Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №5 - Смолин

Внешняя память — набор устройств для долговременного хранения информации:

— жесткий магнитный диск (винчестер) — стандартное устройство для хранения программ и данных;

— дисковод для гибких магнитных дисков (дискет) обеспечивает хранение сравнительно небольших объемов информации, ее конфиденциальность и возможность переноса на другие компьютеры;

— дисковод для оптических дисков (CD-ROM, DVD-диски.). Оптические диски обладают значительной информационной емкостью по сравнению с дискетами. Запись информации на компакт-диски осуществляется только на специальном оборудовании.

В настоящее время для хранения сверхбольших объемов информации могут использоваться дополнительные устройства внешней памяти: стримеры, магнитооптичские устройства (ZIP и другие).

Главной характеристикой памяти ПК является ее объем (емкость). Основная единица измерения объема — байт. Упрощенно можно считать, что 1 байт хранит информацию об одном символе. Например, для хранения в памяти компьютера слова «информация» потребуется 10 байт. Часто используются производные единицы емкости памяти:

1 Кбайт = 1024 байт

1 Мбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 1024 Мбайт.

Винчестер — это устройство, на котором чаще всего хранятся Ваши данные. Бытует легенда, объясняющая, почему за жесткими дисками повелось такое причудливое название. Первый жесткий диск, выпущенный в Америке в начале 70-х годов, имел емкость по 30 Мб информации на каждой рабочей поверхности. В то же время, широко известная в той же Америке магазинная винтовка О.Ф. Винчестера имела калибр — 0.30; может грохотал при своей работе первый винчестер как автомат или порохом от него пахло — не знаю, но с той поры стали называть жесткие диски винчестерами.

В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои энергоснабжения, программные ошибки — все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на Вашем жестком диске. Повреждение информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск (!), а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих данных.

Устройство жесткого диска

Жесткий диск (HDD — Hard Disk Drive) устроен следующим образом: на шпинделе, соединенным с электромотором, расположен блок из нескольких дисков (блинов), над поверхностью которых находятся головки для чтения/записи информации. Форма головкам придается в виде крыла и крепятся они на серпообразный поводок. При работе они "летят" над поверхностью дисков в воздушном потоке, который создается при вращении этих же дисков. Очевидно, что подъемная сила зависит от давления воздуха на головки. Оно же, в свою очередь, зависит от внешнего атмосферного давления. Диск разбит на дорожки (или треки), которые в свою очередь поделены на сектора. Две дорожки, равноудаленные от центра, но расположенные по разные стороны диска, называются цилиндрами.

Хранение информации

Жесткий диск, как и всякое другое блочное устройство, хранит информацию фиксированными порциями, которые называются блоками. Блок является наименьшей порцией данных, имеющей уникальный адрес на жестком диске. Для того чтобы прочесть или записать нужную информацию в нужное место, необходимо представить адрес блока в качестве параметра команды, выдаваемой контроллеру жесткого диска. Размер блока уже довольно с давних пор является стандартным для всех жестких дисков — 512 байт. Файлы на диске записываются в свободные кластеры, поэтому таблица постоянно изменяется. Таблица расположена на диске, состояние которого она описывает. Таблица размещения файлов — FAT (File Allocation Table) основной элемент организации файловых систем.

Файловая система

Часть операционной системы, обеспечивающая запись и чтение файлов на дисковых носителях (магнитных, магнитооптических, оптических). Файловая система определяет логическую и физическую структуру файла, идентификацию и сопутствующие данные файла. Широко известны следующие файловые системы: — файловая система операционной системы MS-DOS, в основу которой положена таблица размещения файлов — FAT16 (File Allocation Table). Таблица содержит сведения о расположении всех файлов (каждый файл делится на кластеры в соответствии с наличием свободного места на диске, кластеры одного файла не обязательно расположены рядом). Файловая система MS-DOS имеет значительные ограничения и недостатки, например, под имя файла отводится 12 байт, работа с жестким диском большого объема приводит к значительной фрагментации файлов; До появления ОС Windows 95 принято было соглашение, согласно которому имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени, разделяемых точкой. Имя файла не должно превышать 8 символов, а его расширение — 3 символов.

Имя от расширения отделяется точкой. Имя и расширение должны включать только буквы латинского алфавита и цифры. Такой принцип именования файлов используется в MS-DOS. Данное соглашение не является стандартом, и в ряде случае случаются отклонения. Например, некоторые версии MS-DOS допускают символы русского алфавита. Недостаток коротких имен является их низкая информативность. Трудно несколькими символами выразить характеристику файла.

Файловая система операционной системы Windows 95/98 имеет уровневую структуру FAT 32, что позволяет поддерживать одновременно несколько файловых систем. Старая файловая система MS-DOS поддерживается непосредственно, а файловые системы разработанные не фирмой Microsoft, поддерживаются с помощью специальных модулей. Имеется возможность использовать длинные (до 254 символов) имена файлов.

FAT32, впервые представленная в Windows 95 SR2, была прямой наследницей файловой системы FAT (FAT16). Отличалась она тем, что прежде всего, более эффективно использовала дисковое пространство, поскольку поддерживала меньший размер кластера на одном и том же томе. Кластер, или адресуемый блок, — это минимальный блок дисковой памяти для записи данных на томе; он задается при форматировании диска. Все хранящиеся на диске файлы, вне зависимости от их реального размера, имеют размер, кратный размеру кластера. Кроме того, любой, даже небольшой файл (например, размером 1 Кбайт) должен занимать по меньшей мере один кластер драгоценного дискового пространства. Из-за этих ограничений на томах FAT остается много неиспользованного пространства.

И хотя FAT32 задействует более широкий диапазон размеров кластеров, чем FAT, и, следовательно, полнее использует дисковое пространство, NTFS справляется с этой задачей еще лучше. В Таблице приведены размеры используемых FAT-кластеров, в зависимости от размера диска. Разработчики Microsoft реализовали в FAT32 возможности обеспечения целостности данных. В FAT32 имеется несколько функций, обеспечивающих доступ к критичным данным о структуре системы. Например, FAT32 может перенести корневой каталог диска из одного места в другое, если область диска, где этот каталог располагался, случайно была испорчена. Возможно использование резервной копии таблицы размещения файлов, если первая копия была испорчена или недоступна. И наконец, FAT32 создает расширенную загрузочную запись, содержащую резервные копии структуры критичных данных. Все эти новые особенности делают FAT32 более