Накопители на жестком диске
Накопители на жестком диске (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации – программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т. д. Наличие жесткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером.
Для пользователя накопители на жестком диске отличаются друг от друга прежде всего своей емкостью, т. е. тем, сколько информации помещается на диске. Другим важным показателем является скорость работы диска, которая характеризуется двумя показателями: временем доступа к данным на диске, скоростью чтения и записи данных на диске.
Эти характеристики соотносятся друг с другом приблизительно так же, как время разгона и максимальная скорость автомобиля. При чтении или записи коротких блоков данных, расположенных в разных участках диска, скорость работы определяется временем доступа к данным – подобно тому, как при движении автомобиля по городу в час пик с постоянными разгонами и торможениями не так уж важна максимальная скорость, развиваемая автомобилем. Зато при чтении или записи длинных (в десятки и сотни килобайт) файлов гораздо важнее пропускная способность тракта обмена с диском – точно так же, как при движении автомобиля по скоростному шоссе важнее скорость автомобиля, чем время разгона.
Следует заметить, что время доступа и скорость чтения-записи зависят не только от самого дисковода, но и от параметров всего тракта обмена с диском: от быстродействия контроллера диска, системной шины и основного микропроцессора компьютера.
Логическая структура жесткого диска
Для хранения информации диск нужно подготовить с помощью операции форматирования. Форматирование – это все равно, что вспашка, превращающая бесформенное пространство в готовое для посева поле, украшенное аккуратными бороздами. Только борозды эти (вернее, их отрезки) будут называться "кластерами", а "семена", которые мы будем взращивать на нашем поле-диске – файлами и папками.
Кластеры.
Как же хранятся на жестком диске все эти байты и биты? Понятно, что не как попадя, а упорядочение, в соответствии с определенной структурой. И начать исследовать эту структуру нужно… с самого жесткого диска.
Вы, конечно, помните, что диски в вашем компьютере обозначаются буквами. Например, А – дискета, С – жесткий диск, D – второй жесткий диск или, при его отсутствии, CD-ROM… И так далее. Однако букве совсем не обязательно должен соответствовать реальный, физический жесткий диск! Буквой можно обозначить и логический раздел вашего единственного жесткого диска.
Для того чтобы вам было понятнее, проведем аналогию с книгами. Допустим, вы – поклонник романов Александра Бушкова (есть такой писатель и неплохой, между прочим!) и собираете все его романы. Каждая книга – роман. Но однажды вы встречаете книгу сразу с двумя романами (или тремя, четырьмя и так далее). Книга одна, но "работает" сразу за две. Хотя обходится дешевле.
Так получается и с жестким диском. Сам диск – "книга" – в системе может быть один, а разделов-"романов" (или "логических дисков") на нем может быть много. И каждый будет восприниматься системой как новый, отдельный диск и будет обозначен своей особой буквой. Может быть и наоборот – при использовании RAID-массива несколько "физических" жестких дисков могут быть объединены в один "логический".
Физические и логические диски для компьютера равноправны. Например, диск С:\ – это всегда первый из нескольких установленных в вашем компьютере физических дисков, либо первый (загрузочный) раздел первого физического диска.
Из главы, посвященной жестким дискам, мы помним, что все пространство физического диска разделено на секторы емкостью 512 байт. Однако диск логический, который создается во время первоначальной разметки физического диска (эта операция называется форматированием), разбивается уже не на секторы, а на кластеры. Величина кластера варьируется в зависимости от размеров жесткого диска и используемого вами способа размещения данных на диске – файловой системы:
| Объем диска | Число секторов в кластере | Объем кластера, Кбайт |
|---|---|---|
| До 512Мбайт | 1 | 5 12 байт |
| До 1 Гбайт | 2 | 1 |
| До 2 Гбайт | 4 | 2 |
| До 4 Гбайт | 8 | 4 |
| До 8 Гбайт | 16 | 8 |
| До 16 Гбайт | 32 | 16 |
| До 32 Гбайт | 64 | 32 |
| От 32 Гбайт | 128 | 64 |
На современных жестких дисках большого объема величина кластера существенно возрастает, что приводит к потере дискового пространства. Каким образом? Очень просто. Все дело в том, что в кластер, частично занятый каким-либо файлом, нельзя поместить больше ничего. Допустим, ваш файл располагается в 10 кластерах размером 1024 байта, причем в последнем – десятом кластере он занимает всего десять байт. Что происходит с оставшимся свободным килобайтом? Ничего. Он просто пропадает для вас. Такие непригодные ни к чему остатки называют "хвостами". А в "хвосты" нередко уходит довольно значительный объем – до нескольких сотен мегабайт! Для борьбы с "хвостами" необходимо применять более "продвинутую" файловую систему – например, FAT32, встроенную в операционную систему Windows 98/МЕ.