Операционная система MS DOS. Основные принципы хранения информации на магнитных дисках в MS DOS. Файловая система MS DOS

Каждый сектор имеет размер = 512 байт (для MS DOS) Кластер - это минимальная порция информации, которую MS DOS считывает/записывает за одно обращение диску.Кластер “содержит” только последовательно расположенные сектора(цель - увеличить ско рость обмена с диском). Размер Кластера = N*( РазмерСектора )= N * 512 байт, где N = 2,4,8 и т.д. FAT - Таблица размещения файлов НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНЫХ ДИСКАХ Магнитные диски используются как запоминающие устройства ,позволяющие хранить информацию долговременно, при отключенном питании. Для работы с Магнитными Дисками используется устройство, называ - емое накопителем на магнитных дисках(НМД). Обычно НМД состоит из следующих частей : - контроллер дисковода, - собственно дисковод, - интерфейсные кабеля, - магнитный диск Контроллер дисковода управляет обменом информацией между CPU и ОЗУ, с одной стороны, и НМД - с другой.

Контроллер дисковода вставляется в один из свободных разъемов сис - темной платы IBM PC ( MotherBoard ). Дисковод содержит головки чтения/ записи,механический привод пере-мещения головок и электронную схему для управления движением головок и чтением/записью данных.

Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием, которая вращается внутри дисковода вокруг оси.

Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства.

Магнитные Диски : жесткие(Винчестер) и гибкие(Флоппи). Накопитель на жестких магнитных дисках - НЖМД(HDD). Накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД(FDD). Винчестер(HDD) - накопитель на несъемном магнитном диске,созданный на основе спец.технологии (винчестерская технология - отсюда название). Магнитный диск Винчестера(на металлической основе) “имеет” большую плотность записи и большое число дорожек.

Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков. НЖМД типа Винчестер созданы в 1973 г. Все магнитные диски Винчестера(объединенные в пакет Дисков) - гермет-ически “упакованы” в общий кожух.

Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные !!! Магнитные головки объединены в единый блок(блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально. Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью(3600 об/мин).При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается(позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки информации и большой ско - рости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнитных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов(секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того,чтобы нумеро - вать секторы по порядку : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ... , их нумеруют так : 1 7 13 2 8 14 3 9 ... В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании секторов - отпадает.

Флоппи(FDD) (разработка фирмы IBM) - накопитель на съемном гибком магнитном диске(флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в спец.пластиковом кожухе.Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом.Флоппи-диск (в FDD) вращается внутри кожуха со ско - ростью 300 об/мин. На данный момент в IBM PC используются 2 типа FDD : 5.25' и 3.5' Дискета 5.25' заключена в гибкий пластиковый кожух.

Дискета 3.5' заключена в жесткий пластиковый кожух. HDD являются более скоростными устройствами, чем FDD. МАГНИТНЫЕ ДИСКИ Флоппи-диски(дискеты) В качестве носителя информации используется магнитная поверхность диска.Магнитная поверхность 'разбита' на дорожки(концентрические окружности, см. рис.1).Дорожки нумеруются начиная с 0-ой( макси - мальный радиус). Магнитная поверхность 'разбита' также на секторы (см. Рис.1). Секторы нумеруются начиная с 1-го.

Принято, что каждая дорожка 'разбита' на секторы.

Размер каждого сектора = 512 байт(для MS DOS). Таким образом объем дискеты : V = P * D * S * 512 (байт) где V - объем дискеты(байт), P - кол-во поверхностей дискеты(1-а или 2-е), D - кол-во дорожек на одной поверхности, S - кол-во секторов на одной дорожке. Если Дискета является системной, то ядро MS DOS размещается начиная с 0-й дорожки,как более надежной(меньшая плотность записи). Физический Адрес Сектора = Nповерхности + Nдорожки + Nсектора Рис.1 Кол-во поверхностей 'задается' при изготовлении Дискеты(может быть 1-а или 2-е). Кол-во дорожек и кол-во секторов на дорожке 'задается' при форматировании дискеты.

Форматирование дискет произ - водится Пользователем с помощью спец.программ . В табл.1 приведен перечень стандартных форматов флоппи-дисков, применяемых в IBM PC. Табл.1

Маркировка Дискет : DS - Double Side (две стороны,поверхности ), DD - Double Density (удвоенная плотность) HD - High Density (высокая плотность) ED - Extra High Density (особо высокая плотность) Если Дискета имеет маркировку DS/DD, то это значит - 360 Кб, Если Дискета имеет маркировку DS/HD, то это значит - 1200 Кб, Односторонние дискеты практически не встречаются. В случае, если по каким-либо причинам маркировки нет на дискете, то емкость дискеты можно определить косвенно по следующим признакам : 1. магнитная поверхность дискет на 1200 Кб более темная, чем у дискет на 360 Кб, 2. ободок на внутреннем центральном отверстии дискет на 360 Кб более заметен, чем у дискет на 1200 Кб.

Важнейшими характеристиками дискеты являются : - тип (5.25' или 3.5') - формат( и,соответственно,емкость ) Винчестеры Организация хранения информации на Винчестере, с точки зрения Пользователя , не сильно отличается от Флоппи-дисков.

Разница лишь в том, что количество поверхностей,дорожек и секторов значительно больше(соответственно больше и емкость). Физический Адрес Сектора = Nцилиндра + Nдорожки + Nсектора Важнейшими характеристиками Винчестера являются : - емкость(от 10 Мб до 1.2 Гб ), - быстродействие(время произвольного доступа к информации, чем меньше этот показатель, тем 'быстрее' Винчестер) (8-24 милисек ) Когда говорят (о Винчестере) 1 физический диск - имеется в виду весь пакет дисков данного Винчестера. С помощью спец.программ 1 физический диск Винчестера можно 'разбить' на несколько разделов ( логических дисков ) . ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА MS DOS Файл(по английски File ) - папка,скоросшиватель . Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации.

Совокупность средств MS DOS, обеспечивающих доступ к информации на внешних носителях называется системой управления файлами или файловой системой . Одно из понятий файловой системы MS DOS - логический диск.

Логические диски : В некотором приближении можно считать, что, 'с точки зрения' MS DOS, каждый логический диск это отдельный магнитный диск.

Каждый логический диск имеет свое уникальное имя. В качестве имени логического диска используются буквы английского алфавита от A до Z (включительно). Кол-во логических дисков, таким образом, не более 26. Буквы A и B - отведены строго под имеющиеся в IBM PC FDD. Начиная с буквы C именуются логические диски(разделы) HDD. См. Рис.3. Рис.3 В случае, если данный IBM PC имеет только один FDD, буква B пропускается(см.рис.4). Рис.4 Только логические диски A и C могут быть системными( см.тему 7.1) Файловая структура логического диска : Чтобы обратиться к информации на диске(находящейся в файле), надо знать физический адрес первого сектора( Nповерхности+Nдо - рожки+Nсектора ), общее кол-во кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера и т.д. Все это очень туманно, трудно и не нужно. MS DOS избавляет Пользователя от такой работы и ведет ее сама. Для обеспечения доступа к файлам - файловая система MS DOS организует и поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру. Элементы файловой структуры : - стартовый сектор(сектор начальной загрузки,Boot-сектор ), - таблица размещения файлов (FAT - File Allocation Table ), - корневой каталог( Root-Directory ), - область данных(оставшееся свободным дисковое пространство) Эти элементы создаются спец.программами (в среде MS DOS) в процессе инициализации диска. Рис. 5 Стартовый сектор(сектор начальной загрузки,Boot-сектор ) : Здесь записана информация, необходимая MS DOS для работы с диском : - идентификатор OS(если диск системный), - размер сектора диска, - кол-во секторов в кластере, - кол-во резервных секторов в начале диска, - кол-во копий FAT на диске(стандарт - две), - кол-во элементов в каталоге, - кол-во секторов на диске, - тип формата диска, - кол-во секторов в FAT, - кол-во секторов на дорожку, - кол-во поверхностей, - блок начальной загрузки OS, За стартовым сектором располагается FAT . FAT(таблица размещения файлов) : Область данных диска ( см.выше ) представлена в MS DOS как последо - вательность пронумерованных кластеров. FAT - это массив элементов, адресующих кластеры области данных диска.

Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT. Элементы FAT служат в качестве цепочки ссылок на кластеры файла в области данных. FAT - крайне важный элемент Файловой Структуры !!! Нарушения в FAT могут привести к ПОЛНОЙ или ЧАСТИЧНОЙ потери информации на ВСЕМ логическом диске !!! Именно поэтому, на диске хранится две копии FAT. Существуют спец.программы , которые контролируют состояние FAT и исправляют нарушения. Корневой Каталог : Это определенная область Диска,создаваемая в процессе инициализации (форматировании) Диска, где содержится информация о файлах и каталогах, хранящихся на Диске.

Корневой Каталог ВСЕГДА существует на отформатированном Диске! На одном Диске ВСЕГДА бывает только ОДИН Корневой Каталог . Размер Корневого Каталога для данного Диска - величина фиксированная, поэтому максимальное кол-во 'привязанных' к нему файлов и других (дочерних) каталогов ( ПодКаталогов ) - строго определенное. Каталоги( ПодКаталоги ) : Каталог - это определенное место на диске(в области данных диска), где содержится информация о файлах и ПодКаталогах , 'привязанных' к данному Каталогу. MS DOS поддерживает иерархическую структуру каталогов(древообразную), см. рис.6. Рис.6 В отличие от Корневого Каталога, остальные каталоги( ПодКаталоги ) создаются с помощью спец.команд MS DOS(внутренних). Основная цель такой структуры каталогов - организация эффективного хранения большого кол-ва файлов на диске. КАЖДЫЙ Каталог(кроме корневого) 'имеет' 'родителя', т.е. другой Каталог, к которому 'привязан' данный Каталог. MS DOS рассматривает каждый Каталог(кроме корневого), как файл.

Термин 'привязан' иногда заменяется термином 'зарегистрирован'. Файлы : Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации. Файл ВСЕГДА 'привязан' к какому-либо Каталогу(в том числе, может быть 'привязан' и к корневому каталогу), см. рис. 7. Рис.7 Идентификация Логических Дисков,Каталогов и Файлов : Идентификация Логических дисков, Каталогов, Файлов осуществляется на базе имен. ВНИМАНИЕ !!! Файловая система MS DOS НЕ допускает, чтобы были Логические Диски,Каталоги,Файлы с одинаковыми ИДЕНТИФИКАТОРАМИ !!!. В качестве имени логического диска используется одна из букв латинского алфавита(A..Z). Каждый Файл или Каталог(кроме корневого) имеет ПОЛНОЕ имя. ПОЛНОЕ Имя Файла(Каталога),кроме корневого, состоит из следующих частей(рис.8) : - имя логического диска(A..Z), - символ-разделитель(двоеточие) “ : ”, - символ,идентифицирующий корневой каталог - ' ' ( Слэш ), - перечень “родительских” каталогов(разделенных символом ' '), - собственно имя файла(каталога), Собственно имя файла(каталога) состоит из : - имя, - символ-разделитель(точка) “.”, - расширение имени файла “Имя логического диска”+”двоеточие”+”идентиф.корневого каталога” + ”весь перечень имен родительских каталогов” = маршрут доступа к файлу (каталогу). Максимальное кол-во символов в ПОЛНОМ имени файла = 78, Максимальное кол-во символов в имени файла = 8, Максимальное кол-во символов в расширении имени файла = 3, Расширение НЕ обязательно т.е. может и НЕ присутствовать (в этом случае точка тоже отсутствует). Рис.8 Таким образом размер собственно имени файла НЕ превышает 12 символов ! В ПОЛНОМ имени файла разрешается использовать только следующие символы : A-Z 0-9 $ & # `~ ( ) - % ! _ ^ В ПОЛНОМ имени файла запрещается использовать все остальные символы !!! ЗАПРЕЩАЕТСЯ В ПОЛНОМ имени файла использовать ПРОБЕЛ !!! Примеры допустимых имен файлов : Format.com Read.me MyFyle.txt 28-03-96.doc 123.45 Примеры НЕ допустимых имен файлов : 123456789.txt aa?.doc 35*.? It.F.doc . txt Использование расширений : Файлы,хранящиеся на диске, с точки зрения файловой системы MS DOS,которая выступает в роли зав.складом (который ничего не понимает в устройстве и назначении различных вещей,хранящихся на складе),вообще говоря,представляют собой “некоторое сборище информации”.На самом деле файлы, в зависимости от информации которая там хранится, могут иметь различное назначение : данные, программы, драйверы, настроечные файлы и т.д.

Расширения имени файла - не обязательный, но очень важный компонент. Он используется для разделения файлов по отдельным категориям( данные,программы,драйверы и т.д.). В MS DOS есть перечень предопределенных(и наиболее часто встречающихся ) расширений файлов.В Табл.2 приведен их НЕ полный перечень. Табл. 2