Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Количество секторов в кластере всегда равно целой степени 2. Таблица гАТ16 в 16 бит должна быть способна отображать значение максимального номера кластера, то есть количество кластеров на диске (или в разделе диска) не больше, чем 2'е - 65 536. По причине выхода за пределы 16-битовой адресации внутри кластера его максимальный размер должен быть меньше 64 Кбайт, то есть 32 Кбайт. В гАТ16 размер кластера (а косвенно и количество кластеров) можно определить, разделив объем памяти диска на 64 Кбайт (65 536) и округлив результат до ближайшего большего числа, кратного степени двойки.
Так, для диска емкостью 1,2 Гбайт размер кластера составит: 1258291,2: 65,5 - 19,2 Кбайт; после округления получим 32 Кбайт; для дисков объемом 2 Гбайт размер кластера будет равен 64 Кбайт, а для 2,5-гигабайтовых дисков — более 64 Кбайт, что недопустимо. Иными словами, гАТ16 практически может работать только с дисками емкостью не более 2 Гбайт. Поэтому была разработана более мощная 32-разрядная файловая система гАТ32.
В ней количество секторов и количество кластеров могут быть одинаковыми и ограничены значением 2зз. Хотя размер кластера с целью экономии дискового пространства можно было бы приравнять размеру сектора, это не сделано по причине большого объема самой гАТ вЂ” таблицы размещения файлов (напомню, что по имени этой таблицы называют и всю файловую систему целиком), которая для диска, например, емкостью 10 Гбайт будет иметь размер 80 Мбайт (а таких файлов на диске должно быть несколько, включая страховые копии). Одна из таблиц при наличии кэш-памяти для диска загружается в ОП. Поэтому размеры кластеров в гАТ32 приняты в соответствии с табл. 11А. Таблице 11.4.
Размеры кластеров в РАТ32 ПРИМЕЧАНИЕ Нв диске емкостью 20 Гбвйт 10бзйтовый файл будет занимать! 6 Кбайт памяти (поскольку под него отводится целое число кластеров). Высвободить незанятое пространство в кластерах для использования другими файлами позволяют программы сжатия диска, в частности 11г1уеБрвсе. Но надежность работы файловой системы при этом снижается. 217 Внешние запоминающие устройства Кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте дисковой памяти и необязательно являются смежными. Файлы, хранящиеся в разбросанных по диску кластерах, называются фрашентироеанными.
Адресация информации на диске Используются следующие системы адресации информации на МД: 0 в В)ОБ — трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (стороны диска), сектора; О в ПОБ — последовательная сквозная нумерация секторов, начиная от внешнего 0-го цилиндра (дорожки), головки О, сектора 1. На каждом диске можно выделить две области: систпемную и данных. Системная область диска (начинается с О-дорожки, стороны О, сектора 1) состоит из трех участков. О Главная загрузочная запись (МВК вЂ” Маэтег Воог Кесогд), самый первый сектор диска„в котором описывается конфигурация диска: какой раздел (логический диск) является системным (из системного раздела возможна загрузка операционной системы), сколько разделов на этом диске, какого они объема.
0 Таблица размещения файлов (ГАТ вЂ” Р11е АПосагюп ТаЫе), содержащая код формата и полную карту принадлежности секторов файлам. ГАТ организована в виде списка кластеров (они нумеруются от 2 до Ф + 1, где М вЂ” полное число кластеров на диске), для каждого кластера в таблице указывается шестнадцатеричный код: ГРГ1-ГГГ7 — кластер дефектный, 0002-ГРГΠ— кластеры, используемые файлом (код соответствует номеру кластера, где продолжается текущий файл), ГГГ8-РРРР— кластер содержит последнюю часть файла, 0000 — кластер свободен (все коды указаны для ГАТ16).
Для каждого файла в корневом каталоге (3-я зона системной области) указывается номер его начального кластера, а в этом начальном и следующих кластерах в ГАТ указываются, соответственно, следующие кластеры файла, и так до последнего, где указан код ГГГЕ Таблица размещения файлов крайне важна, так как без нее последовательно читать файл на диске (особенно если кластеры файла записаны не подряд, а через промежутки, занятые другими файлами), становится невозможно. Поэтому для надежности ГАТ на диске дублируется. Когда файл на диске удаляется, все его кластеры маркируются как свободные, но сами данные файла не удаляются (затираются только после записи на их место других данных) — то есть удаленные файлы можно восстановить (команда 0й0Е1.ЕТЕ ПОЗ, утилита 0йЕРАЗЕ в пакете Хоггоп 1)В(К1ез).
О Корневой каталог диска — список файлов и/или подкаталогов с их параметрами. Параметры файла, содержащиеся в корневом каталоге: имя, расширение, атрибут, размер в байтах, дата и время создания или последнего обновления, номер начального кластера.
Структура записи параметров файла в корневом каталоге показана в табл. 11.5 (для ГАТ16). В области данных расположены подкаталоги и сами данные. На жестких дисках системная область создается на каждом логическом диске. 21а Глава 11. Запоминающие устройства ПК Таблица 11.6. Структура записи параметров файла Накопители на жестких магнитных дисках Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Нагд Ейэк РПче — НРП) представляют собой устройства, предназначенные для длительного хранения информации. В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа винчестер.
Термин «винчестер» является жаргонным названием первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (1ВМ, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья еинчестнер. В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания-записи помещены в герметически закрытый корпус. Под дисками расположен двигатель, обеспечивающий вращение дисков, а слева и справа — поворотный позиционер с коромыслом, управляющим движением магнитных головок по спиральной дуге для их установки на нужный цилиндр.
Емкость винчестеров благодаря чрезвычайно плотной записи, выполняемой магниторезистивными головками, в таких герметических конструкциях, достигает нескольких десятков гигабайта; быстродействие их также весьма высокое: время доступа от 5 мс, трансфер до 6 Гбайт/с. Магниторезистивные технологии обеспечивают чрезвычайно высокую плотность записи, позволяющую размещать 2-3 Гбайт данных на одну пластину (диск). Появление же головок с гигантским магниторезистивным эффектом (СМК вЂ” бйапт Майпейс Кез)этапсе) еще больше увеличило плотность записи — возможная емкость одной пластины возросла до 6,4 Гбайт.
НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5 дюйма (89 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода: 25 мм — у настольных ПК, 41 мм — у машин-серверов, 12 мм — у портативных ПК, существуют и другие. Внешние дорожки диска длиннее внутренних. Поэтому в современных жестких дисках используется метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше данных, чем во внутренних. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.
219 Внешние запоминающие устройства Внешний вид НМЖД со снятой крышкой показан на рис. 11.8. Рис. 11.В. Жесткий диск со снятой крышкой Есть два основных режима обмена данными между Н1)1) и ОП: И Ргойгапппед!прцт/Оптрпс (Р10 — программируемый ввод-вывод); О Р(гесс Мепюгу Асеева (1)МА — прямой доступ к памяти). Р10 — это режим, при котором перемещение данных между периферийным устройством (жестким диском) и оперативной памятью происходит с участием центрального процессора. Сушествуют следующие режимы передачи: Р100, Р101, Р102, Р103, Р104. Причем Р100 самый «медленный», а Р104 — самый «быстрый» (16,6 Мбайт/с). Режимы Р10 в современных ПК используются редко, поскольку сильно загружают процессор.
ОМА — это режим, в котором винчестер напрямую общается с оперативной памятью без участия центрального процессора, перехватывая управление шиной. Режимы РМА при интерфейсах П)Е поддерживают протоколы Яйг (81пй(еЖогд— однословный) и МЪЧ (Мц11Гууогс1 — «многословный»), обеспечивающие трансфер до 66 Мбайт/с (при протоколе М уттЗ 1)МА). При интерфейсах ЯСБ1 может быть достигнута более высокая скорость передачи. Так, наиболее популярный сейчас интерфейс Итга2тйгЫе ЯС31 ((111га2 означает работу на тактовой частоте 40 МГц; ЮЫе — ширину шины 16 бит) обеспечивает пропускную способность 220 Глава 11.
Запоминающие устройства ПК 80 Мбайт/с, при этом можно подключать до 15 накопителей к одному контроллеру интерфейса. А технология ЕС-А1. (Е1Ьге СЬаппе1-АгЪКгасед моор), использующая оптоволоконные каналы связи для жестких дисков 5С51, обеспечивает трансфер 200 Мбайт/с и возможность подключения до 256 устройств (используется, естественно, не в ПК, а в больших системах и в дисковых массивах— КАП)). Время доступа к информации на диске напрямую связано со скоростью вращения дисков. Стандартные скорости вращения для интерфейса 1РŠ— 3600, 4500, 5400 и 7200 оборотов/мин; при интерфейсе 5С51 используются скорости до 10000 и даже до 12 000 оборотов/мин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
