Всякая операционная система создает на каждом томе (дискете, диске, пакете дисков, CD-ROM и пр.) совокупность системных данных, которая называется файловой системой (файловой структурой).
Файловая система (пустая) создается при инициализации (разметке) тома, затем корректируется ОС (подсистемой управления данными) при текущей работе, в процессе создания, удаления, модификации (увеличения или уменьшения объема) файлов пользователя, содержащих программы или данные.
Файловая система включает в себя
-стартовый сектор,
-таблицу содержания
-Корневой каталог
-область данных — совокупность блоков на диске, идентифицируемых своими номерами / адресами.
Жесткий диск состоит из нескольких металлических пластин, головок чтения-записи и механизма их позиционирования, помещенных в герметичную коробку (банку). К нему прикреплена печатная плата с контроллером и буферной памятью (кэшем), которая посредством шлейфа (40 или 80 жил) соединяется с материнской платой или отдельным контроллером. Так вот, металлические пластины условно разбиты на концентрические дорожки, а дорожки разделены на сектора. Дорожки на равном расстоянии от центра на всех поверхностях пластин объединяются в цилиндры. Таким образом, для чтения определенного сектора данных (его емкость принята равной 512 байт) нужно 1) отвести головки на нужное расстояние от центра, то есть позиционировать на нужный цилиндр, 2) начать просмотр дорожки на нужной пластине, активировав нужную головку и 3) производить чтение всей информации до появления заголовка сектора, номер которого (содержится в этом заголовке) совпадает с нужным нам для операции чтения или записи. В соответствии с такой схемой метод нахождения нужной информации на жестком диске называется CHS-адресацией (Cylinder-Head-Sector).
BIOS (базовая система ввода-вывода) является набором системных подпрограмм (функций), среди которых есть и программа чтения-записи данных на жестком диске. Для получения содержимого одного сектора требуется указать его CHS-адрес. Число секторов, цилиндров и головок BIOS'у должно быть известно, для этого и существует автодетект в Setup. Впрочем, информация о геометрии, используемая для работы функций доступа к диску, даже близко не соответствует реальной геометрии современного жесткого диска. У него 1-3 пластины, одна из которых может использоваться только с одной стороны, и 1-6 головок. Поэтому контроллер жесткого диска производит трансляцию поступающих адресов, такую же трансляцию производит и BIOS, работая по механизму LBA (Logical Block Addressing). Но это уже другая история.
В соответствии с идеологией MS-DOS жесткий диск может состоять из так называемых "разделов" - независимых областей диска, которые могут быть построены по схеме любой операционной системы, то есть использовать любую файловую систему. Таких разделов должно быть два - основной (Primary), с которого обычно осуществляется загрузка, и расширенный (Extended), который может быть разделен на несколько частей-подразделов (логических дисков). Таким образом, первый раздел диска самостоятелен, остальные объединяются в группу. Каждый раздел имеет принадлежность к той или иной файловой системе.
На старых винчестерах номера поверхности, трека и сектора задавались непоседственно через внешний интерфейс. Интерфейс ATA (IDE) сохранил этот исторический метод адресации, называемый CHS (Cylinder, Head, Sector — цилиндр ≈ трек, головка, сектор). Более современные модели используют логическую адресацию, в которой все сектора независимо от их физического положения на дисках пронумерованы последовательными числами. Винчестеры, работающие с логической адресацией могут имитировать физическую адресацию для совместимости. Логическая адресация обусловлена усложнением функционирования контроллера, связанным с более высокой плотностью записи и появлением разных сервисных функций, логическую адресацию определяет модуль микропрограммы винчестера, называемый транслятором, включающий в себя таблицы и алгоритмы преобразования.
Зонно-секционная запись (англ. ZBR — zoned bit recording) использует тот факт, что внешние треки имеют большую длину, нежели внутренние, (примерно раза в два) и на них можно поместить больше информации. Диск разбивается на цилиндрические зоны с различным количеством секторов на трек. В среднем диск разбивается на 10-20 зон.
Структура диска, разбитого на разделы
Информация о размещении разделов на жёстком диске хранится в таблице разделов (англ. partition table), которая является частью главной загрузочной записи (MBR). MBR располагается в первом физическом секторе жёсткого диска.
Раздел может быть либо первичным (основным), либо дополнительным.
В первом секторе каждого основного раздела находится загрузочный сектор (Boot Record), отвечающий за загрузку операционной системы с этого раздела. Информация о том, какой из основных разделов будет использован для загрузки операционной системы, тоже записана в главной загрузочной записи.
В MBR под таблицу разделов выделено 64 байта. Каждая запись занимает 16 байт. Таким образом, всего на жестком диске может быть создано не более 4 разделов. Когда разрабатывалась структура MBR, это считалось достаточным. Однако, позднее был введён дополнительный раздел, структура которого (EBR) позволяет создавать внутри него неограниченное число логических дисков (разделов).[1]
По правилам дополнительный раздел может быть только один. Таким образом, в максимальной конфигурации MBR на жёстком диске может быть сформировано три основных раздела и один дополнительный. При этом некоторые операционные системы способны загружаться только с основного раздела; а те, которые могут загружаться с дополнительного раздела, вынуждены держать на основном разделе свой загрузчик.
Кроме того, некоторые программы разбивки диска на разделы (например, fdisk в MS-DOS) не поддерживают создания более одного основного раздела.
Обойти эти ограничения позволяет дополнительное программное обеспечение (менеджеры разделов).
[править]
Виды разделов
[править]
Первичный (основной) раздел
В ранних[уточнить] версиях Microsoft Windows Первичный раздел (англ. primary partition) обязательно должен был присутствовать на физическом диске первым. Соответственно, эти операционные системы могли быть установлены только на первичный раздел. Этот раздел всегда содержит только одну файловую систему. При использовании MBR, на физическом диске может быть до четырёх первичных разделов.
[править]
Расширенный (дополнительный) раздел
Основная таблица разделов MBR может содержать не более 4 первичных разделов, поэтому был изобретён Расширенный раздел (англ. extended partition). Это первичный раздел, который не содержит собственной файловой системы, а содержит другие логические разделы.
[править]
Пример разбиения жёсткого диска на разделыФизический диск Первичный раздел 1 (Логический раздел 1): ФС
Расширенный раздел (Первичный раздел 2, Логический раздел 2)
