Almacenamiento en disco

Almacenamiento en disco

Estructura de almacenamiento del disco duro.

Como se muestra en la figura siguiente, el medio magnético se distribuye uniformemente en algunos círculos concéntricos para formar una pista de disco. Para encontrar fácilmente la posición de los datos en la pista, al mismo tiempo, cada disco se divide en muchos sectores. Las pistas desde el exterior hacia el interior son la pista 0, la pista 1, la pista 2 ... generalmente cada pista, cada sector almacena un determinado bloque de datos (prescrito 512B). Una memoria de disco duro está compuesta por uno o más discos.
Los cabezales magnéticos son cabeza de lectura-escritura No. 0, cabeza de lectura-escritura No. 1, cabeza de lectura-escritura No. 2 en orden de arriba hacia abajo ... Las caras del disco son la cara No. 0, la cara No. 1, la cara No. 2 en orden de arriba hacia abajo ... El disco se fija en el mismo eje; cada disco tiene dos lados, que pueden almacenar datos, y el número de pistas en cada disco es el mismo; todas las pistas con el mismo radio forman una superficie cilíndrica, y el número total de superficies cilíndricas es igual al de un disco Número de pistas La dirección de datos en el disco duro está representada por el número de estación del disco duro, el número de cilindro (pista), el número de superficie del disco y el número de sector.

Como se muestra en la figura anterior, un sector en una pista consta de un área principal y un área de datos 4096b (512B) . Cuando la memoria del disco duro está funcionando, el disco es impulsado por el eje de la columna y se puede girar en cualquier ángulo, y el cabezal del disco desplaza la cabeza de lectura y escritura a lo largo de la dirección radial a cualquier distancia. De esta forma, puede encontrar rápidamente cualquier posición en todos los discos. En el proceso de lectura y escritura, las cabezas magnéticas de cada superficie del disco están siempre en la misma superficie cilíndrica. Al acceder a la información, se puede realizar en el orden de la superficie cilíndrica, reduciendo así el número de movimientos radiales del cabezal magnético y aumentando la velocidad de acceso.

Formato de disco

El disco duro recién producido no se puede usar directamente para almacenar datos. Para almacenar datos, debe pasar por tres procesos: formateo de bajo nivel, particionamiento y formateo de alto nivel.

Formateo de bajo nivel del disco duro

El formateo de bajo nivel es dividir el disco
en blanco en cilindros y pistas, y luego dividir la pista en varios sectores, determinar el factor de entrelazado del sector y marcar los sectores para que la unidad pueda identificar el sector especificado.
El factor de entrelazado es hacer que el sector se entrelace. Como se muestra en la figura:

el propósito de la disposición discontinua de sectores es permitir que el cabezal de lectura y escritura lea y escriba un determinado sector, y antes de leer y escribir el siguiente sector, dé al host un tiempo para procesar los datos recién leídos sin tener que dejar El accionamiento se detiene o gira una revolución más. Por lo tanto, el factor de entrelazado del sector está relacionado con la velocidad de procesamiento del host.

Partición del disco duro

Particionar es dividir el disco duro en varias áreas de almacenamiento diferentes. Antes de instalar el sistema operativo y el software, primero debe particionar el disco duro. Después de la partición, el espacio del disco duro se divide en dos partes, como se muestra en la figura siguiente: el sector de arranque principal y 1 ~ 4 particiones. Cada partición puede ser utilizada por diferentes sistemas operativos. Generalmente, una partición incluye tres estados: activo, inactivo (es decir, "inactivo") y oculto. El área activa se refiere a la partición donde se encuentra el sistema actual.
(1) Sector de arranque
maestro El sector de arranque maestro también se denomina registro de arranque maestro (MBR). Se encuentra en el primer sector (es decir, área 0) de la pista 0, cilindro 0 en el disco duro. Solo ocupa un sector, es decir, tiene un 512B, incluidas las tres partes que se muestran en la figura siguiente: el programa de arranque principal, la tabla de particiones DPT (Tabla de particiones de disco) y la marca final de 2 bytes "55 AA".

DPT se utiliza para registrar la siguiente información de cada partición del disco duro:

1. Logotipo de arranque, es decir, el estado de la partición: activa (80H), inactiva (00H) u oculta.
2. El comienzo de la partición (segundo byte) (número de encabezado)
3. El sector de inicio (tercer byte) y el cilindro de inicio (cuarto byte) de la partición
4. El tipo de partición (5º byte), como la partición 82-Linux Native, la partición 83-Linux Swap.
5. Esta partición termina la cabeza (byte 6), el número de sector (byte 7) y el extremo del cilindro (byte 8).
6. El número de sectores (9º, 10º, 11º y 12º bytes) que se han utilizado antes de esta partición.
7. El número total de sectores después de la partición (13, 14, 15 y 16 bytes)

El papel del área de arranque principal es el siguiente;

1. Compruebe si la tabla de particiones del disco duro está intacta
2. Encuentre una partición "activa" de arranque en la tabla de particiones
3. Cargue el primer sector lógico de la partición activa en la memoria (dele el control de todo el sistema al sistema operativo en la partición "activa", y luego el sistema operativo se transfiere a la memoria)
4. Ejecutar código para el sector de arranque

Cabe señalar que el programa de partición genera el MBR, pero no depende de qué sistema operativo.
Los dos últimos bytes son el indicador final "55 AA" de la tabla de particiones. Si se modifican estos dos indicadores (algunos virus modificarán estos dos indicadores)
, el sistema informará que no puede encontrar una tabla de particiones válida.

(2) Partición principal, partición extendida y partición lógica
Cada información de partición (BPT) requiere 16 bytes. La longitud total de BPT es 64B, por lo que solo puede registrar la información de las cuatro particiones principales como máximo, es decir, un disco duro puede dividirse en hasta 4 particiones, generalmente representadas por C ~ F como la letra de la unidad. 4 particiones a veces no pueden satisfacer las necesidades de uso, por lo que el comando de partición de disco permite al usuario especificar una de las 4 particiones como una partición de expansión. En el caso de particiones extendidas, Haiying puede usar particiones lógicas. La partición extendida se puede dividir en una partición lógica o hasta 32 particiones lógicas, a cada partición lógica se le asigna una letra de unidad (como D a Z), que se puede usar como un dispositivo físico separado de la computadora. La partición extendida solo se puede usar para almacenar datos. Para distinguirlo de la partición extendida, la partición del disco donde se puede instalar el sistema operativo se denomina partición del disco principal, también conocida como partición básica o partición del sistema.

Formato avanzado del disco

disco duro de formato avanzado se basa en la partición , cada partición de formato de pista, lógicamente dividida en pistas, establecer una estructura de datos de cada partición. (El formateo de bajo nivel es físico, el formateo de alto nivel es lógico). Los detalles son los siguientes:

1. Borrar datos en el disco duro
2. Generar información de zona de arranque OBR
3. Cree una tabla de asignación de archivos para cada disco lógico e inicialice la tabla FAT
4. Establezca la tabla de directorio de archivos (FDT) y el área de datos (DATA) correspondiente al directorio raíz
5. Comenzando desde el cilindro designado de cada disco lógico, numere lógicamente los sectores
6. Marcar sectores defectuosos lógicos

(1) Sector de inicio del sistema operativo OBR
OBR (Registro de inicio del sistema operativo, directorio de inicio del sistema operativo) generalmente se encuentra en el primer sector de cada partición (partición) , que es una ubicación a la que el sistema operativo puede acceder directamente, y es generado por un formateador avanzado . OBR generalmente incluye un programa de arranque y una tabla de registro de parámetros de partición llamada bloque de parámetros BPB, que varía según el tamaño de la partición y el tipo de sistema operativo.

La función principal del programa de arranque es determinar si los dos primeros archivos en el directorio raíz de esta área son los archivos de arranque del sistema operativo. Si es así, lea el primer archivo en la memoria y déle el control. El bloque de parámetros BPB registra parámetros importantes, como el sector de inicio, el sector final, el formato de almacenamiento de archivos, el descriptor de medios del disco duro, el tamaño del directorio raíz, el número FAT y el tamaño de la unidad de asignación (también denominada clúster) de la partición.

(2) La tabla de asignación de archivos FAT está
en la partición, y la FAT está detrás de la OBR. Para ilustrar el concepto de FAT, el concepto de clústeres debe complementarse. Cuando un archivo ocupa espacio en disco, la unidad básica no se asigna en bytes, sino en grupos. El tamaño del clúster es el número de sectores, que está relacionado con la capacidad total del disco duro, y es el número de sectores de la enésima potencia de 2.
Al escribir y escribir un archivo en el disco, el sistema operativo tiende a distribuir el archivo en espacios de segmentos discontinuos de acuerdo con los grupos libres en el disco, formando una estructura de almacenamiento en cadena y almacenando la información de conexión entre los segmentos en el FAT, de modo que cuando el sistema operativo lee el archivo, puede encontrar correctamente la posición de cada segmento y leerlo correctamente.
En aras de la seguridad de los datos, FAT generalmente tiene dos idénticos, el segundo es la copia de seguridad del primer área FAT inmediatamente después de OBR, su tamaño está determinado por el tamaño de esta área y el tamaño de la unidad de asignación de archivos.

(3) Área de directorio DIR
DIR (directorio) es una parte importante de la amistad de la estructura de organización de archivos y se utiliza para determinar la ubicación del archivo junto con el FAT inmediatamente después de la segunda marca FAT.
DIR se divide en dos categorías: directorios raíz y subdirectorios. Hay un directorio raíz y varios subdirectorios. También puede haber subdirectorios debajo de subdirectorios, formando así una estructura "en forma de árbol". El sistema de directorio de archivos asigna 32B para entradas de directorio. La entrada del directorio contiene el nombre, extensión, atributo, fecha u hora de creación o última modificación del archivo (o subdirectorio, o etiqueta de volumen), número de grupo de inicio y tamaño de archivo. Al ubicar la ubicación del archivo, el sistema operativo puede conocer la ubicación y el tamaño específicos del archivo en el disco de acuerdo con la unidad de inicio en la tabla DIR y la tabla FAT.