Логическая структура жестких дисков

Логическая структура жестких дисков 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.

Таблица FAT16 может адресовать 2¹⁶=65 536 кластеров.

Объем кластера не может быть более 128 секторов (64 Кбайт), и поэтому FAT16 не может использоваться для носителей информации объемом более:

64 Кбайт х 65 536 = 4 194 304 Кбайт = 4096 Мбайт = 4 Гбайт.

Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим, так как информационная емкость жестких дисков может достигать 150 Гбайт и более.

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

40 Гбайт / 65 536 = 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, т.е. 640 Кбайт.

Таким образом, размещение на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов приведет к потерям свободного дискового пространства.

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

И поэтому FAT32 может использоваться для носителей информации объемом:

4 Кбайт х 4 294 967 296 = 17 179 869 184 Кбайт = 16 777 216 Мбайт = 16 384 Гбайт.

Таким образом, FAT32 может использоваться для жестких дисков самого большого объема.

NTFS. Файловая система для операционной системы Windows. Позволяет устанавливать различный объем кластера (от 512 байтов до 64 Кбайт, по умолчанию 4 Кбайт). NTFS по сравнению с FAT32 увеличивает надежность и эффективность использования дискового пространства.

NTFS использует систему журналирования для повышения надежности файловой системы. Журналируемая файловая система сохраняет список изменений, которые она будет проводить с файловой системой, перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой «журналом» или «логом». Как только изменения файловой системы будут внесены в журнал, журналируемая файловая система применит эти изменения к файлам.

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 Преобразования диска в FAT32, которая входит в состав Windows.

Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов.

Фрагментация файлов – фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластерах.

Фрагментация файлов возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других.

Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним и в конечном итоге приведет к преждевременному износу жесткого диска.

Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска.

Дефрагментация диска – процесс в котором файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.