Форматирование диска

Форматирование диска — процесс разметки устройств хранения или носителей информации: жёстких дисков, дискет, устройств хранения на основе флеш-памяти, оптических носителей и др. Существуют разные способы этого процесса.

Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например структур файловой системы. При этом, вся находящаяся на носителе информация теряется или уничтожается. В процессе форматирования также может проверяться целостность носителя.

Форматирование жесткого диска включает в себя три этапа:

1.Форматирование диска на низком уровне (низкоуровневое форматирование). При этом процессе на жестком диске создаются физические структуры: дорожки, сектора, цилиндры, управляющая информация. Этот процесс выполняется на накопителях, которые не содержат еще никакой информации.

2.Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объем винчестера на логические диски (C, D, и т.д.). Этим обычно занимается операционная система, и метод разбиения сильно зависит от операционной системы.

3.Высокоуровневое форматирование. Этот процесс также контролируется операционной системой и зависит как от типа операционной системы, так и от утилиты, используемой для форматирования. Процесс записывает логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начало диска. При форматировании высокого уровня операционная система создает структуры для работы с файлами и данными. В каждый раздел (логический ) заносится загрузочный сектор тома (Volume Boot Sector — VBS), две копии таблицы размещения файлов (FAT) и корневой каталог (Root Directory). С помощью этих структур операционная система распределяет дисковое пространство, отслеживает расположение файлов и даже "обходит", во избежание проблем, дефектные участки на диске.

Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном же — сначала производится верификация (проверка) поверхности накопителя, а уже потом производится запись таблицы файловой системы.

В случае с жесткими дисками, format.com выполняет только высокоуровневое форматирование. Низкоуровневое форматирование выполняется заводом-изготовителем или специальным программным обеспечением. В отличие от высокоуровневого форматирования, создания разделов и файловой структуры — низкоуровневое форматирование — означает базовую разметку поверхностей дисков.

Низкоуровневое форматирование

Низкоуровневое форматирование — это процесс нанесения информации о позиции дорожек и секторов, а также запись служебной информации. Когда в первый раз запускается процесс низкоуровневого форматирования винчестера, пластины жесткого диска пусты, т.е. не содержат абсолютно никакой информации о секторах, дорожках и т.п..

Старые жесткие диски имели одинаковое количество секторов на треках (дорожках) и не имели встроенных контроллеров, так что низкоуровневым форматированием занимался внешний контроллер жесткого диска, и единственной нужной ему информацией было количество дорожек и количество секторов на них. Используя эту информацию, внешний контроллер мог отформатировать жесткий диск. Современные жесткие диски имеют сложную внутреннюю структуру, включая изменение количества секторов на дорожке при движении от внешних дорожек к внутренним.

Практически во всех накопителях IDE и SCSI используется так называемая зонная запись с переменным количеством секторов на дорожке. Дорожки, более удаленные от центра, а значит, и более длинные содержат большее число секторов, чем близкие к центру. Один из способов повышения емкости жесткого диска — разделение внешних цилиндров на большее количество секторов по сравнению с внутренними цилиндрами. Теоретически внешние цилиндры могут содержать больше данных, так как имеют большую длину окружности. Однако в накопителях, не использующих метод зонной записи, все цилиндры содержат одинаковое количество данных, несмотря на то что длина окружности внешних цилиндров может быть вдвое больше, чем внутренних. В результате теряется пространство внешних дорожек, так как оно используется крайне неэффективно .

При зонной записи цилиндры разбиваются на группы, которые называются зонами, причем по мере продвижения к внешнему краю диска дорожки разбиваются на все большее число секторов. Во всех цилиндрах, относящихся к одной зоне, количество секторов на дорожках одинаковое. Возможное количество зон зависит от типа накопителя; в большинстве устройств их бывает 10 и более . Еще одно свойство зонной записи состоит в том, что скорость обмена данными с накопителем может изменяться и зависит от зоны, в которой в конкретный момент располагаются головки. Происходит это потому, что секторов во внешних зонах больше, а угловая скорость вращения диска постоянна (т. е. линейная скорость перемещения секторов относительно головки при считывании и записи данных на внешних дорожках оказывается выше, чем на внутренних).

Метод зонной записи был принят производителями жестких дисков, что позволило повысить емкость устройств на 20-50% по сравнению с накопителями, в которых число секторов на дорожке является фиксированным. Сегодня зонная запись используется почти во всех накопителях IDE и SCSI.

Также современные накопители используют технологию "невидимых" плохих секторов, т.е. могут незаметно для пользователя и системы автоматически пропускать плохие сектора. Для низкоуровневого форматирования жестких дисков, имеющих интерфейс SCSI желательно использовать программу форматирования, поставляемую вместе с этим жестким диском.

Жесткие диски, имеющие интерфейс IDE, поставляются уже отформатированными и не нуждаются в проведении процедуры форматирования низкого уровня.

Высокоуровневое форматирование

После завершения процесса низкоуровневого форматирования винчестера, мы получаем диск с дорожками и секторами, но содержимое секторов будет заполнено случайной информацией. Высокоуровневое форматирование — это процесс записи структуры файловой системы на диск, которая позволяет использовать диск в операционной системе для хранения программ и данных. Высокоуровневое форматирование выполняется после процесса разбивки диска на разделы, даже если будет использоваться только один раздел во весь объем накопителя. В современных операционных системах процесс разбиения винчестера на разделы и форматирования может выполняться как в процессе установки операционной системы, так и на уже установленной системе, используя графический интуитивно понятный интерфейс. Например, в случае Windows XP, это можно сделать следующим образом: Щелкнуть правой кнопкой на значке «Мой компьютер» и выбрать «управление», затем, раскрыв вкладку «Запоминающие устройства» выбрать пункт «Управление дисками», после чего можно разбивать, форматировать, переразбивать разделы жесткого диска. Однако следует помнить, что изменения, внесенные как в разбивку диска, так и в форматирование, ведут к потере данных, находящихся на изменяемом диске.

Различие между высокоуровневым и низкоуровневым форматированием очень огромно. Нет необходимости производить низкоуровневое форматирование для стирания информации с жесткого диска т.к. высокоуровневое форматирование подходит для большинства случаев. Оно перезаписывает служебную информацию файловой системы, делая винчестер чистым, однако, сами файлы при этом процессе не стираются, стирается только информация о местонахождении файла. Т.е. после высокоуровневого форматирования винчестера содержавшего файлы, мы будем иметь чистый диск, свободный от каких-либо файлов, но, используя различные способы восстановления данных, можно добраться до старых файлов, которые были на диске до его форматирования. Единственным условием успеха в восстановлении данных является то, что файлы на диске перед форматированием не должны были быть фрагментированы.

Разбиение на разделы

Разбивать винчестер необходимо для создания несколько логических дисков. Разбивать жесткий диск нужно и для того, чтобы несколько операционных систем поместить на одном компьютере и для удобства пользователя, чтобы постоянно не перегружать операционную систему. На сегодняшний день существуют различные способы разбиения винчестера. Чтобы это сделать нужно:

• Создать основной раздел С:\ для размещения операционная система, прикладные программы;

• Создать раздел D:\ для хранения пользовательских файлов. Если компьютером пользуется второй пользователь, создать диск Е:\.

В настоящее время операционная система и BIOS могут управлять дисками любого объема, но желательно всем пользователям ПК разбивать диск на несколько логических разделов. Если делаете переустановку операционной системы, форматируете диск С, то вы можете сохранить пользовательские файлы; Как правило все вирусные атаки, а также и хакерские направлены в основном на операционную систему, на диск С, переустановив программу, вы сохраняете все свои файлы.

Для того чтобы разбить диск на логические разделы существует множество программ. Из них можно рекомендовать такие как: Disk DirectorSuite и PartitionMagic (Power Corporation). Они помогут провести данную операцию без какой-либо потери данных пользователя.

Подготовка к разбиению на разделы и форматированию жесткого диска

Прежде чем разбивать на разделы и форматировать жесткий диск, выполните описанные далее действия.