Как устроен винчестер. Окончание

Приветствую, друзья!

Вскрытый винчестерСегодня мы с вами заканчиваем знакомство с устройством винчестера. Электронику его мы уже расковыряли, про замочки на шлейфе SATA — и много чего еще! — знаем. Осталось узнать кое-какие тонкости о способах организации данных.

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.

document-properties Никакие прикладные программы и форматирование не могут изменить информацию, находящуюся в сервометках.

«Битые» секторы

Переназначенные секторыНесмотря 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.

Resume 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.

операция remapЕсли при попытке установки системы она не устанавливается – есть смысл протестировать винчестер на битые секторы.

document-properties 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

Секторы и зоны винчестераВся 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.

Дорожки и сектора винчестераСектор на диске содержит 512 байт данных. В каждом секторе имеется служебная информация, содержащая порядковый номер и другие данные. Несколько секторов объединены в кластер.

document-properties 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.

NTFS (New Technology File System) — более совершенная система, обладающая повышенной устойчивостью к сбоям, имеет несколько модификаций. Надежность системы обеспечивается, в частности, журналированием. По сравнению с FAT32, у нее увеличен максимальный размер тома и файла.

document-properties 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

Логические дискиОбычно 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.

document-properties 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.

 ResumeИногда пользователи не разбивают диск на разделы и при падении операционной системы теряют свои данные.

document-properties Отметим: кое-что всегда можно спасти, но это требует специальных мер и определенной квалификации.

Или (при наличии разделов) хранят файлы данных в папке «Мои документы», которая — по умолчанию — располагается в том же разделе, что и операционная система. При переустановке системы эти данные (если их предварительно не вытащить) будут потеряны!

Нумерация секторов на диске

Цилиндры винчестераВ 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.

document-properties Для адресации LBA используется 48 разрядов, поэтому можно адресоваться к 2х1048 секторам.

Таким образом, при размере сектора 512 байт можно обращаться к 2х1057 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.

Логические дискиMBR 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.

document-properties 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.

Можно еще почитать:

Три лайфхака при ремонте компьютера.

Как устроен блок питания компьютера.

Что такое сервер и чем он отличается от обычного компьютера .

До новых встреч!


Обсуждение: 3 комментария

  1. stepashka:

    Я так понимаю имеется ввиду, что нету открытых прошивок и спецификаций для контроллеров и любая информацию о внутреннем их устройстве и прошивках очень важна. Потому что как понятно из статьи, зачем нужно третье ядро, непонятно. И если вдруг оно клонирует твой диск и отправляет его куда-то пока твой винчестер стоит, ты этого не узнаешь. И это печально.

    1. Виктор Геронда:

      А что такое третье ядро?

  2. обнал:

    Кристина, а как вы сдавали, что говорили? Проблемы с возвратом были? Какие марки сдавали? Ответьте, пож., если читаете

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2016 Компьютер и жизнь // Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru