Организация файловой системы

Понятие цилиндра. Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы зависит от операционной системы. Наиболее распространенный тип — табличный.

Во-первых, диск представляется как набор поверхностей. У гибких дисков их всего две (верхняя и нижняя), но жесткие диски — это на самом деле “этажерки”, состоящие из нескольких пластин, поэтому количество поверхностей у них больше.

Во-вторых, каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каждая дорожка — на секторы. Размеры секторов фиксированы и равны 512 байт.

Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать, где он расположен, то есть, нужен его адрес. Проще всего было бы записать адрес файла в виде номера поверхности, номера дорожки и номера сектора, но на самом деле это выполняется не совсем так. Дело в том, что у каждой поверхности есть своя головка для чтения/ записи, и эти головки перемещаются не порознь, а одновременно. То есть, если, например, пятая головка подводится к тридцатой дорожке, то и все головки подводятся к своим тридцатым дорожкам. Поэтому вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра. Цилиндр — это совокупность всех дорожек, имеющих одинаковые номера, то есть равноудаленных от оси вращения. Поэтому реально местоположение файла на жестком диске определяется номером цилиндра, номером поверхности и номером сектора.

Понятие кластера. Сектор — это наименьшая единица хранения данных, но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах. Для этого она слишком мала. Такие операционные системы, как MS-DOS, Windows, OS/2, используют для адресации более крупную единицу хранения, называемую кластером. Кластер — это группа соседних секторов. Размер кластера зависит от размера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим назначается размер кластера. Типовые значения: 8, 16, 32 или 64 сектора.

Данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и Windows NT реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система называется FAT 16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении данных. Из-за этого ограничения данные операционные системы не позволяют работать с жесткими дисками размером более 2 Гбайт.

В настоящее время операционные системы Windows 98, Windows 2000 и Windows Millenium обеспечивают более совершенную файловую систему - FAT 32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Это позволяет работать с любыми современными жесткими дисками.