Organizarea fisierelor pe disc

Organizarea fisierelor pe disc

In memoria centrala se poate memora un volum redus de date care pot fi adresate intr-un timp foarte scurt de ordinul 10nsec. Aceste date nu sunt persistente ele fiind pierdute la deconectarea calculatorului.

Pe hard/floppy disc se memoreaza persistent ca fisiere volumele mari de informatii si programele, care pot fi ulterior regasite si citite in memoria centrala pentru prelucrare. Informatiile pe disc se pot memora numai ca fisiere pentru care se asigura gestiunea spatiului de memorare si securitatea accesului prin utilizarea functiilor DOS. Timpul de acces la informatiile de pe disc de cca 10msec este de 1 milion de ori mai mare decat la RAM.

Timp acces disc 10ns

= ------ = 1.000.000

Timp acces RAM 10ms

Din acest motiv nu se recomanda utilizarea directa a informatiilor din fisierele disc ci se citesc blocuri intregi de informatie in RAM unde se va face prelucrarea.

Organizarea fizica a informatiilor pe disc

Floppy discul de 3 ½ inch are ambele fete active si cate un cap de citire pentru fiecare fata rezultand o capacitatea de 1.44Mocteti.

2 fete x 80 piste x 18 sectoare/pista x 512 octeti/sector = 1.44Mo

Sectoarele sunt subdivizini ale pistei pentru a putea adresa mai fin informatia. Uzual se folosesc sectoare de 512 octeti atat pentru floppy cat si pentru hard discuri. Sectoarele sunt separate de spatii goale 'gap' corespunzator a cca 10-12 octeti.

Hard discul este format dintr-un pachet de 2-5 discuri de 3½ inch, ce au ambele fete active si au un sistem de capete magnetice de citire mobile, cate unul pentru fiecare fata activa. Scrierea se face serial prin dipoli magnetici pe cercuri concentrice numite piste. Un disc are functie de capacitate peste 10.000 de piste. O pista este impartita in sectoare, a caror numar difera de densitatea permisa de tehnologie. Pistele de pe aceeasi verticala formeaza un cilindru. Pozitionarea blocului capetelor de citire pe un cilindru este realizata automat de electronica de pe disc si de interfata cu discul. Pentru a minimiza miscarile mecanice, parcurgerea si numerotarea pistelor se face pe cilindrii de sus in jos. La un moment dat este selectat un singur cap de citire, deci o singura pista de pe cilindru. Cilindrii se numeroteaza de la exterior spre interior.

Selectarea unui sector de pe pista se face dinamic prin numarul sau plasat ca informatie de control la inceputul sectorului. Discul se invarte continuu cu viteza constanta de 2400, 3600, 5200 sau 7200 rot/minut. La turatii mai mari debitul instantaneu de octeti transferati este mai mare ( de 3 ori mai mare la 7200rot fata de 2400).

Structura unui sector este:

Gap - spatiu intersector ( 16 biti de 0)

Sync - informatii de sincronizare (64 biti de 1) indica inceput sector

Cilindru - numar cilindru pe care se gaseste sectorul

Cap - numarul pistei de pe sector (cap de citire ce trebuie selectat)

Sector - numar sector pe pista

Syn - biti de 1 pentru asteptarea verificarii adresei sectorului cautat

Par - 1 octet pentru control ciclic de paritate pentru octetii din sector

Prezentam ca exemplu un hard disc de 40Mo care mai respecta structura fizica:

• 5 fete active pe 3 discuri fizice in pachet (5 capete de citire)
• 976 cilindri =82.960 sectoare x 512 octeti =40Mo
• 1cilindru = 5 piste x 17 sectoare/pista = 85sectoare x 512octeti =42.5Ko
• 1 pista =17sectoare x 512octeti = 8.5Ko

DiamondMax Plus 9 PATA MAXTOR Ultra DMA133 7200 RPM:

"L" in model denotes ATA/133 2 MB Transfer, "P" - 8 MB Buffer PATA = Parallel ATA MAXTOR.com

NOTE: NEVER enter more than 16,383 cylinders in the system BIOS. This may potentially cause data loss.

Adresa sectorului se ia la discurile actuale global fiindca numarul de biti alocati initial pentru cilindru este insuficient si nu se mai poate respecta structura. Apare in acest caz o structura logica de adresare (LBA) care pentru discurile Maxtor de 80GB (LBA=160 milioane de sectoare) avem CIL=16.000, HEAD=16 si SECT=63, in timp ce numarul real de cilindrii este de 160.000. Se foloseste aceeasi tehnologie, dar capacitatea difera functie de densitatea radiara (nr. cilindri ) si numarul de discuri in pachet.

Logic un disc este vazut in program ca o memorie cu N sectoare de 512 octeti, 160.000.000 pentru un disc de 80MB.

Discul cuprinde 4 zone:

• Sectorul de boot contine programul de preincarcare in RAM a nucleului DOS format din fisierele sistem IO.SYS si MSDOS.SYS
• File Alocation Table (FAT) contine tabela de alocare discului
• Root directory contine directorul radacina pentru 128 fisiere disc (4K)
• Zona fisiere impartite in clustere. Unele fisiere pot fi director.

Cluster-ul este unitatea de alocare pe disc si poate fi de 1-64 sectoare (0.5-32K). Numarul total de clustere este limitat la 64.000 de capacitatea de adresare a tabelei de alocare FAT, care contine intrari pe 16 biti. La floppy disc alocarea se face la nivel de sector (cluster=512oct), iar la discurile mari pentru cluster=32K capacitatea de adresare este de 2GB. Aceasta a dus la marirea adresei de cluster din FAT la 32 biti, care permite 2 miliarde de clustere. In ultimii 15 ani s-au trecut 10 bariere de capacitate, care au impus modificarea nucleului BIOS (Basic Input/Output System).

Tabela de alocare a discului (FAT) contine o intrare pentru fiecare cluster de forma:

Directorul radacina contine 128 intrari de 32 octeti de forma:

FAT

Intrarea de director a unui fisier contine adresa primei intrari in FAT, care specifica adresa primului cluster alocat si urmatoarea intrare (Ch) din FAT pentru fisier. La crearea unui fisier i se aloca un cluster si cand acesta este plin i se aloca urmatorul.

Pentru discul curent se tine in memorie in 2 exemplare tabela de alocare FAT

Fiecare fisier are un atribut care indica modul de acces:

Atribut

Spatiul pentru un fisier este discontinuu pe disc, fiind format din clustere plasate in diferite zone ale discului, unde s-a gasit un cluster liber. La stergerea unui fisier clusterele alocate se elibereaza pentru a fi realocate. Pentru programator un fisier este un spatiu continuu, care se adreseaza relativ la inceputul fisierului.