Як влаштований вінчестер

Сьогодні ми з вами закінчуємо знайомство з пристроєм вінчестера. Електроніку його ми вже розколупали, про замочки на шлейфі SATA - і багато чого ще! - знаємо. Залишилося дізнатися деякі тонкощі про способи організації даних.

Після цього можна з почуттям виконаного обов'язку витерти піт з чола і зафіксувати появу в голові нових знань.

Давайте розглянемо, що таке

Сервометки на диску

Для точного позиціонування головок запису-зчитування використовуються так звані сервометки (або сервокоди). Ці мітки є на кожній доріжці і наносяться вони на заводі-виробнику.

На кожній доріжці є кілька таких міток, вони містять в собі службові коди. При зчитуванні даних з міток схема управління стежить за рівнем сигналу.

Якщо він зменшується, схема управління подає сигнал в систему позиціонування, коректуючи положення головок. Для міток використовується частина інформаційного простору диска, тому кількість інформаційних секторів зменшується.

Ніякі прикладні програми та форматування не можуть змінити інформацію, що знаходиться в сервометки.

«Биті» сектори

Незважаючи на всі технологічні хитрощі в процесі роботи дані з деяких секторів перестають зчитуватися. Та й спочатку майже завжди є «биті» сектори. У вінчестери найперших моделей номера збійних секторів писали прямо на корпусі вінчестера!

Завжди є певна кількість запасних секторів, які до пори до часу не використовуються, і користувачеві не видно. Але вони видно керуючої програмі вінчестера.

Для оцінки якості поверхні диска є спеціальні сервісні програми. При знаходженні збійного сектора сервісна програма повідомляє вбудованої програмою вінчестера про необхідність заміни цього сектора резервним.

Остання перепризначає сектори, запам'ятовуючи кількість таких операцій. Це число можна побачити за допомогою сервісної програми.

Якщо таких секторів з'явилося занадто багато, пора всерйоз подумати про резервне копіювання даних (про це, втім, треба пам'ятати завжди!) Або про заміну вінчестера.

Несправні сектори і операційна система

Бувають ситуації, коли операційна система перестає завантажуватися. Часто це відбувається саме через читаються секторів!

Справа може ускладнюватися раптовим зникненням напруги. Таким чином, відсутність джерела безперебійного напруги загрожує не тільки зникненням даних і псуванням операційної системи, але і збільшенням кількості збійних секторів.

Спосіб лікування простий - треба замінити биті сектора резервними (операція remap) допомогою службової програми (наприклад, Victoria), після чого запустити програму chkdsk.

Якщо при спробі установки системи вона не встановлюється - є сенс протестувати вінчестер на биті сектори.

Справедливості заради треба сказати, що система може не встановлюватися і через помилки в модулях пам'яті (при цьому він підлягає заміні), але таке буває набагато рідше.

Розглянемо тепер трохи детальніше

Способи організації даних в вінчестері

Вся інформаційна поверхні диска (як ми вже писали) розбита на доріжки і сектори.

Використовується принцип зонного записи даних.

При цьому поверхня диска розділена на кілька зон.

У межах однієї зони кількість секторів на доріжці однаково.

Чим далі зона від центру диска, тим більше на ній секторів.

Сектор на диску містить 512 байт даних. У кожному секторі є службова інформація, що містить порядковий номер і інші дані. Кілька секторів об'єднані в кластер.

Кластер - це мінімальна одиниця (квант інформації) дискової пам'яті, до якої може звернутися операційна система.

Обсяг кластера (т. Е. Кількість секторів) задається при форматуванні диска. Якщо на диску будуть зберігатися файли великого розміру, розмір кластера можна вибрати побільше, якщо дрібні - поменше.

Розмір файлу завжди перевищує розмір кластера, тому файли «зшиваються» з кластерів за допомогою файлової системи. Таким чином, файл - це ланцюжок з кластерів, кожен з яких містить фрагменти інформації.

Файлових систем існує кілька. Найчастіше використовуються FAT і NTFS. FAT (File Allocation Files, таблиця розміщення файлів) дісталася у спадок від пристроїв на гнучких дисках (FDD) .Спочатку вона була 16-розрядної, потім число розрядів збільшилася до 32.

NTFS (New Technology File System) - більш досконала система, що володіє підвищеною стійкістю до збоїв, має кілька модифікацій. Надійність системи забезпечується, зокрема, журналированием. У порівнянні з FAT32, у неї збільшений максимальний розмір тому і файлу.

Так, розмір файлу може досягати величини 16 Tb (в FAT32 - 4 Gb).

Саме тому, щоб записати файли великого розміру (наприклад, фільми в HD якості) на флешку, її форматують в NTFS. Операційні системи Windows можуть використовувати як FAT, так і NTFS.

Логічні диски

Зазвичай жорсткий диск поділяють на кілька розділів або логічних дисків.

Це зручно для користувача: на одному диску можна зберігати операційну систему, на другому - файли даних користувача, на третьому - інсталяційні пакети і т. Д.

При руйнуванні даних в якомусь розділі дані в інших розділах залишаються неушкодженими.

Кожному логічному диску присвоюється літера латинського алфавіту. Користувач бачить як би кілька окремих жорстких дисків, але фізично він один. У комп'ютер можуть бути, природно, встановлені кілька вінчестерів, і всі вони можуть бути поділені на логічні диски.

У такому випадку всі логічні диски бачаться загальним масивом, і кожному з них присвоюється своя буква. Логічних дисків може бути більше, ніж букв (теоретично їх число може бути нескінченно великим), але зазвичай багато їх не потрібно.

Іноді користувачі не розбивають диск на розділи і при падінні операційної системи втрачають свої дані.

Відзначимо: дещо завжди можна врятувати, але це вимагає спеціальних заходів і певної кваліфікації.

Або (при наявності розділів) зберігають файли даних в папці «Мої документи», яка - за замовчуванням - розташовується в тому ж розділі, що і операційна система. При перевстановлення системи ці дані (якщо їх попередньо не витягнути) будуть втрачені!

Нумерація секторів на диску

У перших моделях вінчестерів сектори нумеровались в форматі CHS. Координати сектора включали в себе номер циліндра (С, Cylinder), головки (H, Head) і сектора (S, Sector).

Циліндр - це уявна конструкція, що включає доріжки на різних фізичних дисках ( «млинцях») з однаковим номером. Але обсяги вінчестерів весь час росли, і система CHS перестала відповідати вимогам часу.

Тому стали використовувати нумерацію LBA (Logical Block Adressing), при якій кожному сектору присвоювався суцільний порядковий номер, без нумерації головок і циліндрів.

Таким чином, при розмірі сектора 512 байт можна звертатися до 2х10 57 байтам або 128 ПІБ (пебібайтам) дискової пам'яті. Ви вперше почули про таку величезну числа, так?

Головний завантажувальний запис

Інформація про розділи на диску міститься в самому першому секторі диска. Якщо використовувати нумерацію CHS, то це перший сектор на нульовому циліндрі і нульовий голівці. Тут міститься так звана MBR (Master Boot Record), головний завантажувальний запис.

MBR містить в собі таблицю розділів (Partition Table), яких може бути 4. Ці розділи називаються первинними або основними. З кожного такого розділу може бути завантажена операційна система.

Для того, щоб з розділу могла завантажуватися операційна система, він повинен бути активним.

За ознака активності або неактивності розділу відповідає спеціальний службовий байт.

Чесно кажучи, чотирьох розділів на фізичному диску замало. Тому придумали спеціальний розділ - розширений (Extended), який може містити (теоретично) необмежене число логічних дисків. Але на практиці число дисків, природно, обмежена. Про статус розділу - основний або розширений - відповідає інший службовий байт.

На закінчення скажемо, що поділ жорсткого диска на логічні (і всі інші маніпуляції з розділами) можна зробити за допомогою службових програм, наприклад, «Acronis». Ця програма може і об'єднувати розділи в один, змінювати тип файлової системи, копіювати розділи при клонуванні жорсткого диска і ще багато чого.

На сьогодні все, друзі.

Ми не розглянули SSD (Solide State Drive), твердотільні накопичувачі. Ознайомимося з ними в майбутніх публікаціях.

Можна ще почитати:

До нових зустрічей!