Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный экономический университет"

РЕФЕРАТ

Логическая структура магнитного диска

Руководитель: И. Гниденко

Исполнитель: В. Лырина

Группа: С-1401

Санкт-Петербург 2014

Оглавление

• 1. Гибкие магнитные диски
• 2. Жесткие магнитные диски
• 3. Форматирование магнитного диска
• 4. Элементы логической структуры магнитного диска
• 5. Логическая структура гибких магнитных дисков
• 6. Логическая структура жестких магнитных дисков
• Заключение
• Список литературы

1. Гибкие магнитные диски

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке с двух сторон сделаны радиальные прорези, через которые головки считывания/записи дисковода получают доступ к диску.

Дискеты каждого типоразмера, как правило, двусторонние. Одинарная плотность записи дорожек составляет 48 tрi (дорожек на дюйм), двойная - 96 tpi и высокая - обычно 135 tpi.

Когда диск 3,5" вставляется в устройство, защитная металлическая заслонка отодвигается, шпиндель дисковода входит в среднее отверстие, а боковой штырек привода помещается в прямоугольное отверстие позиционирования, расположенное рядом. Двигатель вращает диск с частотой 300 об/мин.

Дисководы для гибких дискет используют так называемый "трекинг разомкнутого цикла", они фактически не ищут дорожки, а просто устанавливают головку в "правильную" позицию. В жестких дисках, наоборот, двигатели сервомотора используют головки для проверки позиционирования, что позволяет производить запись с поперечной плотностью во много сотен раз выше, чем это возможно на гибком диске.

Головка перемещается ведущим винтом, который в свою очередь управляется шаговым двигателем, и, когда винт поворачивается на определенный угол, головка проходит установленное расстояние. Плотность записи данных на дискету ограничивается точностью шагового двигателя, в частности, это означает 135 tpi для дискет 1,44 Мбайт. Диск имеет четыре датчика: дисковый двигатель; защита от записи; наличие диска; и датчик дорожки 00.

Для обозначения типа дискеты используются двухбуквенные метки:

Таблица 1. Буквенные обозначения типа дискет и их расшифровка.

Объем дискеты зависит не только от способа размещения на ней информации, но и от ее конструкции.

2. Жесткие магнитные диски

Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку (Рис. 2), внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с блоком головок для чтения, записи и электродвигателем. При включении компьютера электродвигатель начинает раскручивать магнитный диск, пока не дойдет до необходимой скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться все время, до тех пор, пока компьютер находится во включенном состоянии. Над диском находятся специальные магнитные головки, которые считывают и записывают информацию точно так же, как и на гибких дисках. Головки, как бы "парят" над диском, в следствии его высокой скорости вращения. Если бы головки соприкасались с диском, то под силой трения, он быстро бы приходил в негодное состояние.

Рис. 2. Внешний вид жесткого магнитного диска

Первый жесткий диск был создан в 1973 году, фирмой IBM. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался, как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище "винчестер".

Особенностью винчестера является наличие помимо загрузочного сектора еще одной области - главного загрузочного сектора. Это связанно с тем, что единый жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков. Для главного загрузочного сектора на жестком диске всегда выделяется физический сектор 1. Этот сектор содержит программу IPL1 (Initial Program Loading 1), которая при своем выполнении определяет загрузочный диск.

3. Форматирование магнитного диска

Магнитный диск, будь то гибкий или жесткий, перед первым использованием должен быть отформатирован. При этом на диск наносится служебная информация. Характер и местонахождение этой информации определяется форматом. В каждой операционной системе есть свои форматы, которые данная система умеет читать и использовать в работе.

Весь процесс форматирования делится на три части: физическая разметка, создание логических структур и загрузка на диск операционной системы, то есть физическое, логическое и системное форматирование.

Физическое форматирование состоит в разметке дорожек (trek) и секторов. При этом происходит обозначение секторов в выделенных на треках служебных областях. Сектора отделяются друг от друга интервалами.

Логическое форматирование заключается в оформлении диска соответственно стандартам операционной системы. Целью логического форматирования является создание на диске управляющих таблиц, которые необходимы для учета использования имеющихся ресурсов.

Системное форматирование, отвечает за дальнейшую установку операционной системы.

В качестве примера рассмотрим форматирования гибкого магнитного диска (дискеты). Во время данного процесса на его поверхности делаются пометки с помощью магнитных головок: размечаются дорожки и сектора на них, создаются управляемые области дискеты.

Каждая дорожка делится на части, которые называются сектора, и каждая из них содержит одинаковое количество этих секторов. Наименьшее количество данных, которое может быть записано на дискету или считано с нее за одну операцию ввода-вывода называется емкостью сектора.

Количество дорожек, число секторов на одной дорожке, емкость одного сектора и количество рабочих поверхностей у дискеты определяются ее емкостью.

Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке. Тоже самое происходит и при чтении информации.

Основным отличием жесткого диска от гибкого, будет являться то, что он позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты.

4. Элементы логической структуры магнитного диска

Любой магнитный диск имеет логическую структуру, которая включает в себя следующие элементы:

ь Загрузочный сектор

ь Таблицу размещения файлов

ь Область данных

Загрузочный сектор - это самый первый сектор. Его второе название - нулевой. Он находится на внешней дорожке магнитного диска. Загрузочный сектор содержит важную информацию о логической структуре диска и короткую программу начальной загрузки.

Таблица размещения файлов - эта таблица, которая используется для хранения сведений о размещении файлов на диске. Для магнитных дисков обычно используется две копии таблиц, которые следуют одна за другой, и их содержимое полностью совпадает, поэтому в случае сбоя, данные можно с легкостью восстановить, используя уцелевшую таблицу.

Область данных занимает основную часть дискового пространства и служит непосредственно для хранения данных

5. Логическая структура гибких магнитных дисков

Логическая структура гибкого магнитного диска представляет собой совокупность секторов емкостью 512 байтов (рис. 3), каждый из которых имеет свой порядковый номер. Сектора нумеруются от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор. Данная последовательность называется линейной.

Рис.3. Физическая структура дискеты

Минимальным размером файла будет являться размер одного сектора, а максимальный будет соответствовать общему количеству секторов на диске. При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов.

Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках (Рис.4.). Например, Файл_1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл_2 объемом 1 Кбайт - сектора 36 и 49.

Рис. 4. Логическая структура гибкого диска формата 3,5" (2-я сторона)

В случае, когда вам необходимо найти файл по его имени, на диске имеется специальная база данный представляющая собой каталог.

Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания (Рис. 5.).

Рис.5. Структура записей в каталоге

Цепочка размещения для файла Файл_1 выглядит следующим образом: в начальном 34-м секторе хранится адрес 35, в 35-м секторе хранится адрес 47, в 47-м - 48, в 48-м - знак конца файла (К).

Для размещения каталога - базы данных и таблицы FAT на гибком диске отводятся секторы со 2 по 33. Первый сектор отводится для размещения загрузочной записи операционной системы. Сами файлы могут быть записаны, начиная с 34 сектора.

6. Логическая структура жестких магнитных дисков

магнитный дискета форматирование логический

Логическая структура жестких дисков несколько отличается от логической структуры гибких дисков. Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя несколько секторов. Размер кластера зависит от типа используемой таблицы FAT и от емкости жесткого диска.

На жестком диске минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит несколько секторов.

Таблица FAT16 может адресовать 216 = 65 536 кластеров. Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим, так как информационная емкость жестких дисков может достигать 150 Гбайт.

Например, для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:

40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

Файлу всегда выделяется целое число кластеров. Например, текстовый файл, содержащий слово "информатика", составляет всего 11 байтов, но на диске этот файл будет занимать целиком кластер, то есть 640 Кбайт дискового пространства для диска емкостью 150 Гбайт. При размещении на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что приведет к большим потерям свободного дискового пространства.

Эта проблема частично решается с помощью использования таблицы FAT32, в которой объем кластера принят равным 8 секторам или 4 килобайтам для диска любого объема.

В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов на диске хранятся две идентичные копии таблицы FAT.

Преобразование FAT16 в FAT32 можно осуществить с помощью служебной программы Преобразование диска в FAT32, которая входит в состав Windows.

Заключение

Таким образом, логическая структура магнитного диска является важнейшим элементом его работы, так как она позволяет осуществить качественное долговременное хранение информации.

Как я уже говорила во вступлении: я считаю, что самой важным и наиболее интересным аспектом работы магнитного диска является его логическая структура. Собственно, поэтому для моего реферата я выбрала тему "Логическая структура магнитного диска".

Список литературы

1. Аветисян Р.Д., Аветисян Д.О. Теоретические основы информатики. - М.: РГГУ, 1997

2. Трофимов В.В., Песоцкая Е.В., Стельмашонок Е.В. Информатика:учебник - М.: Издательство Юрайт; Высшее образование, 2010

3. Статья "Логическая структура дисков", http://www.5byte.ru/

4. Статья "Логическая структура магнитных дсков", http://inf1.info/

5. Статья "Логическая структура жестких дисков", http://hww.ru/

6. Статья "Устройство и принципы работы магнитных дисков", http://inf1.info/

Размещено на Allbest.ru