Форматирование жесткого диска. Физическое форматирование. Организация разделов на жестком диске.

Форматирование жесткого диска происходит в три этапа:

- физическое форматирование;

- организация разделов;

- логическое форматирование.

Физическое форматирование выполняет контроллер, форматируется с внутреннего цилиндра, выполняется по дорожкам, можно отформатировать конкретную дорожку или весь диск. Только при форматировании низкого уровня контроллер записывает заголовки секторов, области данных, соответствующие коды ЕСС. Повторное форматирование низкого уровня уничтожает результаты предыдущего форматирования. Физическое форматирование все контроллеры выполняют по-разному. Контроллеры отличаются друг от друга:

1) способом вычисления ЕСС;

2) методом расположения флажка дефектного сектора;

3) разной информацией в заголовке сектора;

4) местом нахождения сектора, цилиндра, головки.

Физическое форматирование для гибких дисков всеми контроллерами выполняется одинаково.

Таблица параметров жесткого диска содержит:

- число секторов;

- число цилиндров;

- максимальную длину ошибок, которые могут исправлять коды ЕСС;

- число повторов считываемых дефектных участков;

- номер сектора, с которого начинается предкомпенсация.

Гибкие диски разделов не имеют.

Разбиение на разделы подразумевает деление винчестера на части, в которых можно хранить файлы. Компьютер не может использовать эти разделы без специальной вводной секции на диске. Она находится в начале диска (нулевой цилиндр, первый сектор) и содержит главную загрузочную запись (MBR).

Эта односекторная программа называется таблицей разделов. В самом конце диска имеется еще две специальные части:

- диагностический цилиндр;

- секретный цилиндр.

При организации разделов создаются три основные секции:

1) главная загрузочная запись;

2) средняя часть;

3) диагностический цилиндр + секретный цилиндр.

Главная загрузочная запись или таблица разделов содержит таблицы данных, которые определяют области (разделы), на которые разбито все дисковое пространство.

Содержит программу, которая считывает эту таблицу, переходит к правильному разделу и загружает с самого начала раздела другую загрузочную запись. Если этот раздел является загрузочным разделом DOS, то программа раздела загрузки идентична программной части загрузочного сектора любого диска DOS.Если же этот раздел UNIX, то загрузочный сектор содержит стандартную программу загрузки UNIX.

В старых винчестерах главная загрузочная запись занимала один сектор, в современных – нулевую дорожку.

Первый раздел на дисках (нулевой цилиндр, первая головка, первый сектор), только некоторые контроллеры жестких дисков используют это «пропадающее» пространство. Некоторые из них содержат параметры жестких дисков, некоторые антивирусные программы хранят здесь копию MBR и при повреждении вирусом главной загрузочной записи имеют возможность восстановить ее. Если эта часть дорожки используется, туда можно поместить что угодно.

Данные в таблице разделов находятся ближе к концу, программа занимает примерно первую половину сектора.

Большая часть диска находится между главной загрузочной записью и диагностическим цилиндром. Это пространство можно воспринимать как один или разбить на 2-4 раздела. Таблица разделов показывает начальный и конечный адрес (цилиндр, головка, сектор) для каждого раздела, еще она показывает для каждого раздела операционную систему, которая организовывает форматирование высокого уровня, и показывает, какой из разделов является активным (загрузочным). В каждом разделе есть своя операционная система.

Диагностический цилиндр (инженерный) – один полный цилиндр, последний или предпоследний у шпинделя. Он предназначен для тестов без изменения данных, хранимых в остальной части диска.

Секретный цилиндр – если он есть, то в нем размещаются параметры накопителя (при накопителях SCSI и АТА наличие секретного цилиндра обязательно). Средняя часть диска предназначена для пользователя, а остальные называются служебными.

Загрузочный раздел состоит из одного раздела. Первый байт в каждой строке таблице разделов называется флажком загрузки, только один из четырех таких байтов может быть не нулевым, такой байт содержит 80h и показывает активный раздел. При загрузке ПК этот флажок сообщает программе MBR, к какому разделу обращаться за программой загрузки сектора

Логическое форматирование. Таблица размещения файлов, ее виды.

Логическое форматирование выполняется с помощью программы FORMAT. На этом этапе формируется четыре области:

1. Загрузочный сектор.

2. Таблица размещения файлов.

3. Корневой каталог.

4. область данных.

Загрузочная часть DOS выполняет две функции:

- программа загрузки, которая загружает ОС;

- содержит критическую информацию в таблице данных.

Загрузочная запись начинается командой перехода. После нее находится таблица данных, большая часть которых называется блоком параметров BIOS для этого накопителя.

Каждая загрузочная запись DOS заканчивается двумя битами, в них информация 55 Н, АА Н, они используются в некоторых страницах DOS и называются сигнатурой.

Вся область данных разбита на сектора. Сектора зависят от размера диска, версии DOS. Состояние ячеек на диске может быть любое из трех:

- свободно;

- занят файлом или каталогом;

- дефектно.

Информация распределения дисковой поверхности находится в FAT, информация о файлах, записываемых на диск, хранится в корневом каталоге.

Кластер – некоторое число секторов с последовательными номерами, он формируется, начиная с двойки. Фактически в FAT, есть место и для нулевого и первого кластера, но они заняты сигнатурным байтом, в котором хранится дескриптор носителя (дескриптор носителя определяет для системы, какой диск, жесткий или гибкий, если жесткий – F8H). Среднее число кластеров на диске 65 тысяч.

Недостаток кластерного разбиения на диске: независимо от размера файла для него выделяется целое число кластеров. Пространство в последнем кластере часто расходуется в пустую, организуя пропадающее пространство на диске. При организации кластеров больше, чем 2кб, пропадающее пространство увеличивается пропорционально увеличению количества файлов.

Корневой каталог – упорядоченная таблица сведений о файлах, являющаяся последней областью раздела DOS или логического накопителя, который создает программа FORMAT. Именно здесь DOS связывает имена файлов с их расположением на диске.

Каждый элемент каталога состоит из 32 байт. Первые 11байт – имя файла и расширение. Следующий байт хранит атрибут файла. 10 байтов зарезервированы фирмой MICROSOFT и заполнены нулями. Дальше располагается время – 2байта; дата – 2 байта, дальше номер кластера, с которого начинается запись файла – 2байта, размер файла в байтах – 4 байта.

Элемент каталога указывает имя и где начинается файл, но не показывает, где размещен файл на диске.

Для поиска остальных частей файла, DOS обращается в FAT и прослеживает место нахождения всех частей файла до конца.

Если в корневом каталоге записывается больше элементов, чем положено, может выходить сообщение, что нет места на диске. Длина пути может содержать до 64 символов при любом дереве каталога.

При записи файла на диск информация в FAT записывается и пополняется автоматически. Информация в корневом каталоге записывается при закрытии файла. В тех случаях, если запись была прервана, в корневом каталоге данные не попали, и нет стыковки между именем и местами расположения файлов. В итоге пользователь не может обратиться к участкам диска, записанным в FAT, а отсюда следует возникновение цепочки потерянных кластеров.

Для того чтобы восстановить цепочки потерянных кластеров, можно использовать утилиту CHKDisk C: /F – используется только для потерянных кластеров. На запрос утилиты о превращении их в файлы отвечать «YES» (в результате появятся файлы CHK).

Таблица размещения файлов (FAT). DOS помещает в FAT информацию о состоянии всех кластеров, в разделе DOS или логических участков.

FAT – таблица чисел, по одному числу на кластер, который сообщает состояние кластеров. Состояния три:

- доступен для хранения;

- показывает поврежденный кластер;

- значение начала или конца файла.

Несколько значений зарезервировано. Первый байт FAT содержит дескриптор носителя. Второй и третий байт являются специальными и заполнены единицами.

Значение элементов FAT имеют следующий смысл:

- конец файла – от FF8H до FFFh;

- дефектный - FF7h;

- зарезервированный – от FFOh до FFGh.

Существует три типа FAT: FAT-12, FAT-16, FAT-32. Различие относится к длине чисел, хранимых в FAT для каждого кластера. Для просмотра элементов, хранящихся в FAT, можно использовать утилиту Disk Editor.

FAT-12 – самая экономичная разновидность файловой системы FAT, в которой расположение каждого файла на диске описывается последовательностью из 12 разрядов. Используется для разделов меньше 16Мб.

FAT-16 – наиболее распространенная разновидность FAT, в которой расположение каждого файла на диске описывается последовательностью из 16 разрядов. Размер кластера зависит от объема диска.

FAT-32 – последняя разновидность файловой системы, из 32 разрядов. Размер кластера чаще всего 4кб, впервые начали использовать для Windows 95, O8R2.

FAT разделена на поля размером 12, 16, 32 бита. Каждому кластеру соответствует одно поле.