Чему равен размер сектора в дисковой памяти
Обновлено: 06.07.2024
Мы уже говорили с вами про размерности, рассказывали о том куда девается место на жестком диске и многое всякое-разное на эту тему. Пришла пора говорить и про размеры кластеров, ибо часто они вызывают при форматировании (не путать с дефрагментацией) множество вопросов.
Сам по себе этот размер задаётся при уже упомянутом форматировании или создании самого раздела. Доступные размеры зависят от файловой системы ( NTFS, FAT, exFAT , если мы рассматриваем Windows) и влияют не только на количественные, но и на скоростные характеристики дисковой подсистемы.
Впрочем, давайте обо всём по порядку.
- Вводная
- Размер кластера в виде наглядного примера
- Как с этим взлетать и что стоит понимать
- Тип файловой системы
- Размер кластера по умолчанию для NTFS
- Размер кластера по умолчанию для FAT32
- Размер кластера по умолчанию для FAT16
- Размер кластера по умолчанию для exFAT
- Послесловие
Вводная
Для начала разберемся, что есть кластер . Все файловые системы, которые используются Windows , организуют ваш жесткий диск на основе такой штуки как размер кластера (также известного как размер блока распределения).
Размер же кластера представляет собой наименьший объем дискового пространства, который можно использовать для хранения файла.
Если размеры файлов не достигают четного кратного размера кластера, для хранения файла необходимо использовать дополнительное пространство (до следующего кратного размера кластера). В типичном разделе жесткого диска средний объем пространства, который теряется таким образом, может быть рассчитан с использованием уравнения:
(размер кластера) / 2 * (количество файлов)
Размер кластера в виде наглядного примера
Возможно последнее предложение и формула несколько Вас смутили. Давайте попробуем объяснить проще и нагляднее. Наверняка, открыв свойства какой-то папки, Вы сталкивались с такой картиной:
Т.е размер папки с файлами и фактический размер занятого пространства на диске, собственно, отличаются в б о льшую или меньшую сторону. Это как раз связано с размером кластера, выбранным Вами (или системой) при форматировании/создании раздела.
Еще раз, - кластер, - это наименьший логический объем дискового пространства, который может быть выделен для хранения файла. Теперь попробуйте представить, что Ваш диск состоит из множества множества ячеек со своей нумерацией, куда можно положить файл. Наиболее наглядно это видно при дефрагментации (хотя там наиболее часто показан блок файловой системы, а не кластер, но всё же):
Размер этих ячеек и есть размер кластера. Теперь о том, как с этим взлетать.
Как с этим взлетать и что стоит понимать
Визуально Вы думаю представили, как оно выглядит. Давайте разбираться как работает.
Предположим, что размер кластера равен 4 КБ (как правило, - это значение по умолчанию, не считая самых старших версий систем). Так устроено, что файл, меньшего размера, помещенный туда всё равно будет занимать 4 КБ . Наглядный пример:
Два файла меньшего размера уже 8 Кб :
Т.е, условно говоря, в показанном выше примере, - Вы теряете место, - ибо хранение небольших файлов в файловой системе с б о льшими (чем размер файлов) кластерами приведет к, условно, потери (простою) места на диске.
Но при этом хранение больших файлов на малом размере кластера привет к излишней фрагментации (не критично для SSD ) этого файла на много маленьких кусочков, что потребует б о льшего времени доступа к нему и скажется на производительности. При этом, зачастую (но не всегда), свободное место теряться не будет.
Говоря проще, отсюда стоит вынести следующее:
- Вы выбираете средний (ни туда, ни сюда) размер кластера, если наверняка не знаете какие файлы у Вас будут храниться на диске, за всеми не уследить и вообще пытаетесь попасть в золотую середину ;
- Вы точно знаете, что на диске будут храниться в основном мелкие файлы и выбираете наименьший возможный размер кластера;
- Вам не важен небольшой выигрыш в производительности , ценой потери места и потому выбираете наименьший возможный размер кластера;
- Вы точно знаете, что на диске будут храниться в основном большие файлы и выбираете наибольший доступный размер кластера;
- Вы неиллюзорно важен выигрыш в производительности, ценой потери места и выбираете наибольший доступный размер кластера;
- Вы адепт майкрософт_всё_знает_лучше_меня_зачем_я_читаю_эту_статью и оставляете размер по умочанию .
Но это еще не всё. Для адептов последнего пути, далее приводится набор таблиц, которые используются Miscrosoft по умолчанию, в зависимости от размера носителя, т.е это значения по умолчанию, задаваемые системой. Пользоваться ими или нет, - дело Ваше.
Тип файловой системы
Как уже говорилось, диапазон доступного размера кластера зависит от файловой системы. Узнать её можно, нажав правой кнопкой мыши на диске в проводнике (" Мой компьютер "), и выбрав пункт " Свойства ".
В соответствующей колонке вы увидите, что за файловая система у Вас выбрана при форматировании для диска или внешнего накопителя (если Вы работаете с ним).
Чтобы узнать текущий размер файла, запустите командную строку ("поиск - cmd " или " WIN+R " на клавиатуре - cmd ) и введите:
fsutil fsinfo ntfsinfo X:
Результат не заставит себя ждать (не кликабельно):
Размер кластера по умолчанию для NTFS
В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:
| Размер тома | Windows NT 3.51 | Windows NT 4.0 | Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Vista, Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000 |
|---|---|---|---|
| 7 МБ - 512 МБ | 512 байт | 4 КБ | 4 КБ |
| >512 МБ - 1 ГБ | 1 КБ | 4 КБ | 4 КБ |
| 1 GB - 2 GB | 2 КБ | 4 КБ | 4 КБ |
| 2 ГБ - 2 ТБ | 4 КБ | 4 КБ | 4 КБ |
| 2 ТБ - 16 ТБ | Не поддерживается* | Не поддерживается* | 4 КБ |
| 16 ТБ - 32 ТБ | Не поддерживается* | Не поддерживается* | 8 KB |
| 32 ТБ - 64 ТБ | Не поддерживается* | Не поддерживается* | 16 KB |
| 64 TB - 128 TB | Не поддерживается* | Не поддерживается* | 32 КБ |
| 128 TB - 256 TB | Не поддерживается* | Не поддерживается* | 64 КБ |
| > 256 ТБ | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
Звездочка (*) означает, что она не поддерживается из-за ограничений основной загрузочной записи ( MBR ).
Размер кластера по умолчанию для FAT32
В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:
| Размер тома | Windows NT 3.51 | Windows NT 4.0 | Windows 7, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Vista, Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000 |
|---|---|---|---|
| 7 МБ - 16 МБ | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
| 16 МБ - 32 МБ | 512 байт | 512 байт | Не поддерживается |
| 32 МБ - 64 МБ | 512 байт | 512 байт | 512 байт |
| 64 МБ - 128 МБ | 1 КБ | 1 КБ | 1 КБ |
| 128 МБ - 256 МБ | 2 КБ | 2 КБ | 2 КБ |
| 256 МБ - 8 ГБ | 4 КБ | 4 КБ | 4 КБ |
| 8 ГБ - 16 ГБ | 8 KB | 8 KB | 8 KB |
| 16 ГБ - 32 ГБ | 16 KB | 16 KB | 16 KB |
| 32 ГБ - 2 TБ | 32 КБ | Не поддерживается | Не поддерживается |
| > 2 ТБ | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
Размер кластера по умолчанию для FAT16
В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:
| Размер тома | Windows NT 3.51 | Windows NT 4.0 | Windows 7, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Vista, Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000 |
|---|---|---|---|
| 7 МБ - 8 МБ | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
| 8 МБ - 32 МБ | 512 байт | 512 байт | 512 байт |
| 32 МБ -64 МБ | 1 КБ | 1 КБ | 1 КБ |
| 64 МБ - 128 МБ | 2 КБ | 2 КБ | 2 КБ |
| 128 МБ - 256 МБ | 4 КБ | 4 КБ | 4 КБ |
| 256 МБ - 512 МБ | 8 KB | 8 KB | 8 KB |
| 512 МБ -1 ГБ | 16 KB | 16 KB | 16 KB |
| 1 ГБ - 2 ГБ | 32 КБ | 32 КБ | 32 КБ |
| 2 ГБ - 4 ГБ | 64 КБ | 64 КБ | 64 КБ |
| 4 ГБ - 8 ГБ | Не поддерживается | 128 КБ * | Не поддерживается |
| 8 ГБ - 16 ГБ | Не поддерживается | 256 KB * | Не поддерживается |
| > 16 ГБ | Не поддерживается | Не поддерживается | Не поддерживается |
Звездочка (*) означает, что она доступна только на носителе с размером сектора более 512 байт.
Размер кластера по умолчанию для exFAT
В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:
| Размер тома | Windows 7, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Vista, Windows Server 2003, Windows XP |
|---|---|
| 7 МБ - 256 МБ | 4 КБ |
| 256 МБ - 32 ГБ | 32 КБ |
| 32 ГБ - 256 ТБ | 128 КБ |
| > 256 ТБ | Не поддерживается |
Ну и напоследок послесловие, которое немного резюмирует всё это дело. Еще раз, да.
Послесловие
С точки зрения эффективности пространства, т.е сохранения свободного места на диске, конечно маленький кластер выглядит очень привлекательно и позволяет не терять большие объемы на ровном месте. С другой стороны, собственно, диски чем дальше, тем больше и дешевле, посему порой можно и принебречь потерями в угоду производительности, и, меньшей фрагментированности данных. С другой стороны, стоит ли заморачиваться, если есть SSD . С другой, - маловерятно, что на SSD вы храните терабайты фильмов, музыки, фото и других файлов, размером более мегабайта.
Что делать? Как и в случае с файлом подкачки, выбирать решение под свои цели, задачи и железо, либо попросту не заморачиваться, но тогда решительно не понятно зачем Вы это читали :)
Как и всегда, если есть какие-то вопросы, разумные мысли и послезные дополнения, то добро пожаловать в комментарии к этому материалу.
Белов Андрей (Sonikelf) Заметки Сис.Админа [Sonikelf's Project's] Космодамианская наб., 32-34 Россия, Москва (916) 174-8226Что средства Windows, что сторонние программы для распределения места на диске и форматирования разделов по умолчанию настроены так, чтобы за нас оптимально решать вопрос, какого размера должен быть кластер выделенной части дискового пространства. Что такое кластер, что такое его размер, какой размер лучше выбрать в той или иной ситуации, как изменить размер кластера, в том числе без потери данных на разделе диска – во всех этих вопросах попробуем разобраться ниже.
1. Что такое кластер дискового пространства
Кластер – это логическая единица дискового пространства, минимальный его блок, выделяемый для записи файла. У жёстких дисков есть физическая единица дискового пространства – сектор. Сектора могут быть размером 512 или 4096 байт. Это предустановленный производителем жёсткого диска параметр, и он не может быть изменён программными средствами. Последние могут оперировать только логической единицей – кластером. И оперировать только в рамках возможностей выбранной файловой системы. К примеру, для NTFS размер кластера может быть установлен от 512 байт до 2 Мб (2048 Кб) .
Размер кластера, отличный от предлагаемого по умолчанию, мы можем выбрать при форматировании раздела средствами Windows.
Windows 7 и 8.1 позволяют установить размер кластера максимум 64 Кб. В среде же Windows 10 можно выбрать больший размер – от 128 до 2018 Кб.
Размер кластера также можем выбрать по своему усмотрению при создании разделов в штатном управлении дисками. Создаём том (раздел) .
Указываем размер тома.
И на этапе форматирования тома выбираем размер кластера.
Итак, кластер – это единичный блок для размещения файлов. Каждый файл записывается в новый кластер. Файл весом более размера кластера, соответственно, занимает несколько таковых. Чем меньше размер кластера, тем более эффективно будет расходоваться место на диске при условии, что на нём преимущественно хранятся мелкие файлы до 512, 1024, 2048 байт и т.д. Тогда как при кластере большего размера дисковое пространство будет менее эффективно занято данными с малым весом. Но вопрос об эффективности не будет стоять при условии хранения на диске данных с весом от 64 Кб или иного выбранного размера. При этом ещё и получаем незначительный прирост производительности в скорости чтения и записи HDD в условиях фрагментации. При большем размере кластера фрагментированный файл делится на меньшее количество частей, что уменьшает число смещений считывающей головки HDD .
2. Насколько значителен прирост производительности при большем размере кластера
Рассчитывать на какой-то весомый прирост производительности HDD даже при максимально возможном размере кластера не стоит. Сам по себе механизм работы HDD имеет массу условностей, и гораздо больше толку в этом плане будет от регулярной процедуры дефрагментации. Прирост в скорости работы с данными будет исчисляться секундами, а то и вовсе миллисекундами. Тем не менее и за них, возможно, стоит побороться при формировании разделов для хранения файлов с весом, исчисляемым преимущественно в мегабайтах или вовсе в гигабайтах.
3. Какой размер кластера для каких целей лучше
Какой размер кластера лучше для системного раздела С ? Установочный процесс Windows, позволяющий прямо на этапе установки системы формировать разделы диска с нераспределённым пространством, не даёт нам возможности выбора размера кластера.
Он по умолчанию задаётся 4096 байт (4 Кб) . И является оптимальным выбором для системного раздела С, поскольку в состав системы и сторонних программ входит огромное множество мелковесных файлов. Изменять его не рекомендуется.
А вот с несистемными разделами можно поэкспериментировать. Но прежде необходимо оценить текущую ситуацию и узнать, какой размер кластера у раздела сейчас. Чтобы потом сделать выводы о приросте производительности.
4. Как узнать размер кластера
Существующий ныне размер кластера на нужном разделе диска отображают сторонние программы для работы с дисковым пространством. Но на скорую руку можно обойтись и без них, для этого нам понадобится всего лишь запущенная с правами админа командная строка.
В неё вводим команду по типу:
fsutil fsinfo ntfsinfo C:
Где вместо C в конце подставляем букву нужного раздела. И смотрим графу «Байт на кластер».
5. Как изменить размер кластера
Как упоминалось в первом пункте статьи, для изменения размера кластера необходимо либо отформатировать раздел, либо удалить его и создать заново. Хоть средствами Windows, хоть сторонним софтом для работы с дисками от Acronis, AOME, Paragon и т.п. Если на разделе имеются данные, их можно временно перенести на другой раздел, другое устройство информации или в облако на крайний случай. И это будет самый правильный вариант.
Изменение размера кластера раздела с имеющимися данными без их временного переноса в другое место – это потенциально рисковая операция. Рисковая операция – во-первых. Длительная по времени - во-вторых, поскольку в рамках её проведения осуществляется перезапись данных под новый размер кластера. В-третьих – такая операция предусматривается только сторонними менеджерами дисков, и обычно в рамках платных возможностей, если базовые функции в таких программах бесплатны. Как, например, в случае с MiniTool Partition Wizard.
5.1. MiniTool Partition Wizard
В любой из коммерческих редакций MiniTool Partition Wizard можем изменить размер кластера без форматирования и пересоздания раздела, с сохранностью данных. Кликаем в окне программы нужный раздел, выбираем функцию изменения кластера.
Смотрим, какой у нас текущий размер. И в выпадающем списке выбираем новый. Затем жмём «Да».
Штатные средства Windows при задании размера кластера предусматривают выбор их показателей в байтах, килобайтах и в случае с Win10 в мегабайтах. Сторонние программы могут предусматривать выбор показателей в иной метрике – в секторах на кластер. Это число в степени двойки. Как ориентироваться? Просто делим на 2. Если хотим выбрать размер кластера, скажем, 64 Мб, указываем число 128. Если 32 Кб, выбираем число 64. Если 16 Кб – 32. И так далее по этому же принципу.
В главном окне MiniTool Partition Wizard применяем операцию и ожидаем её завершения.
При оперировании системного раздела С или несистемного, но такового, к которому обращаются фоновые системные процессы, программа попросит перезагрузиться. И будет проводить операцию в предзагрузочном режиме без активных системных процессов.
5.2. Acronis Disk Director
Платный Acronis Disk Director, мастодонт на рынке ПО для оперирования дисковым пространством, также предусматривает возможность изменения размера кластера без потери данных. В окне программы выбираем нужный раздел, кликаем соответствующую операцию.
Смотрим, какой сейчас у раздела размер кластера. И из выпадающего перечня выбираем новый.
И, опять же, если оперируемый раздел будет занят обращениями к нему фоновых системных процессов, потребуется перезагрузка и работа программы в предзагрузочном режиме.
Какая же структура жесткого диска
Структура жесткого диска на внешний взгляд достаточна проста, только углубившись можно столкнутся с какими-нибудь трудностями. Но не пугайте начнем с самого начала.
Жесткий диск как и другие магнитные накопители хранят память в дорожкообразной структуре. Следовательно магнитный диск разбит на кольца разного диаметра начиная с внешнего края. Кольца называемые дорожками состоят из кластеров и секторов. Количество дорожек и секторов определяется форматов диска. А формат диска задается при его изготовлении, так что этот параметр изменить нельзя т.е. если размер сектора при изготовлении 512 байт, то с этим ничего уже не поделать. Дорожка разбивается на равные секторы которые обычно занимают 512 байт (о новых чуть ниже). Как раз процесс разбития диска на секторы, называется форматированием. И уже в кластерах хранится информация.
В секторе записывается его заголовок (prefix portion), где хранится начало и конец сектора, а в конце — заключение (suffix portion), в котором содержится контрольная сумма (checksum), нужная для проверки целостности данных. При форматировании в секторе записывается их номера и служебная информация позволяющая определить начало и конец сектора. А так же то что помогает определить форматированную или не отформатированную область диска. По этому из-за служебной информации емкость диска после форматирования немного меньше. На самом деле хоть и говорят что размер сектора 512 байт, но это только объем информации, а сам размер его составляет 571 байт.
Размер кластера узнать очень просто, для этого достаточно создать текстовый файл и напишите в нем любое слово или даже поставьте одну букву или цифру сохраните и выберите свойство этого файла. В пункте размер на диске будет ваш размер кластера. Главное чтобы файл весил менее 512 байт. Она буква обычно весит 1 байт.
Вся информация хранится в системном хранилище и хранилище данных.
Системная область диска состоит из
- Загрузочная запись(MBR), состоящая из системного загрузчика и информационный блок определяющих формат диска.
- Файловая система о которой я уже писал.
- Корневой каталог, где находится информация о каждом файле (время создания, изменения, размер и т.д.).
Физическая структура жестких дисков
Магнитный жесткий диск состоит из нескольких магнитных дисков и каждый диск разбит на большое количество дорожек с каждой стороны. Основной оценкой жесткого диска является его поверхностная плотность записи определяется по формуле Мбит/дюйм2 и Гбит/дюйм2. В настоящее время плотность дисков достигает 740 Гбит/дюйм2. Специалисты IHS предполагают к 2016 году достичь плотности 1800 Гбит на 1 кв. дюйм!
Для достижения более большей поверхностной плотности необходимо чтобы расстояние между головкой и диском было минимальное.
Диск покрыт тонким слоем вещества независимо от его материала, которое не дает размагничиваться от воздействия внешнего магнитного поля.
Существует два типа слоя:
1. оксидный
2. тонкопленочный.
Оксидный слой образуется в результате разбрызгивания оксида железа в полимерном растворе. Ну если это не интересно, процесс образования можно пропустить 🙂 А кому интересно продолжим. Получается химическая смесь которая растекается от центра к внешнему краю жесткого диска. Потом диск полируется, затем наносится следующий чистого полимера слой и потом окончательно шлифуется. Чтобы добиться большего объема жесткого диска необходимо чтобы слой был более гладким и тонким. По этому сейчас используют следующий способ.
Тонкопленочный слой более тонкий, прочный и качество намного выше. Благодаря этому способу удалось уменьшить зазор между дисками и следовательно достичь больших объемов.
Этот способ получают путем электролиза. Это тоже самое как при шлифовки хромированной детали. Подложку жесткого диска погружают в ванну с химическим раствором в следствии чего она покрывается несколькими слоями металлической пленки размером в 3 микродюйма. Сначала в камере химические вещества преобразуются в газообразное состояние, а потом накладываются на подложку. Сначала на алюминиевый диск наносится слой фосфорита никеля, а потом магнитный кобальтовый сплав. Этот способ дает наименьшую величину между головкой и поверхностью дисков всего 0,025 мкм, а раньше 0,076 мкм.
Привод диска
И самый главной деталью в жестком диске является привод головки. Они бывают:
1. C шаговым двигателем
2. C подвижной катушкой.
О них я рассказывать не буду, если интересно можете прочитать здесь, но скажу что с шаговым двигателем приводы самые надежные.
Новый размер сектора в 4 кб, к чему готовится?
Вот мы и подошли к самой интересной теме сегодняшнего дня. Как вы уже поняли что такое сектор, это минимальная единица для хранения информации, но т.к. для настоящего времени 512 байт стало совсем мало, новые технологии продвинули размер в 4 кб. Создатели нового сектора его IDEMA (Международная ассоциация производителей жестких дисков) дали имя Advanced Format (новый формат).
Теперь давайте разберем конкретные причины перехода и какие трудности могут возникнуть с новым сектором (плюсы и минусы его).
Главная причиной его перехода возникла из-за больших емкостей жесткого диска, для таких объемов размер в 512 байт становится ограничением в создании больших объемов и эффективности исправления ошибок.
Малые сектора занимают меньшую площадь жесткого диска, что создает повышение плотности диска. Из-за этого возникают проблемы в исправлении ошибок и в следствии изнашивается поверхность диска.
В секторах в 512 байт, максимальный объем исправления ошибок составляет 50 байт. Возникают трудности в исправлении и чтобы более эффективно происходил процесс исправления появился новый объем 4 кб.
Благодаря новому объему достигается большая плотность жесткого диска, что должно дать увеличение объемов жестких дисков.
Надежность в исправлении ошибок благодаря тому, что код исправления ошибок увеличен до 100 байт (в отличии от старого 50 байт) и надежность возросла до 97 %.
Новый формат достиг уменьшение ширины дорожки до 70-80 нм, понизить себестоимость и следовательно снизить стоимость для покупателя. Повысился объем области хранения данных диска, улучшилась производительность (снизить время чтения/записи и доступа, снизился шум, нагрев, механический износ).
Какие трудности нас могут ожидать?
Трудность может ожидать в неподготовленности программного обеспечения, в следствии чего новый сектор может не улучшить характеристики, а наоборот ухудшить! Advanced Format поддерживается начиная с Microsoft Vista с последними обновлениями и более поздними версиями Windows, а также последними выпусками Linux и Mac OS X.
А происходит это из-за того, что программные кластеры не соответствуют друг другу (происходит сдвиг), а так же это касается физических секторов на диске, в следствии чего один кластер перекрывает два сектора, в следствии удваевается число операций чтений/записи, что в конечном случае приводит не только к замедлению работы, но и к большому износу жесткого диска.
Для решения этой ситуации компания Western Digital придумала специальную утилиту WD Align System Utility, благодаря которой производится сдвиг содержимого диска на 1 сектор. А так же специальная, технология Seagate SmartAlign, в дисках Seagate, позволяет использовать технологию нового сектора без специальной утилиты. Western Digital также позволяет сместить блоки переключателем на диске, но возможно проблем с количеством свободных блоков.
Можно так же применять специальные утилиты производителе например одна из них: Paragon Alignment Tool, которые позволяют смещать блоки и не давать падать быстродействию, а наоборот повышать.
Вывод здесь один, наши современные технологии идут все вперед и вперед, новый размер сектора действительно способен повысить быстродействие жесткого диска и системы в целом, но для достижения производительности необходимо внимательно подходить к этой технологии. Перед тем как её применять убедитесь в своем программном обеспечении о наличии поддержки нового формата, чтобы у вас не было трудностей в работе и чтобы Advanced Format принес вам только радость и комфорт! 🙂
После этого можно с чувством выполненного долга вытереть пот со лба и зафиксировать появление в голове новых знаний.
Давайте рассмотрим, что такое
Сервометки на диске
Для точного позиционирования головок записи-считывания используются так называемые сервометки (или сервокоды). Эти метки имеются на каждой дорожке и наносятся они на заводе-изготовителе.
На каждой дорожке имеется несколько таких меток, они содержат в себе служебные коды. При считывании данных из меток схема управления следит за уровнем сигнала.
Если он уменьшается, схема управления подает сигнал в систему позиционирования, корректируя положение головок. Для меток используется часть информационного пространства диска, поэтому количество информационных секторов уменьшается.
Никакие прикладные программы и форматирование не могут изменить информацию, находящуюся в сервометках.
«Битые» секторы
Несмотря на все технологические ухищрения в процессе работы данные из некоторых секторов перестают считываться. Да и изначально почти всегда есть «битые» секторы. В винчестеры самых первых моделей номера сбойных секторов писали прямо на корпусе винчестера!
Всегда имеется некоторое количество запасных секторов, которые до поры до времени не используются, и пользователю не видны. Но они видны управляющей программе винчестера.
Для оценки качества поверхности диска имеются специальные сервисные программы. При нахождении сбойного сектора сервисная программа сообщает встроенной программе винчестера о необходимости замены этого сектора резервным.
Последняя переназначает секторы, запоминая количество таких операций. Это число можно увидеть с помощью сервисной программы.
Если таких секторов появилось слишком много, пора всерьез подумать о резервном копировании данных (об этом, впрочем, надо помнить всегда!) или о замене винчестера.
Неисправные секторы и операционная система
Бывают ситуации, когда операционная система перестает загружаться. Часто это происходит именно из-за нечитаемых секторов!Дело может осложняться внезапным исчезновением напряжения. Таким образом, отсутствие источника бесперебойного напряжения чревато не только исчезновением данных и порчей операционной системы, но и увеличением количества сбойных секторов.
Способ лечения прост – надо заменить битые сектора резервными (операция remap) помощью служебной программы (например, Victoria), после чего запустить программу chkdsk.
Если при попытке установки системы она не устанавливается – есть смысл протестировать винчестер на битые секторы.
Справедливости ради нужно сказать, что система может не устанавливаться и из-за ошибок в модулях памяти (при этом он подлежит замене), но такое бывает гораздо реже.
Рассмотрим теперь чуть более подробно
Способы организации данных в винчестере
Вся информационная поверхности диска (как мы уже писали) разбита на дорожки и секторы.
Используется принцип зонной записи данных.
При этом поверхность диска разделена на несколько зон.
В пределах одной зоны количество секторов на дорожке одинаково.
Чем дальше зона от центра диска, тем больше на ней секторов.
Сектор на диске содержит 512 байт данных. В каждом секторе имеется служебная информация, содержащая порядковый номер и другие данные. Несколько секторов объединены в кластер.
Кластер — это минимальная единица (квант информации) дисковой памяти, к которой может обратиться операционная система.
Объем кластера (т. е. количество секторов) задается при форматировании диска. Если на диске будут храниться файлы большого размера, размер кластера можно выбрать побольше, если мелкие — поменьше.
Размер файла всегда превышает размер кластера, поэтому файлы «сшиваются» из кластеров посредством файловой системы. Таким образом, файл – это цепочка из кластеров, каждый из которых содержит фрагменты информации.
Файловых систем существует несколько. Чаще всего используются FAT и NTFS. FAT (File Allocation Files, таблица размещения файлов) досталась в наследство от устройств на гибких дисках (FDD).Сначала она была 16-разрядной, потом число разрядов увеличилось до 32.
Так, размер файла может достигать величины 16 Tb (в FAT32 – 4 Gb).
Именно поэтому, чтобы записать файлы большого размера (например, фильмы в HD качестве) на флэшку, ее форматируют в NTFS. Операционные системы Windows могут использовать как FAT, так и NTFS.
Логические диски
Обычно жесткий диск разделяют на несколько разделов или логических дисков.
Это удобно для пользователя: на одном диске можно хранить операционную систему, на втором — файлы данных пользователя, на третьем — инсталляционные пакеты и т. д.
При разрушении данных в каком-то разделе данные в других разделах остаются неповрежденными.
Каждому логическому диску присваивается буква латинского алфавита. Пользователь видит как бы несколько отдельных жестких дисков, но физически он один. В компьютер могут быть, естественно, установлены несколько винчестеров, и все они могут быть поделены на логические диски.
В таком случае все логические диски видятся общим массивом, и каждому из них присваивается своя буква. Логических дисков может быть больше, чем букв (теоретически их число может быть бесконечно большим), но обычно много их не требуется.
Иногда пользователи не разбивают диск на разделы и при падении операционной системы теряют свои данные.
Отметим: кое-что всегда можно спасти, но это требует специальных мер и определенной квалификации.
Нумерация секторов на диске
В первых моделях винчестеров секторы нумеровались в формате CHS. Координаты сектора включали в себя номер цилиндра (С, Cylinder), головки (H, Head) и сектора (S, Sector).
Цилиндр – это воображаемая конструкция, включающая дорожки на разных физических дисках («блинах») с одинаковым номером. Но объемы винчестеров все время росли, и система CHS перестала отвечать требованиям времени.
Поэтому стали использовать нумерацию LBA (Logical Block Adressing), при которой каждому сектору присваивался сплошной порядковый номер, без нумерации головок и цилиндров.
Для адресации LBA используется 48 разрядов, поэтому можно адресоваться к 2х10 48 секторам.
Таким образом, при размере сектора 512 байт можно обращаться к 2х10 57 байтам или 128 ПиБ (пебибайтам) дисковой памяти. Вы впервые услышали про такое огромное числа, да?
Главная загрузочная запись
Информация о разделах на диске содержится в самом первом секторе диска. Если использовать нумерацию CHS, то это первый сектор на нулевом цилиндре и нулевой головке. Здесь содержится так называемая MBR(Master Boot Record), главная загрузочная запись.
MBR содержит в себе таблицу разделов (Partition Table), которых может быть 4. Эти разделы называются первичными или основными. Из каждого такого раздела может быть загружена операционная система.
Для того, чтобы из раздела могла загружаться операционная система, он должен быть активным.
За признак активности или неактивности раздела отвечает специальный служебный байт.
Честно говоря, четырех разделов на физическом диске маловато. Поэтому придумали специальный раздел — расширенный (Extended), который может содержать (теоретически) неограниченное число логических дисков. Но на практике число дисков, естественно, ограничено. Про статус раздела — основной или расширенный — отвечает другой служебный байт.
В заключение скажем, что разделение жесткого диска на логические (и все остальные манипуляции с разделами) можно сделать с помощью служебных программ, например, «Acronis». Эта программа может и объединять разделы в один, изменять тип файловой системы, копировать разделы при клонировании жесткого диска и еще много чего.
На сегодня все, друзья.
Мы не рассмотрели SSD (Solide State Drive), твердотельные накопители. Ознакомимся с ними в будущих публикациях.
Читайте также: