6.Кэширование диска. Виды кэша. (Кэш считывания, кэш со сквозной записью, кэш с отложенной записью и элеваторный кэш).

Дисковый кэш представляет собой хранилище данных, считываемых или записываемых на диск, предназначен для ускорения операции считывания записей.

Дисковый кэш ускоряет обмен информацией между HDD и ОЗУ. Размер кэша не является определяющим при оценке его организации обмена данными с кэша более важна для повышения быстродействия диска.

Дисковый кэш бывает программный и аппаратный.

Программный кэш – программа, имитирующая работу аппаратного кэша и использующая блок основной оперативной памяти.

Аппаратный кэш – запоминающее устройство в контроллере диска, в котором можно хранить информацию для передачи в ОЗУ или на диск.

Аппаратный кэш дороже, в компьютере может быть или аппаратный, или программный кэш, или оба сразу. При наличии обоих ускорение незначительное.

При выключении питания или зависании компьютера аппаратный кэш обязательно запишет имеющуюся в нем информацию, а программный – нет.

Размер кэша может быть: 64 кб, 256кб, 514кб, 2Мб, 4Мб и т.д.

Разновидности кэша:

1) Кэш считывания – размер 32кб – 16Мб. При поступлении запроса контроллер обращается к КЭШу, если информация не обнаружена, то он обращается к диску и считывает с него. При считывании с диска, найденная информация записывается в кэш. При кэш – попадании 90%, быстродействие компьютера увеличивается в 10 раз.

2) Кэш со сквозной записью – ускоряет запись на диск за счет выделения части кэша для хранения последней записанной информации, остальная часть кэша используется для считывания и работает точно так же, как кэш считывания.

Данный вид самый распространенный, ускоряет процесс и считывания, и записи.

Улучшенный кэш со сквозной записью – применяется для больших дисков, имеет улучшенный способ управления кэш-памятью. При записи за один проход головки адреса данных сортируются.

3) Кэш с отложенной записью – совершенно другая организация контроллера, чем у кэша со сквозной записью. Контроллер не записывает информацию, а записывает ее позже при готовности, задержка до двух секунд. При записи информация попадает в буфер контроллера и накапливается там до заполнения буфера, и только после этого одной операцией записывается на диск. При считывании данный вид кэша работает как обычно, а при записи дает максимальное ускорение, ускоряя даже первую операцию.

4) Элеваторный кэш – максимально ускоряет дисковые операции, относится к разновидности кэша с отложенной записью. Все данные в КЭШе накапливаются в порядке нумерации цилиндров, и данные размещаются в том виде, в каком будут записываться на диск

7.Форматирование жесткого диска. Физическое форматирование. Организация разделов на жестком диске.

Форматирование жесткого диска происходит в три этапа:

- физическое форматирование;

- организация разделов;

- логическое форматирование.

Физическое форматирование выполняет контроллер, форматируется с внутреннего цилиндра, выполняется по дорожкам, можно отформатировать конкретную дорожку или весь диск. Только при форматировании низкого уровня контроллер записывает заголовки секторов, области данных, соответствующие коды ЕСС. Повторное форматирование низкого уровня уничтожает результаты предыдущего форматирования. Физическое форматирование все контроллеры выполняют по-разному. Контроллеры отличаются друг от друга:

1. способом вычисления ЕСС;

2. методом расположения флажка дефектного сектора;

3. разной информацией в заголовке сектора;

4. местом нахождения сектора, цилиндра, головки.

Физическое форматирование для гибких дисков всеми контроллерами выполняется одинаково.

Таблица параметров жесткого диска содержит:

- число секторов;

- число цилиндров;

- максимальную длину ошибок, которые могут исправлять коды ЕСС;

- число повторов считываемых дефектных участков;

- номер сектора, с которого начинается предкомпенсация.

Гибкие диски разделов не имеют.

Разбиение на разделы подразумевает деление винчестера на части, в которых можно хранить файлы. Компьютер не может использовать эти разделы без специальной вводной секции на диске. Она находится в начале диска (нулевой цилиндр, первый сектор) и содержит главную загрузочную запись (MBR).

Эта односекторная программа называется таблицей разделов. В самом конце диска имеется еще две специальные части:

- диагностический цилиндр;

- секретный цилиндр.

При организации разделов создаются три основные секции:

1. главная загрузочная запись;

2. средняя часть;

3. диагностический цилиндр + секретный цилиндр.

Главная загрузочная запись или таблица разделов содержит таблицы данных, которые определяют области (разделы), на которые разбито все дисковое пространство.

Содержит программу, которая считывает эту таблицу, переходит к правильному разделу и загружает с самого начала раздела другую загрузочную запись. Если этот раздел является загрузочным разделом DOS, то программа раздела загрузки идентична программной части загрузочного сектора любого диска DOS.Если же этот раздел UNIX, то загрузочный сектор содержит стандартную программу загрузки UNIX.

В старых винчестерах главная загрузочная запись занимала один сектор, в современных – нулевую дорожку.

Первый раздел на дисках (нулевой цилиндр, первая головка, первый сектор), только некоторые контроллеры жестких дисков используют это «пропадающее» пространство. Некоторые из них содержат параметры жестких дисков, некоторые антивирусные программы хранят здесь копию MBR и при повреждении вирусом главной загрузочной записи имеют возможность восстановить ее. Если эта часть дорожки используется, туда можно поместить что угодно.

Данные в таблице разделов находятся ближе к концу, программа занимает примерно первую половину сектора.

Большая часть диска находится между главной загрузочной записью и диагностическим цилиндром. Это пространство можно воспринимать как один или разбить на 2-4 раздела. Таблица разделов показывает начальный и конечный адрес (цилиндр, головка, сектор) для каждого раздела, еще она показывает для каждого раздела операционную систему, которая организовывает форматирование высокого уровня, и показывает, какой из разделов является активным (загрузочным). В каждом разделе есть своя операционная система.

Диагностический цилиндр (инженерный) – один полный цилиндр, последний или предпоследний у шпинделя. Он предназначен для тестов без изменения данных, хранимых в остальной части диска.

Секретный цилиндр – если он есть, то в нем размещаются параметры накопителя (при накопителях SCSI и АТА наличие секретного цилиндра обязательно). Средняя часть диска предназначена для пользователя, а остальные называются служебными.

Загрузочный раздел состоит из одного раздела. Первый байт в каждой строке таблице разделов называется флажком загрузки, только один из четырех таких байтов может быть не нулевым, такой байт содержит 80h и показывает активный раздел. При загрузке ПК этот флажок сообщает программе MBR, к какому разделу обращаться за программой загрузки сектора