Исследование системных областей дисков

Министерство образования Российской Федерации

Комсомольский - на - Амуре Государственный

Технический Университет

Факультет компьютерных технологий

Кафедра МОП ЭВМ

Теоретические  материалы  к

лабораторной работе по курсу

«Операционные системы реального режима»

Исследование системных областей дисков

2001

Введение

В вычислительных системах существуют разные способы хранения информации: на перфоленте на перфокартах, на магнитных дисках и лентах, на лазерных дисках. Несомненно, наиболее широко используемым носителем информации для семейств PC и PS/2 являются дискеты (гибкие диски) фиксированные (жесткие) диски.. Дискеты и фиксированные диски имеют различные размеры и емкость памяти, но все они в основном работают одинаково: информация с помощью намагничивания кодируется на их поверхностях в виде образов, определяемых дисководом и программным обеспечением, которое, в свою очередь, управляет дисководом.

Когда в 1981 г. появилось семейство машин IBM PC, главным типом устройства хранения, используемым на них, были 5.25-дюймовые дискеты, которые имели двойную плотность записи, были односторонними, имели программную разметку секторов и могли хранить только 160 КБ информации. Теперь же 5.25- и 3.5-дюймовые дискеты большой емкости стали включаться в стандартное оснащение PC и PS/2 наряду с фиксированными дисками емкостью от 10 МБ для PC/XT до 314 МБ для PS/2 модели 80. Сейчас емкость жестких дисков превышает несколько ГБ.

Отображение данных на диске

Чтобы понять, как данные организованы на диске, рассмотрим физическую структуру самого диска, а также механизм дисковода, осуществляющего чтение и запись данных.

Внутри квадратного гибкого футляра дискеты располагается круглая пластина, сделанная из упругого пластика и покрытая магнитным материалом. Дисковод хранит данные на диске посредством записи и чтения намагниченных закодированных образов, представляющих собой цифровые данные. Так как обе стороны дискеты имеют магнитное покрытие, то обе они могут быть использованы для хранения данных.

Дисковод для дискет имеет мотор, который вращает дискету с постоянной скоростью. Он также имеет две головки чтения-записи — по одной для каждой стороны дискеты. Головки крепятся на рычаге, который перемещает их одновременно в любую позицию по направлению к центру или от центра диска. (Первые машины IBM PC выпускались с дисководом для дискет, который имел только одну головку чтения-записи и соответственно мог обращаться только к одной стороне дискеты Большинство пользователей PC воспринимали это как расточительство, поэтому со временем односторонние дискеты постигла участь динозавров.)

Подобно головкам общеизвестных устройств записи информации на магнитную ленту, головки чтения-записи дисковода могут намагничивать поверхность дискеты для запоминания данных; они также могут отыскивать данные на дискете, декодируя при этом магнитные образы, расположенные на ее поверхности.

Геометрические особенности фиксированного диска аналогичны тем, которыми обладает дискета. Фиксированные диски вращаются намного быстрее, чем дискеты, поэтому пластины делаются из металла или стекла с магнитным покрытием, а не из гибкого пластика. Кроме того, фиксированные диски обычно представляют собой набор из нескольких пластин, которые вращаются все вместе, поэтому дисководы для фиксированных дисков имеют несколько головок чтения-записи — по одной для каждой поверхности пластины диска.

Рис. 1. Одна сторона дискеты  (40 концентрических дорожек и восемь секторов на дорожке)

Хранение данных

Способ, которым данные отображаются на дискетах и фиксированных дисках, является естественным результатом строения аппаратной части. Когда головка чтения-записи зафиксирована в неподвижном состоянии, то при вращении диска мимо нее прокручивается как бы кольце магнитным носителем. Для каждой позиции головки чтения-записи относительно центра диска имеется соответствующее кольцо магнитного носителя, на котором могут храниться данные. Такие кольца называются дорожками или треками, (рис.1).

Так как на каждой дорожке может храниться 4 КБ или даже больше данных, то все дорожки диска разбиваются на некоторое число более мелких частей, называемых секторами. Все секторы содержат одно и то же количество данных: обычно 512 байтов для дискет и большинства фиксированных дисков. Сектора и дорожки нумеруются последовательно, поэтому вы можете определить местоположение конкретного байта данных на поверхности диска, задав ном соответствующих дорожки и сектора.

Однако так как двухсторонние дискеты и фиксированные диски имеют более одной поверхности, то для определения местоположения байта данных вы должны пользоваться трехмерными координатами. Поэтому позиция головок чтения-записи для таких дисков описывается номером цилиндра. Подобно дорожкам цилиндры нумеруются последовательно. Если представить цилиндр в виде набора дорожек для заданной позиции головок чтения-записи, то адрес конкретной дорожки определится номером цилиндра плюс номер головки чтения-записи.