S – номер сектора

На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические кольца ­ дорожки (tracks), на которых хранятся данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к центру диска. Когда диск вращается, магнитные головки, имеющиеся над (под) каждой поверхностью диска, считывают или записывают двоичные данные на магнитные дорожки. Головки могут позиционировать над каждой дорожкой, если на од­ну поверхность диска в устройстве имеется одна головка. Некоторые диски имеют по отдельной головке на каждую дорожку, тогда позиционирования головок не требуется, что повышает быстродействие диска.

Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях пластин пакета назы­вается цилиндром (cylinder). Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами (sectors) или блоками (blocks), так что все дорожки имеют равное число сек­торов, в которые можно максимально записать одно и то же число байт. Сектор имеет фиксированный для данной системы размер, выражающийся степенью двойки (чаще всего 512 байт).

Сектор - наименьшая адресуемая единица обмена данными диска с оперативной памятью. Для того чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, ему необходи­мо задать все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности и но­мер сектора. Типичный запрос включает чтение (запись) нескольких секторов, содер­жащих наряду с требуемыми избыточные данные.

Операционная система при работе с диском использует, как правило, единицу дис­кового пространства, называемую кластером (cluster) и содержащую несколько секто­ров в числе, кратном степени двойки. Это связано с тем, что использование более мел­кой единицы дискового пространства - сектора - усложняет учет свободного и занято­го пространства диска, при современных больших емкостях дисков, исчисляющихся десятками и сотнями Гбайт.

Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического (низкоуровнего) форматирования диска, предшествующей использованию диска. Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа ОС, которая этот диск будет исполь­зовать.

Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры вы­сокоуровнего, или логического форматирования. При высокоуровневом форматирова­нии определяется размер кластера, записывается информация, необходимая для работы файловой системы и загрузчик ОС - небольшая программа, которая начинает процесс инициализации операционной системы после включения питания.

Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы. Раздел - это непрерывная часть физического диска, которую операционная система предоставляет пользователю как логическое устройство (логи­ческий диск или логический раздел). На каждом разделе может создаваться только од­на файловая система.

В IBM-совместных ПК сектор 1 диска называется главной загрузочной записью (MBR - Master Boot Record) и используется для загрузки компьютера. В конце MBR содержится таблица разделов. В ней хранятся начальные и конечные адреса (номера блоков) каждого раздела. Один из разделов помечен в таблице как активный. При за­грузке компьютера BIOS считывает и исполняет MBR-запись, после чего загрузчик в MBR-записи определяет активный раздел диска, считывает его первый блок (загруз­чик) и исполняет его. Программа, находящаяся в загрузочном блоке, загружает опера­ционную систему, содержащуюся в этом разделе. Для единообразия каждый дисковый раздел начинается с загрузочного блока, даже если в нем не содержится операционной системы. К тому же в этом разделе может быть в дальнейшем установлена операцион­ная система, поэтому зарезервированный загрузочный блок оказывается полезным.

Таблица разделов располагается в MBR по смещению OxlBE и содержит четыре

элемента. Структура записи элемента таблицы разделов приведена ниже.

Каждый элемент таблицы описывает один раздел, причем двумя способами: через ко­ординаты C-H-S начального и конечного секторов, а также через номер первого сектора в спецификации LBA (Logical Block Addressing) и общее число секторов в разделе [4]. Последние два байта MBR имеют значение 55 A Ah, т. е. чередующиеся значения 0 и 1. Эта сигнатура выбрана для того, чтобы проверить работоспособность всех линий передачи данных. Значение 55AAh, присвоенное последним двум байтам, имеется во всех загру­зочных секторах.

Разделы дисков могут быть двух типов: первичные (primary) и расширенные (extended). Максимальное число первичных разделов равно четырем. Из них только один

может быть активным. Именно загрузчику, расположенному в активном разделе, пе­редается управление при включении компьютера с помощью внесистемного загрузчика. Согласно принятым спецификациям, на одном жестком диске может быть только один расширенный раздел, который может быть разделен на логические диски (рис. 4.17). Расширенный раздел содержит вторичную запись MBR, в состав которой вместо табли­цы разделов входит аналогичная ей таблица логических дисков (logical Disks Table, LDT). Эта таблица описывает размещение и характеристики раздела, содержащего единственный логический диск, а также может специфицировать следующую запись SMBR (Secondary MBR).

Во всем остальном строение раздела диска меняется от системы к системе. Часто файловая система содержит некоторые элементы, как показано на рис. 4.18. Один из та­ких элементов называется суперблоком и содержит ключевые параметры файловой системы и считывается в память при загрузке компьютера. Следом располагается информация о свободных блоках файловой системы. За этими данными может следовать информация об i-узлах, содержащих информацию о файлах. Следом может размещать­ся каталог, а затем остальные файлы и каталоги.

На разных логических устройствах одного и того же физического диска могут располагаться файловые системы разного типа. Все разделы одного диска имеют одина­ковый размер блока, определенный для данного диска в результате низкоуровневого форматирования. Однако в результате высокоуровневого форматирования в разных разделах одного и того же диска могут быть установлены различные файловые системы с различными разделами кластеров.