Diskiniai kaupikliai

Takelis Cilindras Paviršius Sektorius Klasteris

7200 min-1 sukimosi sparta: 5400 min-1 Sev:15000 min-1 lankstieji diskeliai 300…360 min-1 Standieji diskai 3600 min-1 5400 min-1 7200 min-1 Sev:15000 min-1 Esant dideliems sukimosi greičiams, kyla balansavimo, giroskopinio efekto ir galvučių aerodinamikos problemų.

Diskų sužymėjimas Yra dvi diskų sužymėjimo rūšys: •  fizinis (žemo lygmens) ir •  loginis (aukšto lygmens).       Diskelius sužymint pagal DOS (Disk Operating System) operacinės sistemos (OS) komandą Format, abi šios operacijos vykdomos vienu metu, tačiau jei diskai standieji, kiekvieną iš šių etapų reikia vykdyti atskirai.

Diskų sužymėjimas 1. žemo lygmens sužymėjimas standžiojo disko sužymėjimą sudaro trys etapai: 1.  žemo lygmens sužymėjimas  (LLF – Low-Level Formatting), 2.  disko suskaidymas į skyrius  (dalmenis) (Partitioning), 3.  aukšto lygmens sužymėjimas (HLF – High-Level Formatting). 

Diskų sužymėjimas Diską sužymint žemu lygmeniu takeliai skaidomi į tam tikrą skaičių sektorių, kuriuose įrašomos antraštės ir pabaigos. Formuojami tarpai tarp sektorių ir tarp takelių. Kiekvieno sektoriaus duomenų sritis užpildoma fiktyviais baitais arba testinėmis sekomis.        Pirmuosiuose ST-506/412 valdikliuose, įrašinėjančiuose MFM metodu, takeliai visada buvo skaidomi į 17-ą sektorių, o to paties tipo RLL kodavimo valdikliuose sektorių skaičius buvo padidintas iki 25–26. ESDI – Enhanced Small Device Interface tipo kaupikliuose takeliai susideda ne mažiau kaip iš 32 sektorių. IDE – Integrated Drive Electronics kaupikliuose valdikliai integruoti (vidiniai), ir pagal jų tipą sektorių takelyje gali būti nuo 17 iki 100 ir daugiau. SCSI – Small Computer System Interface kaupikliai – tai tie patys IDE kaupikliai su integruotu SCSI magistralės adapteriu, todėl čia sektorių skaičius taip pat priklauso nuo valdiklio.      Daugelyje IDE bei SCSI kaupiklių taikomas zoninio įrašymo (Zoned Recording) metodas, kai sektorių takelyje skaičius kintamas. Disko išoriniai – ilgesnieji takeliai skaidomi į daugiau nei vidiniai takeliai sektorių.

S ATA Serial ATA (angl. Advanced Technology Attachment) – atminties įrenginių (daugiausia kietųjų diskų) prijungimo prie kompiuterio standartas. Šis standartas buvo pasiūlytas 2003 m, juo pakeičiant anksčiau naudotą ATA standartą, kurį nuo šiol siūloma vadinti Parallel ATA. Serial ATA duomenys perduodami nuosekliai. Parallel ATA duomenys perduodami lygiagrečiai (daugeliu gijų vienu metu). Serial ATA kabeliai turi tik septynias gijas (Parallel ATA turėjo 40 ar net 80 gijų). pagerėja aušinimo sąlygos. Vidiniai Serial ATA kabeliai gali būti iki metro ilgio. Kiekvienas Serial ATA kabelis prijungia tik vieną įrenginį. Serial ATA taip pat numato naują maitinimo jungties standartą, kuris irgi skiriasi nuo anksčiau naudotos Molex jungties. Ši jungtis turi net 15 kontaktų. Toks didelis kontaktų skaičius paaiškinamas galimybe teikti net tris maitinimo įtampas (3.3 V, 5 V ir 12). Be to, maitinimo galingumui padidinti kiekvienai įtampai naudojama po tris jungties kontaktus (penki kontaktai yra įžeminti). Skirtingai nuo Parallel ATA, Serial ATA įrenginius galima išjungti ir įjungti kompiuteriui dirbant. Be to, Serial ATA įrenginys turi vidinę skaitymo/rašymo komandų eilę ir gali optimizuoti tikrąją siunčiamų komandų vykdymo seką. Tai padidina darbo spartą kuomet vienu metu lygiagretūs procesai skaito ar rašo keletą skirtingų failų (dažnai pasitaiko serverių darbe). Serial ATA versijos Pirmoji Serial ATA versija, SATA/150, dirba 1.5 GHz dažniu, perduodama iki 150 MB/s (MegaBaitų per sekundę). Tai nėra daug daugiau nei Parallel ATA (133 MB/s arba 1064 Mb/s), tačiau, kaip jau minėta, šie kabeliai patogesni kitais požiūriais. 2004 m. pasirodė dvigubai spartesnė SATA/300 - 300 MB/s, kuri taktuojama 3 GHz dažniu. 2008 metų pabaigoje išleistas dar dvigubai spartesnio perdavimo standartas.

Disko struktūra primityviose OS Failas formuojamas ištisai Nors yra vietos diske, jei failo dydis didesnis nei laisvas tarpsnis – įrašas nebeįmanomas 1 2 3 EOF  2 4 5 6 7 8

Directory – disko turinys Disko loginė struktūra kuriama taikant specialias operacinės sistemos programas. Kiekvieno disko įkelties sektorius (įrašas) (BR – Boot Record (MBR))– tai tik vienas sektorius takelyje. Directory – disko turinys Failų išdėstymo lentelė (FAT – File Allocation Table) FAT lentelėje saugomi duomenys apie failų išdėstymą diske. Šią lentelę sudaro elementai (12-os, 16-os arba 32-ų bitų). FAT diske išdėstoma iš karto po įkelties įrašo ir yra kintamo dydžio. Elementas, kuriuo operuoja DOS operacinė sistema, dirbant su kaupikliais, yra ne sektorius, o sektorių grupė (2-ų, 4-ų ir t. t.) – klasteris (cluster). Paprastai būna dvi FAT kopijos (saugumo dėlei), išdėstytos viena greta kitos. Jų turinys visiškai sutampa.

Pagrindinės pradinės įkelties sektoriaus struktūra       Kiekviename diskiniame kaupiklyje (kaip atskirame elektroniniame įrenginyje) yra sritis, vadinama pagrindiniu pradinės įkelties įrašu (MBR – Master Boot Record). OS atžvilgiu diskinis kaupiklis gali būti suskaidytas į kelis loginius diskus. Būtent todėl fiziniai sektoriai standžiajame diske gali būti apibūdinami dviejose „koordinačių sistemose“: •  fizinėje (cilindras, galvutė, sektorius – (cylinder, head, sector – CHS)) ir •  loginėje (loginio sektoriaus numeris). Tai nieko bendro neturi su realiais ir transliuojamais kaupiklio parametrais (kaupiklio loginiu konfigūravimu).       Standžiajame diske MBR įrašui talpinti visada skiriamas pirmas fizinis sektorius (0 cilindras, 0 galvutė, 1 sektorius). Loginio numerio jis neturi, kadangi yra bendras visiems loginiams diskams. Šio sektoriaus pradžioje yra IPL1 (Initial Program Loading) įkelties programa, kurią vykdant, nuskaitomas antro svarbaus MBR elemento turinys – disko skyrių lentelė (Partition Table). Partition Table lentelę sudaro keturi 16-baitų elementai (skyriai), padalinti į tam tikrus laukus.

    2 5 4 EOF 7   8 1 3 6  

NTFS

Organization of an NTFS Volume

NTFS FILE Record MFT Constant Attr 1 Attr 2 ... Attr 5 File with usual size NTFS – Microsoft firmoje sukurta, Windows NT tipo OS (Windows 2000, Windows XP ir pan.) naudojama failų sistema. Sukurta HPFS failų sistemos pagrindu, pakeitė FAT failų sistemą naujesnėse Windows versijose. Skirtingai nuo FAT, NTFS palaiko naudotojų teisių kontrolę, leisdama failus skaityti ar rašyti tik apibrėžtiems naudotojams ar jų grupėms, naujesnės NTFS versijos palaiko kodavimą ir pan. NTFS nėra patentuota, tačiau jos tikslus formatas laikomas paslaptyje. Kadangi NTFS dokumentacija nėra laisvai platinama, šios failų sistemos palaikymas kitose (ne Windows NT) grupės OS yra ribotas. Another file Master File Table In NTFS, all file, directory and metafile data —file name, creation date, access permissions (by the use of access control lists), and size— are stored as metadata in the Master File Table. This abstract approach allowed easy addition of file system features during Windows NT's development—an interesting example is the addition of fields for indexing used by the Active Directory software. This also enables software like Everything or Ultrasearch[59] to perform instantaneous real-time searches for file and folder names, without relying on an indexing service. The MFT structure supports algorithms which minimize disk fragmentation.[60] A directory entry consists of a filename and a "file ID", which is the record number representing the file in the Master File Table. The file ID also contains a reuse count to detect stale references. While this strongly resembles the W_FID of Files-11, other NTFS structures radically differ. ...

NTFS includes several new features : sparse file support, disk usage quotas, reparse points, distributed link tracking, and file-level encryption, also known as the Encrypting File System (EFS). NTFS is a journaling file system and uses the NTFS Log ($LogFile) to record metadata changes to the volume. Hard links and short filename support Alternate data streams (ADS) Alternate data streams allow more than one data stream to be associated with a filename, using the format "filename:streamname" (e.g., "text.txt:extrastream"). File compression Volume Shadow Copy Transactional NTFS Hard links allows different file names to refer to the same file contents. Hard links are similar to directory junctions, but refer to files instead. Hard links may link to files in the same volume only because each volume has its own MFT. Hard links have their own file metadata, so a change in file size or attributes under one hard link may not update the others until they are opened.[18] Hard links were originally included to support the POSIX subsystem in Windows NT.[19] Alternate data streams (ADS) Alternate data streams allow more than one data stream to be associated with a filename, using the format "filename:streamname" (e.g., "text.txt:extrastream"). File compression[edit] NTFS can compress files using LZNT1 algorithm (a variant of the LZ77[23]). Files are compressed in 16-cluster chunks. With 4 kB clusters, files are compressed in 64 kB chunks. If the compression reduces 64 kB of data to 60 kB or less, NTFS treats the unneeded 4 kB pages like empty sparse file clusters—they are not written. This allows for reasonable random-access times - the OS just has to follow the chain of fragments. However, large compressible files become highly fragmented since every chunk < 64KB becomes a fragment.[24][25] Single-user systems with limited hard disk space can benefit from NTFS compression for small files, from 4 kB to 64 kB or more, depending on compressibility. Files less than 900 bytes or so are stored within the directory entry at the MFT.[26]

NTFS Microsoft Windows Mac OS X readonly, Tuxera NTFS for Mac OS X, Mac OS X 10.6 > Linux NTFS is provided by the NTFS-3G driver