типа ОС, которая этот диск будет использовать.
В результате выполнения процедуры логического разбиения HDD делится на логические разделы (тома) перед форматированием диска под определенную файловую систему.
Раздел – это непрерывная часть физического диска, которую ОС представляет пользователю как логическое устройство (логический диск). Необходимость в разбиении на разделы возникает в следующих случаях:
если существует ограничение на размер диска со стороны операционной системы.
если необходимо разграничить дисковое пространство между пользователями.
для удобства работы с разными видами информации: системный диск, архивный диск, документы и т.д.
если есть необходимость в нескольких операционных системах или/и файловых системах.
ОС может поддерживать разные статусы разделов, особым образом отмечая разделы, которые могут быть использованы для загрузки модулей ОС, и разделы, в которых можно устанавливать только приложения и хранить файлы данных. Один из разделов диска помечается как загружаемый (основной, первичный, Primary). Именно из этого раздела считывается загрузчик ОС. А другой – как дополнительный (расширенный, Extenshion).
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедурывысокоуровневого, 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 файлы и каталоги, информация о поврежденных областях. Кроме того, на диск записывается загрузчик ОС.
Логическое форматирование – процесс преобразования уже размеченного дискового пространства в соответствии со стандартами конкретной ОС. Единый стандарт разметки границ дискового раздела и разграничения разделов содержится в таблице разделов диска, которая находится в 1-ом секторе диска (цилиндр 0, дорожка 0, сектор 1). Таблица разделов содержит параметры диска, число разделов, размер и расположение каждого раздела и др.
18. . Структура каталога в файловой системе DOS, Windows 9Х и UNIX. Организация таблицы FAT в файловой системе DOS.
Структура каталогов DOS
При форматировании диска на нем создается корневой каталог.
В дальнейшем Вы можете создавать новые каталоги, образующие на
диске древовидную структуру. Описание подкаталогов и файлов
имеет одинаковую структуру. Точнее, каталог состоит из
32-байтовых элементов, каждый из которых описывает файл или
подкаталог, содержащийся в этом каталоге. Строение элемента
каталога следующее:
Смещение Длина Содержимое Комментарий
───────────────┬─────────────────┬──────────────────────────────
+0 8 │ F I L E N A M E │ Имя файла, дополненное справа
├──────────┬──────┘ пробелами
+8 3 │ E X T │ Тип файла, дополненный справа
├────┬─────┘ пробелами
+Bh 1 │Attr│ Атрибуты файла
├────┴────────────┐
+Ch 0Ah │(зарезервировано)│
├───────┬─────────┘
+16h 2 │ time │ Время последней модификации файла
├───────┤
+18h 2 │ date │ Дата последней модификации файла
├───────┤
+1Ah 2 │ClustNo│ Номер начального кластера файла
├───────┴──────┐
+1Ch 4 │ filesize │ Размер файла в байтах
└──────────────┘
+20h Длина элемента каталога
Байт атрибутов файла хранится по смещению 0Bh и имеет
следующее строение:
7 6 5 4 3 2 1 0
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐
│0│0│A│D│V│S│H│R│
└─┴─┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┘ Бит: Маска:
│ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ └──> 0 : 1 = Read-only a & 01h
│ │ │ │ │ (файл только для чтения)
│ │ │ │ └────> 1 : 1 = Hidden (скрытый файл) a & 02h
│ │ │ └──────> 2 : 1 = System (системный файл) a & 04h
│ │ └────────> 3 : 1 = Volume label (метка тома) a & 08h
│ └──────────> 4 : 1 = SubDirectory (подкаталог) a & 10h
└────────────> 5 : Archive (бит архива) a & 20h
Этот байт содержит несколько флагов, несущих информацию о
файле, и используемых при поиске файлов в каталоге. Атрибуты
имеют следующий смысл:
· Read-only Файл с этим атрибутом может только читаться, но не
может быть открыт для записи или удален. При поиске
файлов этот бит не используется.
· Hidden Скрытые файлы не выводятся в листингах каталогов ДОС и исключаются при обычном поиске файлов в каталоге.
· System Это файлы ДОС, в частности, IBMBIO.COM и IBMDOS.COM.
Они исключаются при обычном поиске файлов.
· Volume label Элемент каталога содержит 11-символьную метку тома.
Остальная информация в этом элементе каталога
игнорируется. Поскольку это не файл, он использует
только элемент каталога, но не имеет дополнительных
данных.
· Directory Указывает на подкаталог данного каталога.
Подкаталоги исключаются из обычного поиска файлов.
· Archive Этот бит устанавливается всякий раз, когда файл был
модифицирован, и сбрасывается программами BACKUP и
XCOPY. Он означает, что со времени последнего
сохранения файла был изменен. При поиске файлов
этот бит не используется.
Дата и время последней модификации файла хранятся в
специальном формате:
1 1 1 1 1 1
5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐
│ часы │ минуты │ сек/2 │ Время: Извлечение:
└────┬────┴─────┬─────┴────┬────┘
│ │ └────> 2-секундные (t & 001Fh)<<1
│ │ пpиращения (0-30)
│ └───────────────> минуты (0-59) (t & 07E0h)>>5
└──────────────────────────> часы (0-23) (t & 0F800h)>>11
1 1 1 1 1 1
5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐
│ год │ месяц │ день │ Дата:
└────┬────┴─────┬─────┴────┬────┘
│ │ └────> день (1-31) d & 001Fh
│ └───────────────> месяц (1-12) (d & 01E0h)>>5
└──────────────────────────> год-1980 (d & 0F800h)>>9
(0-119)
К номеру года следует добавить 1980 (7BCh).