Адресация информации на диске

Таблица 6.4. Размеры кластеров в FAT32

Глава 6. Запоминающие устройства ПК

Размещение информации на дисках

Дорожки диска разбиты на секторы (рис. б.б). В одном секторе дорожки обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществля­ется последовательно кластерами. Кластер — это минимальная единица разме­щения информации на диске, состоящая из двух или большего числа смежных секторов дорожки (кластеры называют также единицами выделения памяти — allocation unit). Поэтому, если необходимо разместить на диске маленький файл, например размером 20 байт, он все равно займет дисковое пространство разме­ром в кластер (минимум 2 х 512 = 1024 байт).

Количество секторов в кластере всегда равно целой степени 2. Таблица FAT 16 в 16-ти битах должна быть способна отображать значение максимального номера кластера, то есть количество кластеров на диске (или в разделе диска) не боль­ше, чем 2^1й = 65 536. По причине выхода за пределы 16-битовой адресации внут­ри кластера его максимальный размер должен быть меньше 64 Кбайт, то есть

32 Кбайт. В FAT16 размер кластера (а косвенно и количество кластеров) можно определить, разделив объем памяти диска на 64 Кбайт (65 536) и округлив ре­зультат до ближайшего большего числа, кратного степени двойки. Так, для диска емкостью 1,2 Гбайт размер кластера составит: 1 258 291,2/65,5 = 19,2 Кбайт, по­сле округления получим 32 Кбайт; для дисков объемом 2 Гбайт размер кластера будет равен 64 Кбайт, а для 2,5-гигабайтовых дисков — более 64 Кбайт, что недо­пустимо. Иными словами, FAT 16 практически может работать только с дисками емкостью не более 2 Гбайт.

Поэтому была разработана более мощная 32-разрядная файловая система FAT32. В ней количество секторов и количество кластеров могут быть одинаковыми и ограничено значением 2³². Хотя размер кластера с целью экономии дискового пространства можно было бы приравнять размеру сектора, это не сделано по причине большого объема самой FAT — таблицы размещения файлов (напомню, что по имени этой таблицы называют и всю файловую систему целиком), которая для диска, например, емкостью 10 Гбайт будет иметь размер 80 Мбайт (а таких файлов на диске должно быть несколько, включая страховые копии). Одна из таблиц при наличии кэш-памяти для диска загружается в ОП. Поэтому размеры кластеров в FAT32 приняты в соответствии с табл. 6.4.

Емкость,	ал ска,	Гбайт	Размер кластера, Кбайт
До 8
До 16
До 32
Более 32

ПРИМЕЧАНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------------------------

На диске емкостью 20 Гбайт 10-байтовый файл будет занимать 16 Кбайт памяти (поскольку под него отводится целое число кластеров). Высвободить пространство в кластерах для использования другими файлами позволяют программы сжатия диска, в частности DriveSpace. Но надежность работы файловой системы при этом снижается.

Кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте дисковой памяти и необязательно являются смежными. Файлы, хранящие­ся в разбросанных по диску кластерах, называются фрагментированными.

Используются следующие системы адресации информации на МД:

□ в BIOS — трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (сто­роны диска), сектора;

□ в DOS — последовательная сквозная нумерация секторов, начиная от внеш­него 0-го цилиндра (дорожки), головки 0, сектора 1.

Внешние запоминающие устройства

На каждом диске можно выделить 2 области: системную и данных. Системная область диска (начинается с 0 дорожки, стороны 0, сектора 1) состоит из 3 участков.

□ Главной загрузочной записи (MBR — Master Boot Record), самого первого сектора диска, в котором описывается конфигурация диска: какой раздел (логи­ческий диск) является системным (из системного раздела возможна загрузка операционной системы), сколько разделов на этом диске, какого они объема.

□ Таблицы размещения файлов (FAT — File Allocation Table), содержащей код формата и полную карту принадлежности секторов файлам. FAT организова­на в виде списка кластеров (они нумеруются от 2 до N + 1, где N — полное число кластеров на диске), для каждого кластера в таблице указывается шест-надцатеричный код: FFF1-FFF7 — кластер дефектный, 0002-FFF0 — кластеры, используемые файлом (код соответствует номеру кластера, где продолжается текущий файл), FFF8-FFFF — кластер содержит последнюю часть файла, 0000 — кластер свободен (все коды указаны для FAT16).

Для каждого файла в корневом каталоге (3-я зона системной области) указы­вается номер его начального кластера, а в этом начальном и следующих кла­стерах в FAT указываются, соответственно, следующие кластеры файла, и так до последнего, где указан код FFFF. Таблица размещения файлов крайне важна, так как без нее последовательно читать файл на диске (особенно если кластеры файла записаны не подряд, а через промежутки, занятые другими файлами) становится невозможно. Поэтому для надежности FAT на диске дублируется. Когда файл на диске удаляется, все его кластеры маркируются как свободные, но сами данные файла не удаляются (затираются только после записи на их место других данных) — то есть удаленные файлы можно восста­новить (команда UNDELETE DOS, утилита UNERASE в пакете Norton Utilities).

□ Корневой каталог диска — список файлов и/или подкаталогов с их параметра­
ми. Параметры файла, содержащиеся в корневом каталоге: имя, расширение,
атрибут, размер в байтах, дата и время создания или последнего обновления,
номер начального кластера. Структура записи параметров файла в корневом
каталоге показана в табл. 6.5 (для FAT16).

Таблица 6.5. Структура записи параметров файла

Байты	Параметр	Ра
0-7	Имя файла
8-10	Расширение
	Атрибуты
12-20	Свободно
22-23	Время
24-25	Дата
26-27	Начальный кластер
28-31	Размер

В области данных расположены подкаталоги и сами данные. На жестких дисках системная область создается на каждом логическом диске.

Глава 6. Запоминающие устройства-ПК