Structura discurilor

Structura discurilor

Formatarea discurilor implica trei procese:

Formatarea fizica sau formatarea de nivel inferior (Low Level Formating);

Partitionarea;

Formatatrea logica sau formatarea de nivel superior (High Level Formating);

Fig. 1.27. Formatarea fizica a unui disc

Formatarea fizica (de nivel inferior) presupune impartirea discului in piste si a fiecarei piste in sectoare. Sistemul de operare sub care se formateaza discul (comanda FORMAT) inscrie la inceputul fiecarui sector cate o eticheta (marca de adresa folosite pentru identificare) si de asemeni sfarsitul sectorului  este marcat prin cate un terminator de sector. Informatia utila urmeaza a fi inscrisa intre aceste doua markere si are o lungime de 512 octeti (Fig. 1.27).

Partitionarea discului se realizeaza cu ajutorul comenzii FDISK si presupune impartirea logica a discului in mai multe subunitati. Acest lucru se poate realiza doar in cazul hard discurilor.

Formatarea logica. Sistemul de operare DOS asociaza fiecarui sector cate un numar, fapt ce usureaza gasirea ulterioara a sectorului respectiv. In DOS primul sector de pe prima pista de pe prima fata a primului disc i se asociaza numarul zero (sectorul 0) si ultimului sector de pe a doua fata de pe ultima pista a ultimului disc i se asociaza numarul cel mai mare. Sistemul DOS nu stie pe ce pista sau pe ce cilindru se afla sectorul "n". In afara de aceste etichetari sistemul de operare prin intermediul comenzii FORMAT inparte discul in doua zone principale: zona sistem si zona de date.

Zona sistem cuprinde trei parti principale:

Inregistrarea de initializare (Boot Record);

Tabel de alocare a fisierelor denumita "FAT" (File Allocation Table);

Directorul radacina (Root Directory).

Zona de date care cuprinde toate sectoarele situate dupa zona sistem.

In Fig.1.28 este prezentata repartitia informatiilor pe un disc dur de 160 MB, ce contine 323549 sectoare a cate 512 biti de date si utilizeaza un tabel de alocare pe 16 biti (FAT 16).

Sistemul de operare tine evidenta fisierelor inscrise in zona de date prin intermediul tabelului de alocare a fisierelor (FAT). Zona de date este inpartita in subzone numite "cluster" (grupa) sau "allocation unit" (unitate de alocare). Fiecare cluster primeste un numar de ordine, incepand cu numarul 2. Daca numarul de biti utilizati pentru numerotarea cluster-relor este 16 (FAT 16), atunci numarul maxim de cluster-e din zona de date este 2¹⁶. In cazul discurilor dure, acest numar este cu mult mai mic decat numarul sectoarelor de pe disc. Ca urmare un cluster este format din mai multe sectoare consecutive de pe disc.

Fig. 1.28. Structura informatiilor de pe disc

In tabelul urmator se prezinta numarul de sectoare adoptate pentru fiecare cluster, functie de marimea discului, in situatia in care se utilizeaza un FAT pe 16 biti.

Un cluster poate fi inscris cu informatii apartinand unui singur fisier. Inainte de a fi inscris pe disc, fisierul este inpartit in parti egale cu capacitatea unui cluster si apoi este inscris pe disc in clusterele libere, selectate de sistemul de operare. Evident ca ultimul cluster nu va fi complet. Cu cat capacitatea unui cluster este mai mare (discul este mai mare), cu atat zonele neanscrise de pe disc sunt mai mari. Aceste zona cresc si functie de numarul fisierelor. Cu cat fisierele sunt mai multe (fisiere mici), cu atat cluster-ele incmplet ocupate vor fi mai multe. De aceea, pentru micsorarea spatiului neocupat s-a inpus micsorarea marimii unui cluster, lucru ce se poate face daca se mareste numarul de biti folositi pentru numerotarea cluster-relor de la 16 la 32 (FAT 32). In acest mod zona de date poate avea pana la 2³² cluster-e.

In tabelul urmator se prezinta numarul de sectoare adoptate pentru fiecare cluster, functie de marimea discului, in situatia in care se utilizeaza un FAT pe 32 biti.

Daca discul este un disc sistem (contine si sistemul de operare), atunci fisierul IBMBIO.COM (IO.SYS) este inscris incepand cu primele doua cluster-e ale zonei de date (cluster-ele 2 si 3).

Inregistrarea de initializare. Acesta inregistrare exista pe orice disc indiferent daca este disc sistem sau nu si este plasata in sectorul zero al discului. Inregistrarea cuprinde informatii referitoare la marimea si tipul partitiilor de pe disc (un disc dur poate fi impartit in mai multe unitati, fiecare avand un sistem de operare propriu cum ar fi: DOS, Windows 95/98 sau NT). In final inregistrarea de initializare mai contine si un program scurt (cateva sute de octeti) care executa inceperea incarcarii sistemului de operare DOS in memoria calculatorului. Aceasta procedura se numeste booting dupa o expressie englezeasca care s-ar traduce prin " a pune pe cineva pe picioare".

Tabel de alocare a fisierelor (FAT). Este de fapt un tabel ce are maxim 2ⁿ intrari, unde "n" reprezinta numarul de biti alocati pentru numerotarea cluster-elor. Fiecare intrare (linie) a tabelului contine "n" biti care prezinta informatii referitoare la starea unui anumit cluster. In tabelul de mai jos, se prezinta informatiile ce pot apare in liniile tabelului, in cazul unui disc pentru care tabelul de alocare a fisierelor este pe 16 biti (FAT 16), functie de informatia inscrisa in cluster-ul respectiv.

In mod obisnuit, pentru siguranta, sunt doua tabele identice de alocare a fisierelor numite "FAT 1" si "FAT 2". Dimensiunile acestor zone depind de marimea discului. In cazul unui disc de 160 MB (Fig. 1.28), partitionat cu FAT 16, numarul de cluster-e este 40400. Numarul total de octeti necesari celor doua zone FAT 1 si FAT 2, vor fi:

N_OCTETI = 2 (nr. tabele) x 40400 (nr. intrari in fiecare tabel) x 2 (nr. octeti/intrare tabel) = 161600 B

Numarul de sectoare ocupate de zonele FAT 1 si FAT 2, vor fi:

N_SECTOARE = N_OCTETI 512 (nr. octeti de date continut in fiecare sector) = 315,625 = 316 sectoare

In tabelul de mai jos sunt prezentate tipurile de tabele de alocare folosite de diverse sisteme de operare:

Directorul radacina este o zona de pe disc ce contine informatii referitoare la fisierele inscrise pe disc. Directorul radacina este ca un tabel avand un numar de intrari (linii) care este fix pentru un anumit tip de disc si este dependent de dimensiunea discului. Fiecarei intrari ii este alocata o zona de 32 de octeti (32 B) in care pot fi inscrise informatii referitoare la un director sau fisier inscris in directorul radacina. Aceste informatii contin urmatoarele: numele fisierului sau al dsubdirectorului, extensia, atributul fisierului sau subdirectorului, marimea fisierului sau subdirectorului, data ultimei modificari, precum si numarul primului cluster in care a inceput inregistrarea fisierului. De asemeni fiecare intrare contine cam 10 octeti (din cei 32 de octeti) care urmeaza sa fie folositi pentru aplicatii viitoare. Se observa ca un anumit tip de disc are un numar maxim de subdirectoare sau fisiere in directorul radacina. Subdirectoarele sau fisierele aflate in subdirectoarele directorului radacina, au aceeasi structura, dar sunt definite in zona de date a discului, neafectand spatiul alocat directorului radacina. In cazul exemplului prezentat in Fig. 1.28, numarul de intrari in directorul radacina, corespunzatoare unui disc de 160 MB, este de 512. Un calcul simplu arata ca numarul de sectoare ocupate de aceasta zona este de 32.