Пристрій жорсткого диска
Більшість користувачів, відповідаючи на питання, що знаходиться в їх системному блоці, крім іншого згадують вінчестер. Вінчестер - це пристрій, на якому найчастіше зберігаються Ваші дані. Існує легенда, що пояснює, чому за жорсткими дисками повелося таке химерне назву. Перший жорсткий диск, випущений в Америці на початку 70-х років, мав ємність по 30 Мб інформації на кожній робочій поверхні. У той же час, широко відома в тій же Америці магазинна гвинтівка О. Ф. Вінчестера мала калібр - 0.30; може гуркотів при своїй роботі перший вінчестер як автомат або порохом від нього пахло - не знаю, але з того часу стали називати жорсткі диски вінчестерами.
В процесі роботи комп'ютера трапляються збої. Віруси, перебої енергопостачання, програмні помилки - все це може послужити причиною пошкодження інформації, що зберігається на жорсткому диску. Пошкодження інформації далеко не завжди означає її втрату, так що корисно знати про те, як вона зберігається на жорсткому диску, бо тоді її можна відновити. Тоді, наприклад, в разі пошкодження вірусом завантажувального області, зовсім не обов'язково форматувати весь диск (!), А, відновивши пошкоджене місце, продовжити нормальну роботу зі збереженням усіх своїх безцінних даних.
З одного боку, в процесі написання цієї статті я ставив для себе завданням розповісти Вам: про принципи запису інформації на жорсткий диск; про розміщення і завантаженні операційної системи; про те як грамотно розділити Ваш новий вінчестер на розділи з метою використовувати декілька операційних систем.
З іншого боку, я хочу підготувати читача до другої статті, в якій я розповім про програми, які називаються boot manager-ами. Для того щоб розуміти, як працюють ці програми, потрібно володіти базовими знаннями про такі речі як MBR, Partitions і т. Д.
Досить загальних слів - приступимо.
2. Пристрій жорсткого диска
Жорсткий диск (НDD - Hard Disk Drive) влаштований таким чином: на шпинделі, сполученим з електромотором, розташований блок з декількох дисків (млинців), над поверхнею яких знаходяться головки для читання / запису інформації. Форма голівках надається у вигляді крила і кріпляться вони на серпоподібний поводок. При роботі вони "летять" над поверхнею дисків в повітряному потоці, який створюється при обертанні цих же дисків. Очевидно, що підйомна сила залежить від тиску повітря на головки. Воно ж, в свою чергу, залежить від зовнішнього атмосферного тиску. Тому деякі виробники вказують в специфікації на свої пристрої граничний стелю експлуатації (наприклад, 3000 м). Ну чим не літак? Диск розбитий на доріжки (або треки), які в свою чергу поділені на сектори. Дві доріжки, рівновіддалені від центру, але розташовані по різні боки диска, називаються циліндрами.
3. Зберігання інформації
На жаль, досить часто відбувається плутанина між такими поняттями як "сектор", "кластер" і "блок". Фактично, між "блоком" і "сектором" різниці немає. Правда, одне поняття логічне, а друге топологічне. "Кластер" - це кілька секторів, що розглядаються операційною системою як одне ціле. Чому не відмовилися від простої роботи з секторами? Відповім. Перехід до кластерів відбувся тому, що розмір таблиці FAT був обмежений, а розмір диска збільшувався. У разі FAT16 для диска об'ємом 512 Мб кластер буде складати 8 КБ, до 1 Гб - 16 Кб, до 2 Гб - 32 Кб і так далі.
lba = (cyl * HEADS + head) * SECTORS + (sector-1);
Не можна не сказати кілька слів і про Large Mode. Цей режим роботи призначений для роботи жорстких дисків об'ємом до 1 Гб. У Large Mode кількість логічних головок збільшується до 32, а кількість логічних циліндрів зменшується вдвічі. При цьому звертання до логічних головок 0..F транслюються в парні фізичні циліндри, а звертання до головок 10..1F - в непарні. Вінчестер, розмічений в режимі LBA, несумісний з режимом Large, і навпаки.
4. Розділи, або Partitions
Розділи є контейнерами усього свого вмісту. Цим вмістом є, як правило, файлова система. Під файлової системою з точки зору диска розуміється система розмітки блоків для зберігання файлів. Після того, як на розділі створена файлова система і в ній розміщені файли операційної системи, розділ може стати завантажуваних. Завантаження розділ має в своєму першому блоці невелику програму, яка виробляє завантаження операційної системи. Однак для завантаження певної системи потрібно явно запустити її завантажувальну програму з першого блоку. Про те, як це відбувається, буде розказано трохи нижче.
Розділи з файловими системами не повинні перетинатися. Це пов'язано з тим, що дві різні файлові системи мають кожна своє уявлення про розміщення файлів, але коли це розміщення припадає на один і той же фізичний місце на диску, між файловими системами виникає конфлікт. Цей конфлікт виникає не відразу, а лише в міру того, як файли починають розміщуватися в тому місці диска, де розділи перетинаються. Тому слід уважно ставитися до поділу диска на розділи.
Само по собі перетин розділів безпечно. Небезпечно саме розміщення декількох файлових систем на пересічних розділах. Розмітка диска на розділи ще не означає створення файлових систем. Однак, вже сама спроба створення порожньої файлової системи (тобто форматування), на одному з пересічних розділів може призвести до виникнення помилок у файловій системі іншого розділу. Все сказане стосується однаковою мірою до всіх операційних систем, а не тільки найпопулярнішим.
Диск розбивається на розділи програмним шляхом. Тобто, Ви можете створити довільну конфігурацію розділів. Інформація про розбиття диска зберігається в самому першому блоці жорсткого диска, званим головним завантажувальним записом (Master Boot Record (MBR)).
MBR є основним засобом завантаження з жорсткого диска, підтримуваним BIOS. Для наочності наведемо вміст завантажувального області у вигляді схеми:
Все те що знаходиться по зсуву 01BEh-01FDh називається таблицею розділів. Ви бачите, що в ній чотири розділи. Тільки один з чотирьох розділів має право бути поміченим як активний, що буде означати, що програма завантаження повинна завантажити в пам'ять перший сектор саме цього розділу і передати туди управління. Останні два байта MBR повинні містити число 0xAA55. За наявності цієї сигнатури BIOS перевіряє, що перший блок був завантажений успішно. Сигнатура ця вибрана не випадково. Її успішна перевірка дозволяє встановити, що всі лінії даних можуть передавати і нулі, і одиниці.
Програма завантаження переглядає таблицю розділів, вибирає з них активний, завантажує перший блок цього розділу і передає туди управління.
Давайте подивимося як влаштований дескриптор розділу:
кількість секторів в розділі
* 0001h-0003h початок розділу
** 0005h-0007h кінець розділу
З точки зору розділів диска найбільш популярною до недавнього часу була і залишається MS-DOS. Вона забирає в своє користування два з чотирьох розділів: Primary DOS partition, Extended DOS partition. Перший з них, (primary) це звичайний Досової диск C. Другий - це контейнер логічних дисків. Вони все бовтаються там у вигляді ланцюжка підрозділів, які так і називаються: D. E. Логічні диски можуть мати і сторонні файлові системи, відмінні від файлової системи DOS. Однак, як правило, инородность файлової системи пов'язана присутністю ще однієї операційної системи, яку, взагалі кажучи, слід було б помістити в свій власний розділ (НЕ extended DOS), але для таких витівок часто виявляється занадто маленькою таблиця розділів.
Відзначимо ще одну важливу обставину. Коли на чистий жорсткий диск встановлюється DOS, то при завантаженні немає ніяких альтернатив у виборі операційних систем. Тому завантажувач виглядає досить примітивно, йому не треба питати у користувача, яку систему той хоче завантажити. З бажанням мати відразу кілька систем виникає необхідність заводити програму, що дозволяє вибирати систему для завантаження.
Я сподіваюся, що зміг досить зрозуміло і детально уявити для Вас базову інформацію про пристрій жорсткого диска, MBR і PT. На мій погляд, такого набору знань цілком достатньо для дрібного "ремонту" сховища інформації. У наступній статті я розповім Вам про програми, зветься Boot Manager, і принципах їх роботи.
Велике спасибі за допомогу Володимиру Дашевський