Понятие дорожки, сектора, кластера, логического диска. Нулевая дорожка, загрузчик, FAT, каталог. Понятие системной области и области данных.

Файл, имеющий образ цельного, непрерывающегося набора байт, на самом деле очень часто разбросан «кусочками» по всему диску, причем это разбиение никак не связано с логической структурой файла.Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве описываются физической орга­низацией файловой системы. Очевидно, что разные файловые системы имеют разную физическую организацию.

Основным типом устройства, которое используется в современных вычислитель­ных системах для хранения файлов, являются дисковые накопители. Жесткий диск состоит из одной или нескольких стеклянных или металлических пластин, каждая из которых покрыта с одной или двух сто­рон магнитным материалом. Таким образом, диск в общем случае состоит из па­ кета пластин

На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические коль­ца — дорожка (traks), на которых хранятся данные. Количество дорожек зависят от типа диска. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к центру диска. Когда диск вращается головка, считывает двоич­ные данные с магнитной дорожки или записывает их на магнитную дорожку.

Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин паке­та называется цилиндром (cylinder). Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами (sectors), или блоками (blocks), так что все дорожки име­ют равное число секторов, в которые можно максимально записать одно и то же число байт. Сектор имеет фиксированный для конкретной системы размер, вы­ражающийся степенью двойки. Чаще всего размер сектора составляет 512 байт.

Сектор — наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройст­ва с оперативной памятью. Сектор – участок магнитного диска, который может быть считан с диска или записан на него за один прием.

Операционная система при работе с диском использует, как правило, собствен­ную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster). При соз­дании файла место на диске ему выделяется кластерами. Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.

Кластер – это минимальная единица дисковой памяти, которая выделяется файлу.

Размер КЛАСТЕРА зависит от файловой системы и размера диска.

Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска. Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, которая этот диск будет использовать.

Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он мо­жет быть разбит на разделы.

Раздел — это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое уст­ ройство (используются также названия логический диск.) 

На каждом логическом устройстве может создаваться только одна файловая система. На разных логических устройствах одного и того же физического диска могут располагаться файловые системы разного типа.

Физическая организация FAT

Файлу выделяется память в виде связанного списка кластеров. Номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся характеристики этого файла. С каждым кластером диска связыва­ется некоторый элемент — индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска — в MS-DOS это таблица FAT (Fife Allocation Table), занимающая один кластер. Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение.

Логический раздел, отформатированный под файловую систему FAT, состоит из следующих областей.

• Загрузочный сектор содержит программу начальной загрузки операционной системы. Вид этой программы зависит от типа операционной системы, кото­рая будет загружаться из этого раздела.

§ Основная копия FAT содержит информацию о размещении файлов и катало­гов на диске.

• Резервная копия FAT.

§ Корневой каталог занимает фиксированную область размером в 32 сектора (16 Кбайт), что позволяет хранить 512 записей о файлах и каталогах, так как каждая запись каталога состоит из 32 байт.

§ Область данных предназначена для размещения всех файлов и всех катало­гов, кроме корневого каталога.

 

Файловая система FAT поддерживает всего два типа файлов: обычный файл и каталог. Иерархия каталогов может быть деревом или сетью. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть – если файл может входить сразу в несколько каталогов.

 Файловая система распределяет память только из области данных, при­чем использует в качестве минимальной единицы дискового пространства клас­тер.