Logiczna struktura dysku twardego
Zazwyczaj użytkownicy mają wbudowane urządzenie pamięci masowej w swoim komputerze. Podczas pierwszej instalacji systemu operacyjnego jest on podzielony na określoną liczbę partycji. Każdy wolumin logiczny jest odpowiedzialny za przechowywanie określonych informacji. Ponadto można go sformatować w różne systemy plików i w jedną z dwóch struktur. Następnie chcielibyśmy jak najdokładniej opisać strukturę programu na dysku twardym.
Jeśli chodzi o parametry fizyczne - dysk twardy składa się z kilku części połączonych w jeden system. Jeśli chcesz uzyskać szczegółowe informacje na ten temat, zalecamy odesłanie się do naszego oddzielnego materiału pod poniższym linkiem, a my przejdziemy do analizy komponentu oprogramowania.
Zobacz także: Z czego składa się dysk twardy?
Standardowy napis
Podczas partycjonowania dysku twardego litera C jest ustawiana jako domyślna dla woluminu systemowego, a D dla drugiego woluminu. Litery A i B są pomijane, ponieważ dyskietki o różnych formatach są oznaczone w ten sposób. Jeśli nie ma drugiego woluminu twardego dysku, litera D zostanie wskazana przez napęd DVD.
Sam użytkownik dzieli dysk twardy na sekcje, przypisując im dowolne dostępne litery. Aby dowiedzieć się, jak utworzyć taki podział ręcznie, przeczytaj nasz drugi artykuł pod poniższym linkiem.
Więcej szczegółów:
3 sposoby podziału dysku twardego na partycje
Sposoby usuwania partycji dysku twardego
Struktura MBR i GPT
Wszystko jest niezwykle proste w przypadku woluminów i partycji, ale są też struktury. Starsza próbka logiczna nosi nazwę MBR (Master Boot Record) i została zastąpiona ulepszonym tagiem GPT (tabela partycji GUID). Przyjrzyjmy się każdej strukturze i rozważmy je szczegółowo.
MBR
Dyski MBR są stopniowo wypierane przez GPT, ale wciąż są popularne i używane na wielu komputerach. Faktem jest, że Master Boot Record jest pierwszym sektorem HDD o pojemności 512 bajtów, jest zarezerwowany i nigdy nie jest nadpisywany. Ta strona jest odpowiedzialna za uruchomienie systemu operacyjnego. Taka struktura jest wygodna, ponieważ pozwala bez problemu rozdzielać fizyczne urządzenie pamięciowe na części. Zasada uruchamiania dysku z MBR wygląda następująco:
- Po uruchomieniu systemu BIOS uzyskuje dostęp do pierwszego sektora i zapewnia mu dalszą kontrolę. Ten sektor ma kod
0000:7C00h. - Za określenie dysku odpowiadają następujące cztery bajty.
- Następnie następuje przesunięcie do
01BEh- objętości stołu HDD. Na poniższym zrzucie ekranu można zobaczyć objaśnienie graficzne odczytu pierwszego sektora.
Po uzyskaniu dostępu do partycji dyskowych konieczne jest określenie aktywnego obszaru, z którego będzie uruchamiany system operacyjny. Pierwszy bajt w tym wzorze odczytu określa sekcję do rozpoczęcia. Następnie wybierz numer głowicy, aby rozpocząć ładowanie, numer cylindra i numer sektora oraz liczbę sektorów w objętości. Kolejność czytania jest pokazana na poniższym rysunku.
W przypadku współrzędnych lokalizacji ekstremalnego zapisu sekcji danej technologii odpowiedzialna jest technologia CHS (Cylinder Head Sector). Odczytuje numer cylindra, głowice i sektory. Numeracja wymienionych części zaczyna się od 0 , a sektory z 1 . To przez odczytanie wszystkich tych współrzędnych ustala się partycję logiczną dysku twardego.
Wadą takiego systemu jest ograniczone adresowanie objętości danych. Oznacza to, że podczas pierwszej wersji CHS partycja mogła mieć maksymalnie 8 GB pamięci, co wkrótce oczywiście nie było wystarczające. Zastąpiono adres LBA (Logical Block Addressing), w którym zmieniono system numeracji. Teraz obsługuje dyski do 2 TB. LBA była nadal udoskonalana, ale zmiany dotyczyły tylko GPT.
Z powodzeniem poradziliśmy sobie w pierwszym i kolejnych sektorach. Jeśli chodzi o drugi, jest on również zarezerwowany, zwany AA55 i jest odpowiedzialny za sprawdzenie MBR pod względem integralności i dostępności niezbędnych informacji.
GPT
Technologia MBR miała szereg niedociągnięć i ograniczeń, które nie zapewniały pracy z dużą ilością danych. Poprawienie lub zmiana było bezcelowe, więc wraz z wydaniem UEFI użytkownicy dowiedzieli się o nowej strukturze GPT. Został stworzony z uwzględnieniem stałego wzrostu ilości napędów i zmian na PC, więc na razie jest to najbardziej zaawansowane rozwiązanie. Różni się od MBR w takich parametrów:
- Brak współrzędnych CHS, obsługiwane tylko praca ze zmodyfikowaną wersją LBA;
- GPT przechowuje dwie swoje kopie na dysku - jedną na początku dysku, a drugą na końcu. To rozwiązanie pozwoli na reanimację sektora poprzez przechowywaną kopię w przypadku uszkodzenia;
- Przeprojektowana konstrukcja urządzenia, którą omówimy dalej;
- Sprawdzenie poprawności nagłówka jest wykonywane przy użyciu UEFI przy użyciu sumy kontrolnej.
Zobacz także: Naprawiamy błąd CRC dysku twardego
Teraz chciałbym powiedzieć więcej o zasadzie działania tej struktury. Jak wspomniano powyżej, używana jest tutaj technologia LBA, która pozwoli bez problemu pracować z dyskami dowolnej wielkości, aw przyszłości rozszerzyć zakres działań, jeśli jest to wymagane.
Zobacz także: Co oznaczają kolory dysku twardego Western Digital?
Warto zauważyć, że sektor MBR jest również obecny w GPT, jest on pierwszy i ma rozmiar jednego bitu. Dysk twardy musi działać poprawnie ze starymi komponentami, a także nie pozwala programom, które nie znają GPT, na niszczenie struktury. Dlatego ten sektor nazywa się defensywny. Dalej jest sektor 32, 48 lub 64 bitów, który jest odpowiedzialny za partycjonowanie, nazywany jest głównym nagłówkiem GPT. Po tych dwóch sektorach zawartość zostanie odczytana, wykres woluminu drugiego i kopia GPT zamknie wszystko. Pełna struktura jest pokazana na zrzucie ekranu poniżej.
Zawiera on ogólne informacje, które mogą być interesujące dla przeciętnego użytkownika. Co więcej, są to subtelności pracy każdego sektora, a dane te nie mają nic wspólnego ze zwykłym użytkownikiem. W odniesieniu do wyboru GPT lub MBR - możesz przeczytać nasz drugi artykuł, który omawia wybór struktury pod Windows 7.
Zobacz także: Wybierz strukturę dysku GPT lub MBR do pracy z systemem Windows 7
Chciałbym również dodać, że GPT to lepsza opcja, aw przyszłości w każdym razie będziemy musieli przejść na współpracę z przewoźnikami o takiej konstrukcji.
Zobacz także: Jaka jest różnica między dyskami magnetycznymi i półprzewodnikowymi
Systemy plików i formatowanie
Mówiąc o logicznej strukturze dysku twardego, nie wspominając już o dostępnych systemach plików. Oczywiście jest ich wiele, ale chcielibyśmy zagłębić się w wersjach dla dwóch systemów operacyjnych, z których najczęściej korzysta większość użytkowników. Jeśli komputer nie może określić systemu plików, dysk twardy pobiera format RAW i jest wyświetlany w nim w systemie operacyjnym. Ręczna poprawka dla tego problemu jest dostępna. Poniżej przedstawiamy szczegóły tego zadania.
Zobacz także:
Sposoby naprawiania formatu RAW dla dysków twardych
Dlaczego komputer nie widzi dysku twardego
Windows
- FAT32 . Microsoft uruchomił system plików z FAT, w przyszłości technologia ta uległa wielu zmianom, a najnowsza wersja to obecnie FAT32. Jego osobliwość polega na tym, że nie jest przeznaczony do przetwarzania i przechowywania dużych plików, a także będzie trudny do zainstalowania na nim ciężkich programów. Jednak FAT32 jest uniwersalny, a podczas tworzenia zewnętrznego dysku twardego jest używany, aby zapisane pliki można było odczytać z dowolnego telewizora lub odtwarzacza.
- NTFS . Microsoft wprowadził NTFS, aby całkowicie zastąpić FAT32. Ten system plików jest obsługiwany przez wszystkie wersje systemu Windows, począwszy od XP, działa również dobrze na Linuksie, ale w systemie Mac OS można tylko czytać informacje, nic się nie dzieje. System NTFS wyróżnia się tym, że nie ma ograniczeń co do rozmiaru nagrywanych plików, ma ulepszoną obsługę różnych formatów, możliwość kompresowania partycji logicznych i jest łatwo przywracany z różnymi uszkodzeniami. Wszystkie inne systemy plików są bardziej odpowiednie dla małych nośników wymiennych i są rzadko używane na dyskach twardych, więc nie będziemy ich brać pod uwagę w tym artykule.
Linux
Zajmowaliśmy się systemami plików Windows. Chciałbym również zwrócić uwagę na obsługiwane typy w systemie Linux, ponieważ jest on również popularny wśród użytkowników. Linux obsługuje pracę ze wszystkimi systemami plików Windows, ale sam system operacyjny zaleca się zainstalować na specjalnie opracowanym dla tego systemu plików. Zwróć uwagę na następujące odmiany:
- Extfs to pierwszy system plików dla systemu Linux. Ma ograniczenia, na przykład maksymalny rozmiar pliku nie może przekraczać 2 GB, a jego nazwa musi zawierać się w zakresie od 1 do 255 znaków.
- Ext3 i Ext4 . Brakowało nam dwóch poprzednich wersji Ext, ponieważ teraz są one zupełnie nieistotne. Powiemy tylko o mniej lub bardziej nowoczesnych wersjach. Cechą tego systemu plików jest obsługa obiektów o wielkości do jednego terabajta, chociaż podczas pracy na starym rdzeniu Ext3 nie obsługuje elementów większych niż 2 GB. Kolejną cechą jest wsparcie dla oprogramowania do czytania napisanego pod Windows. Następnie pojawił się nowy FS Ext4, który pozwalał na przechowywanie plików do 16 TB.
- Głównym rywalem Ext4 jest XFS . Jego zaletą jest specjalny algorytm zapisu, nazywany "Odroczoną alokacją przestrzeni". Kiedy dane są wysyłane do zapisu, najpierw umieszczane są w pamięci RAM i czekają, aż kolejka będzie przechowywana na dysku. Przejście na HDD odbywa się tylko wtedy, gdy RAM kończy się lub jest zaangażowany w inne procesy. Taka sekwencja umożliwia grupowanie małych zadań na duże i redukowanie fragmentacji nośnika.
Jeśli chodzi o wybór systemu plików dla instalacji systemu operacyjnego, zwykły użytkownik lepiej wybrać zalecaną opcję podczas instalacji. Zazwyczaj jest to Etx4 lub XFS. Zaawansowani użytkownicy używają już FS do swoich potrzeb, stosując różne typy do wykonywania zadań.
System plików zmienia się po sformatowaniu dysku, więc jest to dość ważny proces, który pozwala nie tylko usuwać pliki, ale także naprawiać wszelkie problemy z kompatybilnością lub czytaniem. Sugerujemy przeczytanie specjalnego materiału, w którym poprawna procedura formatowania dysku twardego jest szczegółowo opisana.
Więcej szczegółów: Co to jest formatowanie dysku i jak to zrobić poprawnie
Ponadto system plików jednoczy grupy sektorów w klastrach. Każdy typ robi to inaczej i jest w stanie pracować tylko z pewną liczbą informacji. Klastry różnią się rozmiarem, małe są odpowiednie do pracy z lekkimi plikami, a duże mają tę zaletę, że są mniej podatne na fragmentację.
Fragmentacja występuje z powodu ciągłego przepisywania danych. Z biegiem czasu pliki podzielone na bloki są przechowywane w całkowicie różnych częściach dysku, a ręczna defragmentacja jest wymagana do redystrybucji ich lokalizacji i zwiększenia prędkości dysku twardego.
Więcej szczegółów: Wszystko, co musisz wiedzieć o defragmentacji dysku twardego
Nadal istnieje spora ilość informacji na temat logicznej struktury danego sprzętu, przyjmowania tych samych formatów plików i procesu ich zapisywania w sektorach. Jednak dzisiaj staraliśmy się jak najprościej mówić o najważniejszych rzeczach, które mogą być przydatne dla każdego użytkownika komputera, który chce poznać świat komponentów.
Zobacz także:
Odzyskiwanie dysku twardego. Opis przejścia
Niebezpieczne skutki na HDD