Структура жесткого диска. Формула CHS.

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРЕДПРИИМАТЕЛЬСТВА

ПЕНЗЕНСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра управление информационными ресурсами

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Операционные системы, среды и оболочки»

на тему: «Файловые системы FAT и NTFS»

Выполнили: ст. гр. 08У2 Решетникова Е., Колодкина А.

Проверил: преподаватель Попов Д.В.

2010

Оглавление

Структура жесткого диска. Формула CHS. 3

Структура файловых систем FAT и NTFS. 4

FAT общая структура. 4

Структура записи в каталоге. 5

Файловая система NTFS. 5

MFT и его структура. 6

Метафайлы.. 6

Фрагментация и дефрагментация. 7

Алгоритмы поиска свободного места. 10

Понятие экстента в NTFS. 11

Структура жесткого диска. Формула CHS.

Винчестер (анг. HDD - Hard Disk Drive), он же жесткий диск является основным хранителем информации, и выход его из строя влечет за собой огромные потери, как финансовые, так и моральные и временные затраты на их восстановление. Жесткий диск представляет собой небольшую плоскую коробочку с блестящей металлической крышкой сверху и электронной платой с микросхемами, памятью и различными связующими устройствами снизу. Внутри коробочки находятся несколько магнитных дисков с зеркальной поверхностью насаженные на одну ось с приводом, а также набор считывающих-записывающих головок со своим приводом управления.

Информация на жестком диске храниться в секторах физически расположенных на магнитной поверхности обеих сторон магнитных дисков. Сектора в свою очередь располагаются на дорожках (цилиндрах), которых на одной дорожке может быть от 17 до 150 и выше. В начале каждого сектора записывается его заголовок (префикс), по которому определяется начало и номер сектора. В конце каждого сектора записывается заключение (суффикс) содержащее контрольную сумму для проверки целостности данных. Префикс и суффикс являются необходимой служебной информацией, которая записывается при форматировании, данные располагаются между ними. Для экономного использования места на жестком диске под хранение файлов, особенно мелких по размеру, длины дорожки будет многовато и часть ее останется пустой, что при большом количестве мелких файлов не очень разумно. Но это касается только файловой системы FAT. Получается, что жесткий диск как и любое другое блочное устройство хранит информацию фиксированными порциями, называемыми блоками (кластерами). Различие между сектором и кластером в том, что сектор - это минимальная физическая единица диска, а кластер - минимальная логическая единица диска. Кластер являясь наименьшей порцией данных имеет свой уникальный адрес состоящий из трех цифр - 1. цилиндр, 2. головка, 3. сектор. Нумерация секторов начинается с единицы, а нумерация цилиндров (дорожек) и головок с нуля. Обмен информацией жестким диском с другими устройствами происходит указанием адреса кластера информации в качестве параметра команды, выдаваемой контроллеру. Данный способ адресации обозначается аббревиатурой CHS, но в связи с ограничениями в BIOS появился новый способ адресации LBA (logical block addressing). Спецификация ATA-1 предлагает довольно простую формулу, с помощью которой можно преобразовать параметры CHS в LBA:

LBA = (((С х НРС) + Н) х SPT) + S – 1.

Реверсирование этой формулы позволяет выполнить обратное преобразование, т.е. преобразовать параметры LBA в адрес CHS:

С = int (LBA/SPT/HPC),

Н = int ((LBA/SPT) mod НРС),

S = (LBA mod SPT) + 1.

В этих формулах использованы следующие выражения;

М LBA — logical block address;

М С — цилиндр (cylinder);

М Н — головка (head);

Ш S — сектор (sector);

М НРС — количество головок в каждом цилиндре (общее количество головок);

М SPT — количество секторов на каждой дорожке;

int X — целочисленная часть X;

X mod Y — модуль (остаток) от X/Y.

С помощью этих формул можно вычислить параметры LBA практически для любого адреса CHS и наоборот. Данный накопитель содержит 16 383 цилиндра, 16 головок и 63 сектора на каждой дорожке.