Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Книга содержит подробное и доступное для начинающих описание возмож
 Скачать 5.4 Mb.
|
|
Число Размер дискеты Ьмкость дискеты Число секторов Число сторон Число дорожек 5.25" 1,2 Мбайт 15 2 80 5.25' 360 Кбайт 9 2 40 3.5' 1,4 Мбайт 18 2 80 3.5" 720 Кбайт 9 2 80 А для жестких дисков параметры могут быть самыми разными. Эти параметры для наиболее распространенных дисков (с интерфейсами MFM, IDE и EIDE) хранятся в энергонезависимой памяти компьютера (CMOS) и устанавливаются программами на- стройки компьютера (Setup), вызываемыми при начальной загрузке компьютеров. По- этому небесполезно записать в записную книжку параметры имеющихся в компьютере Приложение 3. Устройство дисков и файловая система дисков (их вреждении Еще лучше 49), Ч она кого диска, посмотреть можно с помощью той же программы Setup), так как при по- информации в CMOS эти параметры необходимо ввести снова в CMOS. создать "спасательную" дискету с помощью программы Rescue (см. гл. 35 и содержит не только копию содержимого CMOS, но и копии областей жест- используемых при загрузке, а также программу для их восстановления. П3.2. Разбиение жесткого диска на логические диски Разделы и логические диски Таблица разбиения жесткого диска Поддержка нескольких логических дисков Структура первичного раздела Структура расширенного раздела При разработке первого компьютера типа IBM PC с жестким диском Ч IBM PC XT, Ч фирма IBM предусмотрела возможность использования нескольких операционных сис- тем, размещаемых на одном жестком диске. Для этого первый сектор каждого жестко- го диска содержит так называемую главную загрузочную запись (master boot record), содержащую таблицу разбиения жесткого диска (partition table), а также небольшую программу, осуществляющую загрузку в память и выполнение программы из начально- го сектора активного раздела (см. ниже). В таблице разбиения жесткого диска может описываться до четырех областей диска {разделов). Для каждого раздела в таблице указывается расположение начала и конца этого раздела и число секторов в разделе. У одного из разделов устанавливается при- знак активного (загрузочного), и с него при включении компьютера загружается опе- рационная система. Чтобы загрузить другую операционную систему, надо установить признак активности у другого раздела и перезагрузить компьютер. Для того, чтобы разные операционные системы и выполняемые под их управлением программы не повреждали данные в "чужих" разделах, операционные системы должны были представлять выполняемым под их управлением программам эти разделы как отдельные диски (поэтому их стали называть логическими дисками). Пользователи и прикладные программы могли даже не подозревать, что они работают не с целым дис- ком, а с его частью. А если операционная система могла работать с несколькими логи- ческими дисками, то пользователи не обязаны были знать, что на самом деле они рабо- тают не с несколькими физическими дисками, а с частями одного диска. Каждому дос- тупному логическому диску присваивается обозначение, как правило, это С:, D: и т.д. Хотя возможность использования нескольких логических дисков, по-видимому, была предназначена пользователям не DOS, а других операционных систем, эти возможно- сти стали необходимы и пользователям DOS Ч прежде всего потому, что MS DOS (до версии 4.0) поддерживала логические диски емкостью лишь до 32 Мбайт, а производи- тели научились выпускать диски большей емкости. Сначала средства поддержки не- скольких логических дисков поддерживались с помощью драйверов независимых раз- работчиков, а в версии MS DOS 3.3 они были включены в DOS. При включении поддержки логических в MS DOS логические диски не стали одно- значно привязываться к разделам диска Ч ведь разделов на диске может быть только четыре, а логических дисков может потребоваться и больше. Поэтому в DOS была включена поддержка использования лишь двух разделов диска Ч первичного раздела и расширенного раздела. В первичном разделе может находиться только один логиче- ский диск, но зато с него может загружаться операционная система (например, DOS). Расширенный раздел может содержать несколько логических дисков, но с него нельзя загрузить ОС. Windows 3.1 и Windows 95 используют ту же схему разделения диска на логические диски. Windows NT, OS/2 и другие ОС обладают более широкими воз- можностями, хотя поддерживают и все возможности DOS. Первичный раздел жесткого диска целиком отводится под один логический диск. В первом (загрузочном) секторе этого логического диска содержится небольшая про- грамма, которая загружает содержащиеся на логическом диске файлы операционной системы. Более подробно структура логического диска, принятая в файловой системе FAT (которая используется в DOS, Windows и Windows 95), описана ниже. Вторичный раздел жесткого диска имеет структуру, похожую на структуру жесткого диска в целом. Первый сектор расширенного раздела содержит так называемую вто- ричную таблицу разбиения жесткого диска (secondary partition table), которая имеет такую же структуру, как и главная таблица разбиения жесткого диска. Только в секто- ре с этой таблицей не содержится программа для загрузки и выполнения начального сектора активного раздела. Кроме того, во вторичной таблице разбиения жесткого дис- ка могут описываться только один или два раздела, причем ни для одного из них не Приложение 3. Устройство дисков и файловая система Пр01 i'l.iMMhl ЛП'- ;"з:^1-1 'II';? л^'("Х устанавливается признак активного (загрузочного) Ч ведь с расширенного раздела ОС загружаться не может. Первый из этих разделов ("первичный") описывает логический диск, а второй, если он присутствует ("расширенный"), Ч остаток диска, также имеющий структуру расширенного раздела. Таким образом, расширенный раздел явля- ется как бы матрешкой, содержащей логический диск и другую матрешку (расширенный раздел). Вложенность этих "матрешек", то есть количество логических дисков на жестком диске, ограничивается лишь тем, что DOS поддерживает не более 26 имен дисков (А:ЧZ:), причем имена А: и В: зарезервированы для дискет. Для разбиения жесткого диска на разделы и логические диски в операционной системе DOS имеется программа FDisk (см. главу 38). Эту же программу можно использовать также для просмотра информации о разделении жесткого диска на логические диски. Пользователи Windows 3.1 и Windows 95 тоже должны использовать для разбиения жесткого диска на разделы и логические диски программу FDisk. Windows NT и OS/2 имеют собственные программы для разбиения диска, хотя могут использовать и диски, обработанные программой FDisk. ПЗ. 3. Файловые системы -п(.) Э10 'акок Опрелеление Р^спрос J раненные файловые системы Файловая система FA7 Как мы узнали, информация на дисках записывается в секторах фиксированной длины, и каждый сектор и расположение каждой физической записи (сектора) на диске одно- значно определяется тремя числами: номерами поверхности диска, цилиндра и сектора на дорожке. И контроллер диска работает с диском именно в этих терминах. А пользо- ватель желает использовать не сектора, цилиндры и поверхности, а файлы и каталоги. Поэтому кто-то (операционная система или другая программа) должен при операциях с файлами и каталогами на дисках перевести это в понятные контроллеру действия: чте- ние и запись определенных секторов диска. А для этого необходимо установить прави- ла, по которым выполняется этот перевод, то есть, прежде всего, определить, как должна храниться и организовываться информация на дисках. Набор этих правил и называется файловой системой. Файловая система Ч это набор соглашений, определяющих организацию данных на носителях информации. Наличие этих соглашений позволяет операционной системе, другим программам и пользователям работать с файлами и каталогами, а не просто с участками (секторами) дисков. Файловая система определяет: Х как хранятся файлы и каталоги на диске; Х какие сведения хранятся о файлах и каталогах; Х как можно узнать, какие участки диска свободны, а какие Ч нет; Х формат каталогов и другой служебной информации на диске. Для использования дисков, записанных (размеченных) с помощью некоторой файловой системы, операционная система или специальная программа должна поддерживать эту файловую систему. Замечание Часть операционной системы, реализующая обработку операций с файлами и каталогами, иногда также называют файловой системой. Но чаще, во избежание путаницы, ее называют файловой подсистемой ОС. Поскольку на IBM PC-совместимых компьютерах информация хранится в основном на дисках, то применяемые на них файловые системы определяют организацию данных именно на дисках (точнее, на логических дисках). Мы рассмотрим четыре файловые системы Ч FAT, VFAT (усовершенствованная версия FAT), HPFS и NTFS. Файловая система, наиболее распространенная на IBM PC-совместимых компьютерах, была введена еще в начале 80-х годов в MS DOS 1.0 и 2.0. Эта файловая система дос- таточно примитивна, так как она была создана для хранения данных на дискетах. Обычно эта файловая система называется FAT, так как самой важной структурой дан- ных в ней является таблица размещения файлов на диске, по-английски Ч file alloca- tion table, сокращенно FAT. Эта таблица содержит информацию о том, какие участки (кластеры) диска свободны, и о цепочках кластеров, образующих файлы и каталоги. В файловой системе FAT имена файлов и каталогов должны состоять не более чем из 8 символов, плюс три символа в расширении имени. Каталоги представляют собой ли- нейные списки элементов, каждый из которых может описывать файл или подкаталог, либо соответствовать удаленному файлу. В элементе каталога содержится номер пер- Приложение 3. Устройство дисков и файловая система Недостатки FAT Сисгемз V<-A Т - усорершенствование FAT Файловые системы NTFS и HPFS Подцержка файловых систем вого кластера файла или подкаталога, а номера остальных кластеров можно узнать по таблице размещения файлов. Файловая система FAT поддерживает имена файлов и каталогов лишь из 8 символов, плюс три символа в расширении имени. Она приводит к значительным потерям (до 20%) дискового пространства из-за больших размеров кластеров на дисках высокой емкости. Это связано с тем, что в конце последнего кластера файла остается свободное место, в среднем равное половине кластера. А на больших дисках размер кластера в FAT может достигать 32 Кбайт. Таким образом, на диске емкостью 2 Гбайта с 20000 файлов потери составят 320 Мбайт, то есть около 16%. Наконец, файловая система FAT малопроизводительна, особенно для больших дисков, не приспособлена к многоза- дачной работе (все операции требуют обращений к таблице размещения файлов, а по- тому до завершения одной операции нельзя начинать другую) и т.д. Поэтому для операционных систем OS/2 и Windows NT были разработаны более со- временные файловые системы Ч HPFS (для OS/2) и NTFS (для Windows NT). При разработке Windows 95 фирма Microsoft решила не вводить новую файловую сис- тему, а залатать имеющуюся файловую систему FAT, позволив присваивать файлам и каталогам длинные имена. И эта цель была достигнута, правда, довольно искусствен- ным способом. Было обнаружено, что практически все прикладные программы игнори- руют элементы каталогов с совокупностью атрибутов "метка диска", "скрытый", "системный" и "только для чтения". И было решено записывать рядом с обычными элементами каталога также и элементы с данной совокупностью атрибутов, включая в эти элементы нужную информацию Ч длинное имя файла, время последнего обраще- ния к файлу и т.д. А в обычный элемент каталога записывать короткое имя в формате "8+3", автоматически сгенерированное по длинному имени, и другую положенную информацию. Этим достигается совместимость с программами, рассчитанными на DOS или Windows 3.1, Ч они могут обращаться к файлу по короткому имени. Такая усо- вершенствованная файловая система называется VFAT. Принятый в Windows 95 подход хорош тем, что позволяет использовать старые диски с файловой системой FAT Ч на них просто начинают записываться длинные имена. Но все же это решение весьма искусственное, и многие программы Ч для починки файло- . вой системы дисков, "сжатия" дисков, резервного копирования и т.д., Ч могут привес- ти к потере длинных имен на диске. К тому же все прочие недостатки файловой систе- мы FAT присущи и VFAT (а некоторые из них даже усугублены из-за того, что катало- ги должны содержать множество элементов, описывающих длинные имена). При разработке операционных систем OS/2H Windows NT были созданы новые фай- ловые системы Ч HPFS и NTFS соответственно. Обе они были ориентированы на дис- ки большого объема, содержащие множество файлов, в них приняты существенные меры по обеспечению эффективности хранения данных и контроля доступа к ним. Обе файловые системы поддерживают длинные имена файлов. На логических дисках емко- стью 1-2 Гбайта файловые системы HPFS и NTFS позволяют хранить в среднем на 10-15% больше информации, чем FAT. А доступ к файлам в них осуществляется за- метно быстрее, особенно в многозадачной среде. Так, для реализации каталогов в них используются не линейные списки, как в файловой системе FAT, а В-деревья, в ре- зультате, скажем, поиск файла в каталоге с 1000 файлами требует просмотра в сред- нем не 500 элементов каталога, как в FAT, а лишь 10Ч1 1. Разработчики HPFS старались достичь максимального быстродействия за счет изо- щренной организации хранения данных на дисках (это нашло отражение и в названии Ч сокращение HPFS означает "высокопроизводительная файловая система"). А раз- работчики NTFS, не забывая об эффективности, старались также обеспечить надеж- ность файловой системы и восстанавливаемость данных при сбоях. Для этого, в част- ности, NTFS дублирует всю критически важную информацию и обеспечивает регист- рацию всех изменений на дисках в специальном файле регистрации, причем для каж- дого изменения запоминается и способ его отмены. В результате практически при лю- бых сбоях NTFS автоматически восстанавливается, а сбои на HPFS-дисках, напротив, могут привести к очень тяжелым последствиям. NTFS также (в отличие от FAT, VFAT и HPFS) может работать с логическими дисками и файлами размером более 2 Гбайт Ч максимальный размер логических дисков и файлов там Ч4х10^ байт. Файловую систему FAT поддерживают все операционные системы: DOS, Windows 3.1, Windows 95, Windows NT, OS/2 и др. Для DOS и Windows 3.1 FAT является единст- венной поддерживаемой файловой системой. Приложение 3. Устройство дисков и файловая система 470 IOKOe "неподдерживаемая файловая система" Файловая система CDFS для компакт- дисков Файловую систему VFAT поддерживают операционные системы Windows 95 и Windows NT (начиная с версии 3.5). Кроме того, DOS, Windows 3.1 и OS/2 и боль- шинство рассчитанных на эти ОС программ могут работать с дисками VF''AT, однако при этом они будут читать и записывать только короткие имена файлов. А при выпол- нении многих служебных программ для этих ОС информация о длинных именах фай- лов может быть потеряна. Файловая система HPFS поддерживается операционной системой OS/2 и, частично, Windows NT 3.51 (последняя не поддерживает некоторые средстна разграничения дос- тупа HPFS). В Windows NT 4.0 поддержка HPFS была ликвидирована. Файловая система NTFS поддерживается операционной системой Windows NT и, час- тично, Linux. Впрочем, не исключено появление поддержки NIFS и в Windows 95, благо принципиальная возможность для этого есть. Если файловая система на диске не поддерживается данной операционной системой, то вся информация на этом диске окажется недоступной (при работе в этой операционной системе, естественно). Для таких логических дисков может быть либо вообще не на- значена буква (то есть к диску нельзя будет обратиться), либо при любом доступе к диску будет выдаваться сообщение об ошибке. Особая файловая система разработана для компакт-дисков (CD-ROM). Это оказалось необходимым, так как само физическое устройство компакт-дисков не такое, как у жестких дисков или дискет: в них информация записывается не к кольцевых дорожках. а в единственной спиралеобразной дорожке (как у аудио компакт-дисков). Эта файло вая система называется CDFS. DOS и Windows 3.1 сами по себе (без специальных драйверов) не поддерживают CDFS, то есть они не увидят дисковод для компакт-дисков, как это делается для жест- |