Paměti s pohyblivou magnetickou vrstvou (PMV)

Paměti s pohyblivou magnetickou vrstvou (PMV)
Úvod, základní principy
Jako u ostatních typů pamětí vyžadujeme aby záznamové médium bylo schopno nabývat dvou
fyzických stavů, které by odpovídaly log.1 a log.0. Dále požadujeme, aby bylo možno tento
stav vyvolat – zápis a aby bylo možno stav určit – čtení. U PMV jsou tyto dva stavy realizovány různými směry magnetizace.
a) Způsob záznamu
Různé směry magnetizace lze vytvořit v magnetické vrstvě, ve které se nachází velké množství částeček oxidu železa, které lze zmagnetizovat. Celý povrch disku je tedy tvořen mikroskopickými magnetickými částečkami – doménami, které mají každá jeden severní a jeden
jižní magnetický pól.
Na obr. je velmi jednoduchá metoda zápisu dat. Záznamových metod je velmi mnoho druhů a
jsou značně komplikované.
b) Zápis
Do cívky se přivede záznamový proud. Podle Ampérova pravidla pravé ruky se vytvoří magnetický tok určitého směru, který se začne uzavírat magnetickým obvodem. V místě, kde je
magnetický obvod přerušen štěrbinou, dojde k rozptylu magnetického toku a jeho zásahu do
povrchu magnetické vrstvy. Tím dojde k zmagnetování domény. Změnou směru záznamového proudu se mění směr magnetizace jednotlivých domén.
Velikost zmagnetovaných domén závisí na šířce štěrbiny a vzdálenosti hlavy. Čím jsou vzdálenosti menší, tím je menší oblast záznamu a tím větší je hustota záznamu na určitou délku
nosiče.
c) Čtení
Při čtení se využívá zákona o elektromagnetické indukci změnou magnetického toku. Pod
čtecí hlavou se pohybuje paměťové médium. Změna směru magnetizace v doménách indukuje v cívce kladný nebo záporný napěťový impuls.
Ing.Petr Bouchala
strana 1
d) Metody záznamu a čtení
Metoda záznamu A je charakterizována tím, že každému bitu odpovídá směr magnetizace. U
metody B (tzv. samočinně synchronizující) je každá log. hodnota reprezentována jiným pořadím změn magnetizace. U metody B vzniká impuls vždy. U metody A vzniká čtecí impuls jen
tehdy, změní-li se log. hodnota, což je velmi nevýhodné. Kdyby se totiž při čtení z disku objevila delší řada nul, nebyl by zaznamenán žádný impuls a řadič by ztratil synchronizaci. Je
tedy třeba, aby časování bylo stejné při čtení i při záznamu. Proto byla zavedena tzv. frekvenční modulace (FM), při které se 1 kóduje jako dva impulsy a 0 jako impuls po chybějícím
impulsu. Tato metoda byla ještě zdokonalena – MFM = modifikovaná frekvenční modulace,
ale v současné době se využívá metoda RLL, která umožňuje číst data z disku výrazně rychleji.
Disketové paměti
Pružný disk (FD) je výměnné paměťové médium, které funguje na principu magnetického záznamu. Je tvořen jedním kotoučem z plastické hmoty, na kterém je nanesena magnetická záznamová vrstva. Disketa má pro záznam dva záznamové povrchy, disketová mechanika má proto dvě univerzální hlavy.
Před započetím práce z disketou se musí disketa naformátovat. Formátování probíhá ve
dvou úrovních:
a) fyzická úroveň – vytvoření stop a sektorů
b) logická úroveň – na disku se vytvoří systémová a datová část.Struktura a obsah systémové
části je určena požadavky OS.
Na záznamové ploše jsou informace zaznamenány v soustředných kružnicích – stopách, které jsou rozděleny do sektorů. Sektor je u FD nejmenší detekovanou (alokační) správní jednotkou.
Určení kapacity 3,5“ diskety
Zázn.
Sekt Kap. Sekt.
stopy
plochy
.
512B
2
80
18
2 * 80 * 18 * 512 / 2^20 = 1.4MB
Ing.Petr Bouchala
sektor
stopa
strana 2
SYSTÉMOVÁ část
BOOT FAT ROOT
DATOVÁ část
Systémová část slouží pro činnost OS a tvoří molou část kapacity disku. Dělí se do tří základních částí: BOOT, FAT, ROOT. Jsou umístěné v následných sektorech na začátku každého
disku.
Datová část slouží k ukládání programových a datových souborů, představuje podstatnou část
kapacity disku.
1) BOOT sektor – nebo-li zaváděcí sektor je oblast, ke které systém prvně přistupuje a používá ji při startu systému k načtení potřebných systémových programů a základních diskových instrukcí do paměti. U disket je to první sektor na první stopě první strany. Boot
sektor obsahuje informace o „fyzické konstrukci” disku, např.: počet stran, počet stop na
jedné straně, počet sektorů na FAT, cluster, stopu i celý disk, souborový systém
(FAT12,FAT16 nebo FAT32), max. počet složek v ROOT adresáři a další.
2) Tabulka FAT – (File Allocation Table) je základní informační zdroj, podle nějž systém
přistupuje k datům jednotlivých souborů. Poble tabulky FAT systém při vytváření nových
či rozšiřování stávajících souborů vyhledává volná místa v datové oblasti disku a přiděluje
je souborupro jeho data. FAT udržuje o každém clusteru dvě základní informace – zda je
cluster volný, či obsazený a zda je vadný, nebo ne.
3) ROOT = kořenový adresář, tvoří spolu s FAT nezbytnou dvojici tabulek pro přístup
k souborům. Obsahuje jméno souboru (8bytů), příponu (3), atributy (1), rezervu pro
systém (10), čas (2), datum (2), první FAT záznam (2), velikost souboru (4).
FDD Flopy Disc Drive
1)
2)
3)
4)
5)
elektromotorek
obal diskety
disketa
upínací trn
otvor pro univerzální hlavu
Ing.Petr Bouchala
6) univerzální hlava
7) vystavovací mechanismus
8) šnekový převod
9) krokový motorek
10) elektronická část
strana 3
Základní části FDD
- lze rozdělit na:
1) elektromechanické
2) elektronické
1) elektromechanické:
- motorek (spindle motor)– slouží k otáčení diskety. Standardní rychlost otáčení je 300 ot.
za min. Používá se systém přímého náhonu, hřídel motoru je přímo propojena s upínacím
trnem. Systém má schopnost regaluce kroutícího momentu podle odporu diskety.
- upínací trn – upnutí disku
- krokový motorek (stepper motor)– pohon vystavovacího mechanismu, motorek se točí
oběma směry, neotáčí se nepřetržitě, ale otáčí se o určitý úhel po každém impulsu, který
přichází z řídícího obvodu – řadiče.
- ramena vystavovacího mechanismu – nesení univerzálních hlav
- univerzální hlavy – jsou dvě, horní a dolní, nejsou nastaveny přesně proti sobě. Pohybují
se přímočaře, jsou obě na jednom závěsu, takže se pohybují současně. Hlavy jsou z měkké
železné slitiny, ve které jsou zality elektromagnetické cívky. Každá hlava je složena ze tří
hlaviček. Jedna pro čtení a zápis, dvě pro mazání dat. Hlavy jsou přiklápěny k povrchu
disku pružinou, hlavy jsou v přímém dotyku s povrchem diskety.
Otáčením disku a posouváním hlav se vyhledávají příslušné stopy a sektory.
2) Elektronické:
Disketová mechanika obsahuje jednu nebo více řídících desek (logic board), což jsou desky s obvody sloužícími k řízení pohonu hlav, pohonu mechaniky, senzorů diskety atd. Řídící deska představuje rozhraní mechaniky vůči desce řadiče v systémové jednotce.
FDD je napájená napětím z napájecího zdroje a datovou sběrnicí z řadiče, který je součástí
čipu SuperI/O nebo ICH na základní desce.. Úkolem elektronických obvodů je upravit paralelní data na sériová a převést je na proudové impulsy různých směrů pro zápis. Při čtení
se kladné a záporné indukované napětí převádí do binární hodnoty napětí a následně se
upraví data do paralelního tvaru. Úkolem řadiče jednotky je na základě přicházejících požadavků (čtení, zápis) řídit pomocí programů vyhledaných v ROM elektromechanické i
elektronické části.
Všechny řadiče disketových mechanik využívají tyto systémové zdroje: přerušení IRQ 6,
kanál DMA 2, vstupně výstupní porty 3FO – 3F5,3F7. Standardní přenosová rychlost je
1Mb/s
Konektory: mají dva – jeden pro napájení mechaniky a druhý pro přenos dat z a do mechaniky. Napájecí konektor je 4 žílový, datový 34 žílový.
Ing.Petr Bouchala
strana 4
HDD - Hard Disk Drive – mechanika pevného disku
Pevný disk tvoří utěsněnou jednotku nacházející se v PC, slouží podobně jako disketa ke čtení
a zápisu dat. Je to velkokapacitní PMV, energeticky nezávislá, používá se k ukládání nejdůležitějších programů a dat.
Struktura – části disku můžeme rozdělit na:
Disková jednotka - HDD
HARDWARE – fyzická struktura
Elektromechanické
části
Elektronické
části
disková hlava, hřídel,
diskové kotouče,
vystavovací (polohový) mechanismus,
pohony
Deska s plošnými spoji
(řadič, ROM, rozhraní
Cache), konektory, jumpery
SOFTWARE (Firmware)
Geometrie disku (stopy, cy-
lindry, sektory
side, head)
,clustery,
Prokládání, zonální záznam
Logická struktura, Souborové systémy
MBR,PT,BOOT, FAT, ROOT
FAT, NTFS
Blokové schéma HDD
1) pohon vystavovacího
mechanismu
2) vystavovací mechanismus
3) raménko vyst. mechan.
4) univerzální hlava
5) společná hřídel
6) diskový kotouč
7) pohon disků
8) elektronická část
Ing.Petr Bouchala
strana 5
Elektromechanické části HDD (fyzická struktura)
Pohled na otevřený pevný disk
Základem pevného disku je přibližně 1mm silná lehká plotna ve tvaru disku, vyrobená většinou ze slitin hliníku. Na této plotně se nachází magnetická vrstva a na ní je ještě nanesena
tenká vrstva maziva, chránící magnetickou vrstvu před poškozením. Nad těmito vrstvami pluje na vzduchovém polštáři v nepatrné výšce čtecí a zápisová hlava. Při zápisu dat na pevný
disk prochází čtecí a zápisovou hlavou proud, který zmagnetizuje magnetickou vrstvu. Při
čtení pak tato magnetická vrstva indukuje v hlavě proud, který je snímán, zesilován a zpracováván dalšími obvody (ne u MR hlav). Magnetická vrstva se nanáší z obou stran plotny, tzn.
každé plotně přísluší dvě hlavy. Do disku se většinou nedává jen jediná plotna ale ploten několik, které jsou spojeny středem disku (vřetenem) do svazku. Tím dochází ke zvýšení kapacity pevného disku. Otáčení svazku ploten umožňuje motor v jádru vřetene nebo na povrchu
jednotky.
a) Disková hlava – umístěna na
pohyblivém raménku vystavovacího
mechanizmu, má zvláštní plošku
aerodynamického tvaru, která způsobí
vztlakem vzduchu, vznikajícím rotací
disku, nadzdvihnutí „plovouci“ hlavy.
Hlava se pohybuje ve vzdálenosti řádu
desetin mikronu nad povrchem disku.
Ing.Petr Bouchala
strana 6
U starších disků a disket se pro
čtení i zápis používají hlavy založené na
principu magnetické indukce. Dnes se u
disků používají magnetorezistivní - MR
hlavy. Indukční hlavu používá pouze pro
zápis, pro čtení se používá prvek založený na změně elektrického odporu při
vystavení magnetickému poli. Na obrázku je znázorněn princip magnetického
záznamového procesu a sloučená MR hlava pohybující se
nad rotujícím diskem. Indukční prvek zapíše bity informace
jako zmagnetizované oblasti ve stopách, které jsou později
čteny MR-senzorem. Přítomnost magnetického přechodu se
dá přímo detekovat jako změna odporu. Zdokonalená verze
MR hlaviček zvaná GMR (Giant MR) umožňuje číst ještě
hustěji zaznamenaná data.
Ke zvýšení hustoty záznamu se přešlo z podélného záznamu na kolmý.
Kolmý zápis nahrazuje padesát let používaný podélný, u nějž byl klíčovým prvkem prstencový elektromagnet, mezi jehož póly bylo vyvoláváno pole, které procházelo (na obrázku znázorněno siločarami) také magnetizovatelnou látkou, kterou orientovalo vhodným směrem. U
kolmého záznamu jsou základními prvky asymetrický elektromagnet a stabilizační vrstva. Ta
je umístěna pod záznamovou a stará se o to, aby magnetické pole procházelo magnetizovatelnou látkou nikoli podélně, ale pokud možno kolmo. Asymetrická hlavička, kde jeden pól je
výrazně tenčí, se stará o to, aby bylo pole směřováno více do hloubky než do šířky. Tím jsou
prvky záznamové plotny orientovány nikoli podélně, nýbrž svisle. Díky kolmému záznamu je
možné dosáhnout asi pětinásobné kapacity. Očekává se tedy, že zatímco podélný záznam nabídl 100 a 200 Gbitů na čtvereční palec, kolmý záznam se postará o 500 až 1000 Gbitů.
b) Pohon disku, hřídel – na společné hřídeli je umístěno několik diskových kotoučů.
Na pohonu disku, otáčkách hřídele, je závislá průměrná čekací doba.čím jsou otáčky větší,
tím je čekací doba menší. (Vyšší rychlost otáčení disku ještě nemusí znamenat přínos. Mezi rychlostí otáčení a provozními podmínkami platí: Čím více otáček, tím horší provozní
podmínky. S rostoucím počtem otáček roste tvorba tepla uvnitř pouzdra disku, což zvyšuje
nároky na ventilaci. Pokud tedy nemá takový disk dokonalou ventilaci, vede to k častějšímu výskytu chyb a tím i ke snížení životnosti). Průměrná rychlost otáčení je dnes mezi
5400, 7200, 10000, 15000 ot/min.
Ing.Petr Bouchala
strana 7
c) diskové kotouče - plotny – jsou nejdůležitější částí disku, protože právě na nich jsou uložena data. První pevné disky měly plotny o velikosti 5.25", dnes jsou plotny velké
3.5".Menší průměr vede ke snížení kapacity disku, ale vede ke zvýšení rychlosti, úspoře
energie... Snaha o co nejrychlejší disk přiměla některé výrobce zmenšit plotny až na 2.5"
(např. Seagate Cheetah s 15000 ot/min určený do serverů), ale formát disku zůstal 3.5",
aby byla zachována možnost připevnění disku do PC bez úprav. V dnešních pevných discích bývají zpravidla 1-3 plotny, ale některé serverové řady disků mají kvůli rychlosti až
10 ploten. Každá plotna má dva povrchy, na kterých mohou být uložena data a každý povrch má svojí čtecí / zapisovací hlavu. Čím méně ploten disk má, tím lépe. Pokud má disk
více ploten, je většinou hlučnější, více vibruje a pomaleji se roztáčí. Proto se výrobci disků snaží, aby měl pevný disk co největší kapacitu na plotnu a co nejméně ploten. Plotny
jsou většinou vyrobeny z hliníkových slitin. Výjimkou je firma Hitachi (dřívější IBM),
která již delší dobu vyrábí plotny ze skla. Vzhledem k tomu, že plotny musí být extrémně
hladké a ploché, je to určitě výhoda (viz obrázek). Další výhodou skleněných ploten je
větší odolnost vůči teplu a větší pevnost, nevýhodou je naopak křehkost, v případě, že je
plotna příliš tenká.
Na levé straně plotna z hliníku, na pravé straně ze skla
Magnetická vrstva nanesená na plotnu je buď z oxidu železa (kysličník železitý Fe2O3 u starších disků) nebo z velmi slabě naneseného magnetického substrátu, který je lepší pro dnešní
vysokokapacitní disky. (může totiž nést mnohem více informací na stejně velkém povrchu).
d) vystavovací mechanizmus – jeho úkolem je vystavit hlavy nad požadovanou stopu. Důležitý je jeho pohon, který je dnes proveden pomocí kmitající cívky (v minulosti se používaly krokové motorky).
Dvě cívky jsou umístěny v silném magnetickém poli permanentních magnetů. Přivedením
elektrického proudu do cívek, vzniká jejich vlastní pole. Vzájemným siloým účinkem
obou polí dochází k pohybu cívek i s raménkem, na jehož konci jsou hlavičky. K orientaci
využívá zpětnou vazbu. Disky mají vyhrazen celý jeden povrch, na kterém jsou pouze informace pro nastavování hlaviček. U jiných disků jsou tyto informace rozptýleny po celém disku (tzv. uzavřené řídící systémy). Tyto systémy jsou samoopravné, protože hlava
musí při svém pohybu pečlivě sledovat data na disku, aby přesně zjistila, kde se má zastavit. Při ukončení práce s diskem a vypnutí počítače se hlavy musí přesunout do takzvané
přistávací zóny (landing zone), kde po zastavení ploten dosednou na jejich povrch.
Ing.Petr Bouchala
strana 8
Elektronické části HDD
Řídícím centrem pevného disku je jeho elektronika. První pevné disky neměly v podstatě
žádnou elektroniku a všechny příkazy pro disk musel obstarávat řadič (tehdy většinou umístěný v ISA slotu). S příchodem IDE (Integrated Drive Electronics – volně přeložitelné jako
„elektronika integrovaná na disku“) se tento stav změnil. Všechny IDE disky už mají řadič
integrován v sobě a „starají se“ o sebe samy.
Elektronika sestává z desky s plošnými spoji, kde se nacházejí: řadič(mikroprocesor), paměti
RAM (registry, cache), ROM, obvody rozhraní, konektory, konfigurační přepínače.
Hlavními funkcemi elektroniky jsou:
• kontrola rychlosti otáčení disku.
• kontrola přesunu hlav nad plotnami.
• zprostředkování všech operací čtení nebo zápis.
• „překlad“ geometrie disku.
• spravování vyrovnávací paměti (cache) a její optimalizace.
• doplnění pokročilých funkcí pro zvýšení rychlosti a spolehlivosti.
• zesilování signálů jdoucí z hlav a jejich převedení na „jedničky a nuly“ a naopak.
• řízení toku informací z/do disku.
• optimalizace pořadí požadavků na čtení a zápis (pro rychlejší vykonání).
a) Řadič – jeho úkolem je na základě vnějších požadavků zapisovat data, která přicházejí
nebo naopak data z disku přečíst a vyslat je. Svými řídícími impulsy rovněž koordinuje
činnost všech částí. Programy podle kterých pracuje se nacházejí v paměti ROM.
b) ROM – je v ní uložen miniaturní OS pevného disku (frmware), řízení pohonu, kódování a
dekódování dat, pokus o odstranění chyb při čtení, nebo zápisu atd.
c) RAM – CACHE – statická RAM, která slouží k dočasnému uložení dat mezi částmi počítače, které pracují různou rychlostí, jejím úkolem je urychlení přenosu dat. U HD má kapacitu mezi 2 až 8 MB. Pracuje-li se s většími soubory, je její funkce zanedbatelná.Pokud
se cache používá při zápisu (tzn. funguje write-back caching), data, která pošle systém
pevnému disku, se uloží do cache a elektronika disku vyšle informaci o tom, že data byla
úspěšně uložena. Teprve pak se stará o jejich skutečné uložení. Tento postup je v pořádku
do té doby, dokud funguje přívod elektrické energie. V té chvíli se totiž ztratí všechna data
v cache a co je horší, systém o tom neví, protože dostal zprávu, že byl zápis úspěšně proveden. To může vést třeba k poškození operačního systému a nebo k úplné ztrátě dat !!!
d) Rozhraní – má několik funkcí:
- funguje částečně jako vyrovn. paměť
- provádí serializaci a deserializaci dat
- sériová data převádí na kódované impulsy a naopak
Kromě rozhraní pro zpracování dat jsou zde rozhraní pro styk mezi řadičem a pohonnými
jednotkami.
e) Konektory - pevný disk musí být propojen se zbytkem PC a také mu musí být dodávána
elektrická energie. Na následujících obrázcích jsou konektory pro napájení a IDE/ATA
konektor (SCSI rozebírat nebudeme).
- napájecí – čtyřžílový, nelze jej zapojit opačně, +5V a +12V
- datové – počet vodičů je závislý na použitém řadiči – IDE, SCSI, EIDE, SerialATA. Konektor nelze zapojit opačně.
f) Konfigurační přepínače -Každý pevný disk má minimálně toto rozvržení propojek. Master pro připojení na konec IDE kabelu, slave pro připojení na prostředek kabelu a cable select pro automatické nastavení podle toho, kam se disk připojí (u 80-pinového kabelu).
Ing.Petr Bouchala
strana 9
Geometrie disku
Data se na disk ukládají v bytech, ty jsou organizovány do skupin po 512B, tedy 0,5kB - sektor. Sektor je nejmenší oblast na disku, do které může být něco uloženo nebo z ní něco přečteno. Sektory tvoří částí stop – soustředných kružnic, ve kterých jsou uložena data. U pevného disku je nejmenší
správní, alokovatelnou jednotkou tzv. cluster. Cluster je vždy celým násobkem sektoru. Velikost clusteru je závislá na souborovém systému FAT, VFAT,
NTFS (viz. dále logická struktura disku)
Vzhledem k tomu, že celý
harddisk je tvořen několika souosými
kotouči, mezi kterými se pohybují
hlavičky, lze si stopy na jednotlivých
plotnách představit jako válec cylinder. Toto pojetí je dáno také tím,
že hlavičky se nemohou pohybovat
nezávisle, ale nacházejí se vždy nad
sebou. Z toho také plyne, že
nejefektivnější je číst data ze sektorů,
které jsou na jedné stopě a jejichž
stopy jsou ve stejném cylindru. Jedině
tak lze v nejkratší době přečíst maximální množství informací.
Když si představíme kotouč,
který je rozdělený na sektory, zjistíme,
že stopy bližší středu otáčení jsou kratší
než stopy, které jsou dále od středu
otáčení. Z tohoto pohledu jsou tedy
sektory při vnějším okraji disku větší,
ale dat je na nich uloženo stejně jako na
těch vnitřních. Proto se používá tzv.
zonální zápis - ZBR – Zone Bit Recording, při kterém je na vnějších stopách
o několik sektorů více. Tato skutečnost
vedla ke zvýšení kapacity disků při zachování jejich rozměrů!
Head – hlava. U FD se definuje počet záznamových ploch, stran (side) diskety. U HD se počet záznamových ploch definuje počtem hlav.
Kapacita disku se vypočítá jako součin CHS – cylindr x head x sektor.
Ing.Petr Bouchala
strana 10
Logická struktura disku
Logická struktura disku slouží k tomu, aby se dala data na disk ukládat a následně číst. Jeden
fyzický disk se dá rozdělit na více oddílů, které se v operačním systému tváří jako samostatné
disky . Informace o tom, na kolik oddílu je disk rozdělen a jak jsou organizována data, jsou
uloženy v tabulkách, které tvoří logickou strukturu disku. Logická struktura disku se vytváří
pomocí vysokoúrovňového formátování. Nízkoúrovňové formátování vytváří stopy a sektory.
Master Boot Record (MBR)
První důležitou tabulkou je MBR. Tvoří základ logické struktury. Fyzicky je umístěn v nultém sektoru a nulté stopě disku. Má dvě části, zaváděcí záznam a tabulku oblastí.
Zaváděcí záznam obsahuje krátký program spuštěný při startu počítače BlOSem. Jeho úkolem
je načíst tabulku oblastí a najít aktivní oblast, z ketré se načte operační systém
Partition table - tabulka oblastí – obsahuje informace o dělení disku na oblasti (partitions).
• vytváří se příkazem FDISK nebo při instalaci WXP
• v každém oddílu disku může být umístěn jiný operační systém.
Rozdělení oddílů (partitions) je stejné u operačního systému DOS i Windows a jsou to:
Primární oddíly (Primary partitions) - Každý disk může mít nejvýše čtyři tyto oddíly, které
obsahují systémové soubory. Z nich se načítá operační systém. Ve Windows je možný nejvýše jeden a je povinný. Linux může používat všechny čtyři primární oddíly.
Rozšířený oddíl (Extended partition) - Tento oddíl musíme vytvořit jako druhý , když chceme
disk rozdělit a vytvořit v něm více logických disků.
Logické oddíly (Logical partitions) - V nich se pak vytvářejí samostatné logické disky, označené logickou jednotkou (D:, E:, F:..).
Ing.Petr Bouchala
strana 11
Rozdělení disku na oddíly
DOS Boot Record (DBR)
DBR je „začátkem" primární oblasti DOS a má dvě části:
1. Krátký program, jehož úkolem je zavedení systémových souborů z disku do operační
paměti. Operační systém tím „převezme vládu" nad počítačem.
2. Druhou částí je tabulka BPB (BIOS Parameter Block). V ní jsou uloženy údaje o základních parametrech disku. Například velikost sektoru, počet povrchů disku...
Extended Partitions Table (EPT)
Je „falešným" MBR, umístěným v rozšířené oblasti DOS. Její funkcí je ukázat na další EPT v
rozšířené oblasti a propojit tak jednotlivá dosová oddělení disku.
Hlavní adresář (Root directory)
Další část logické struktury disku vznikne automaticky při formátování. Slouží k zápisu údajů
o programech uložených na disku, jsou zde uloženy veškeré informace, které o souboru můžete získat.
File Allocation Table (FAT)
Představuje jádro celé logické struktury (funguje stejně ve FAT i VFAT). Přiděluje diskový
prostor ukládaným souborům.
Operační systémy "DOS a Windows 3.x" používají FAT, operační systémy "Windows 95/98"
pracují s novou strukturou tabulky pojmenovanou VFAT. Obě tabulky fungují stejně. V operačních systémech Windows NT/2k a XP se používá NTFS (New Technology File System) a
datová struktura IBM využívá v OS/2 tabulku HPFS (Hig Performance File System).
Použitý typ tabulky definuje tzv.. souborový systém.
Souborové systémy
Jsou tabulky, které uchovávají záznamy o ukládaných souborech na pevný disk pro každý
oddíl, logický disk zvlášť. Obsahují informace, pomocí kterých je možno soubory na disku
nalézt a přečíst, informace o volných nebo obsazených clusterech. V závislosti na použitém
souborovém systému se mění velikost clusterů a způsob jejich obsazování.
FAT
• Dovoluje pojmenování souboru výhradně do osmi znaků + 3 znaky pro příponu
• Datový prostor rozděluje na alokační jednotky (clustery). Ty závisí na typu FAT (adresace
12/16/32bitů) a kapacitě disku. U větších disků jsou alokační jednotky zbytečně velké.
• Jednotlivé FAT jsou ukládány těsně vedle sebe, takže se lehce poškozují.
Ing.Petr Bouchala
strana 12
• Často dochází k fragmentaci (soubor se rozloží na více míst na disku)
• U FAT16 je při použití disku většího než 2,1GB nutné disk rozdělit na logické jednotky s
max. velikostí 2,1GB.
• U FAT32 je podstatně menší cluster, což zlepšuje hospodaření s datovým prostorem, přesto
však není situace ideální. Obsahuje záložní FAT, v případně poškození jej Scandisk obnoví ze
zálohy.
VFAT
• Umožňuje zápis jmen do délky 255 znaků.
• Často dochází k fragmentaci, jako v případě FAT.
NTFS (New Technology File System)
• Podporuje 255 znaků v názvu souboru. Používá 16bitové kódování Unicode, což umožňuje
pojmenovat soubor v libovolném jazyce
• Je 32 bitový, doluje proto práci s menšími alokačními jednotkami. 4kB cluster je považován za standard.
• Je výhodný zejména při práci s velkými disky (doporučuje se od velikosti oddílu 512MB)
• Poskytuje lepší ochranu vůči chybám, chrání data při výpadku elektřiny.
• Umožňuje vytvoření přístupových práv k souborům a složkám.
• Nedochází k fragmentaci.
• Vytváří v datové oblasti disku prostor pro ukládání metasouborů, které jsou využívány systémem NTFS (zmenšuje celkovou využitelnou kapacitu disku)
HPFS (Hig Performance File System)
• Tato datová struktura IBM má podobné vlastnosti jako NTFS.
Ing.Petr Bouchala
strana 13