Добавил:
ilirea@mail.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
69
Добавлен:
22.08.2018
Размер:
202.24 Кб
Скачать

14

Лекция 4

Основы файловой организации данных. Файловый менеджер Total Commander

Основные понятия файловой системы. Файлы и каталоги. Краткая характеристика и особенности файловых систем FAT и NTFS. Логические диски, имена ВЗУ. Атрибуты файлов. Путь к файлу. Стандартные типы файлов. Групповые имена файлов. Каталог. Папки, документы и ярлыки в ОС MS Windows. Файловые операции. Назначение и функциональные возможности файлового менеджера Total Commander (TC). Основы пользовательского интерфейса в среде TC. Основные настройки конфигурации TC. Файловые операции в среде TC.

  1. Физическое устройство и принципы функционирования накопителей на магнитных дисках

В качестве внешних запоминающих устройств (ВЗУ), персональных компьютерах (ПК) в настоящее время массово используются в основном накопители на гибких (НГМД) и жестких магнитных дисках (НМД), а так же накопители на оптических дисках (НОД).

НГМД и НМД представляют собой устройства для чтения информации с магнитных носителей или записи на них информации. НОД является устройством для чтения информации с компакт-дисков. Физически любой накопитель представляет собой совокупность следующих устройств:

1)Двигателя, задающего вращение магнитного или оптического диска;

2) Системы для считывания/записи информации;

3) Системы позиционирования, предназначенной для прецизионной установки системы считывания/записи на определенный участок поверхности диска.

Рассмотрим более подробно физическую структуру накопителей на магнитных дисках (гибких, жестких и магнитооптических). В устройствах данного типа носителем информации является один или несколько дисков (дискета, как правило, имеет один диск, жесткий (винчестерский) диск состоит из нескольких дисков (в просторечии - блины), насаженных на общую ось вращения (шпиндель). Диск изготовлен из синтетического материала (дискета) или из аллюминия или стекла (винчестерские диски), каждоя сторона которого имеет кольцеообразную рабочую поверхность, покрытую тонким слоем ферромагнитного материала, сохраняющего длительное время остаточную намагниченность. Сверху пластины диска располагается защитное покрытие из тефлона (дискета) или алмазоподобного графита (жесткие диски). Защитное покрытие предохраняет рабочую поверхность и систему записи/ считывания от разрушения при их случайном соприкосновении.

В НГМД диск вращается двигателем только при операциях чтения/записи, скорость вращения - 360 об/мин. В винчестерских дисках вращение осуществляется постоянно при условии, что на двигатель подается электропитание. Скорость вращения современных винчестерских дисков имеет следующие стандарты:5400, 7200, 10000, 12000 и 15000 об/мин.

Для каждой рабочей поверхности магнитного диска имеется магнитная головка чтения/записи, которая перемещается вдоль радиуса диска с помощью системы позиционирования. В НГМД магнитные головки при чтении/записи соприкасаются с рабочей поверхностью дискеты, в винчестерских дисках магнитные головки имеют высоту зазора порядка 10-15 нм.

Для снижения стоимости винчестерских дисков в расчете не единицу хранения информации необходимо повышать их емкость. Повышение емкости требует уменьшения размера частиц в магнитном покрытии, уменьшения толщины защитного и магнитного слоев, толщины пластин и зазора между диском и магнитными головками, повышения чувствительности магнитных головок. Уменьшение размеров намагниченного участка определяется размерами частиц в магнитном покрытии диска и имеет предел, начиная которого теряются магнитные свойства намагниченного участка – участок с ферромагнитного состояния переходит в парамагнитное. Парамагнитный предел ограничивает достижимый уровень плотности записи. В настоящее время таким пределом считается величина, равная 300 Гбайт/кв. дюйм. Такая высокая плотность записи возможна при переходе от горизонтального способа записи к вертикальному (направление намагничивания перпендикулярно пластине) и применении новых туннельных магниторезистивных головок.

Реально достигнутые в промышленности плотности записи в настоящее время достигают 20 Гбайт/ кв. дюйм (30 Гбайт на 3,5 дюймовую пластину), стоимость в расчете на 1 Мбайт записи составляет около цента.

Так как винчестерский диск может содержать несколько пластин, то максимальное количество пластин в жестком диске определяет максимальную емкость диска. Количество пластин в жестком диске определяется типом интерфейса диска – «винчестеры» со SCSI-интерфейсом способны содержать 10-12 пластин, интерфейсATAмаксимально поддерживает диски с 4 пластинами. Чем меньше пластин (и соответственно магнитных головок), тем дешевле получается винчестерский диск. Поэтому производители жестких дисков с целью уменьшения стоимости (особенно массовых моделей) стремятся к увеличению плотности записи, чтобы свести количество пластин и магнитных головок к минимуму. Жесткие диски последних поколений для массовых ПК с интерфейсомATAимеют плотность записи 20-30 Гбайт/пластину. Жесткие диски с интерфейсомSCSCI, для которых приоритетными является надежность и скорость доступа, имеют несколько меньшие емкости – 18 Гбайт/пластину.

Дорожки и секторы.Чтение и запись информации на диск производится только при определенном фиксированном положении головки чтения/записи, поэтому рабочая поверхность диска разбивается на концентрические кольцевые поверхности диска, называемыедорожками. Совокупность дорожек на различных пластинах винчестерского диска, расположенных на одном расстоянии от оси вращения, называетсяцилиндром. Количество дорожек (цилиндров) на дискете составляет от 40 до 80, на жестком диске количество цилиндров может быть более тысячи. В пределах дорожки информация записывается в блоки фиксированной величины (обычно 512 байт). Такие блоки называютсясекторамиили физическими записями. При операции записи информации или считывания сектор записывается или считывается целиком. На каждой дорожке, как правило, не зависимо от ее расположения относительно оси вращения находится одинаковое количество секторов. Таким образом, рабочая поверхность, номер цилиндра и сектора представляют набор координат в своеобразной системе координат, которые определяют положение на диске блока информации.

Несколько расположенных смежно секторов образуют кластер – единицу хранения информации на диске (не может быть информации меньше чем файл и файл не может занимать места на диске меньше, чем один кластер). Все кластеры в пределах одного диска имеют одинаковый размер.

Интерфейсы винчестерских дисков.В настоящее время для НМД используются интерфейсыATAиSCSI. Рассмотрим краткие их характеристики.

  • ATA(Advanced Drive Attachment)– 16-разрядный параллельный интерфейс, который иногда называют интерфейсомIDE(IntegratedDriveElectronics).ATA-интерфейс возник вместе в жесткими дисками и первоначально обеспечивал скорость передачи данных 3,3 Мбайт/с. Под управлениемATA-интерфейса первоначально передача данных осуществляется в двух режимах: 1)PIO(ProcessorInput/Output) - через МП; 2)DMA(DirectMemoryAccess) – посредством прямого доступа к памяти. Появившиеся в последнее время новые режимы передачи данных основаны наDMA- способе, так как режимPIOприводит к излишней нагрузке на МП. Скорость передачи за время существования данного интерфейса многократно удваивалась и в настоящее время существуют следующие стандарты:

    • 33 Мбайт/с (ATA33, официальное название интерфейсаATA/ATAPI-4);

    • 66 Мбайт/с (ATA66, официальное название интерфейсаATA/ATAPI-5);

    • 100 Мбайт/с (ATA100, официальное название интерфейсаATA/ATAPI-6).

По мнению специалистов, ATA100 будет последним шагом, на котором параллельныйATA-интерфейс и закончит свою историю так дальнейшее увеличение частоты передачи параллельного интерфейса (уATA100 она равняется 25 МГц) вызывает плохо преодолимые трудности (возникающие шумы и помехи на таки больших частотах приводят к искажению данных). УATA66 иATA100 данные проблемы решались за счет введения специальной системы контроля ошибок (CRC–CyclicRedundancyCheck) и использования вместо 40-жильного кабеля кабель 80-жильный, в котором дополнительные 40 линий заземлялись и применялись для экранирования 40 сигнальных линий). На более высоких частотах этих мер становится недостаточно. Поэтому для удовлетворения как потребностей в пропускной способности сегодняшнего дня, так и ближайшего будущего приняторешение в переходе от параллельного ATA к последовательному.

В настоящее время такой последовательный интерфейс разработан и получил название SerialATAи полное одобрение лидеров в области компьютерной индустрии. Первое поколениеSerialATAбудет иметь скорость передачи данных150 Мбайт/с, в перспективе скорости возрастут до300 Мбайт/си более. ИнтерфейсSerialATAпредназначен для подключения внутренних устройств и максимальная длина кабеля составит не более 1 м (у параллельногоATAона равнялась 0,45 м); в кабеле 7 жил (4 для приема и передачи данных и 3 заземляющих провода); разъем соединительного кабеля очень мал и подходит как для подключения обычных 3,5-дюймовых дисков, так для малогабаритных на 2,5 дюйма; электрическое питание подается на винчестерский диск через отдельный 5-контактный разъем. КонтроллерSerialATAпредназначен для подключения 2 устройств, каждого отдельным кабелем.

  • SCSI (Small Computer System Interface)- параллельный интерфейс, который, в отличие от параллельногоATA, не исчерпал своих возможностей в настоящее время.SCSI-интерфейс продолжает обеспечивать приемлемую скорость передачи данных при разумных ценах и имеет потенциал для будущего. Рост производительностиSCSI-интерфейса осуществлялась за счет увеличения тактовой частоты передачи данных. На первых порах тактовая частота увеличивалась в 2 раза для каждой новой версии:

    • SCSI-1– 5 МГц (5 Мбайт/с, ширина шины 8 бит);

    • SCSI-2(FastSCSI) –10 МГц (10 Мбайт/с, ширина шины 8 бит);

    • SCSI-2(FastSCSI) –10 МГц (20 Мбайт/с, ширина шины 16 бит);

    • Ultra SCSI– 20 МГц (20 Мбайт/с, ширина шины 8 бит);

    • Ultra SCSI– 20 МГц (40 Мбайт/с, ширина шины 16 бит);

Для дальнейшего увеличения частоты понадобилось перейти на новый так называемый низковольтный дифференциальный способ передачи данных – LVD(LowVoltageDifferential).

Первой версией на основе LVD-технологии стал стандартUltra2 SCSI– 40 МГц (80 Мбайт/с, ширина шины 16 бит). Следующий шаг в развитии стандарта –Ultra3 SCSI (Ultra 160 SCSI)– 40 МГц (160 Мбайт/с, ширина шины 16 бит). И хотя в настоящее время данный стандарт является доминирующим вSCSI-интерфейсе для НМД, однако начинается внедрение следующей версииUltra 320 SCSI – 80 МГц ( 160 Мбайт/с). Следующим шагом в развитии данного интерфейса станет стандартUltra 640 SCSI, обеспечивающий скорость передачи 640 Мбайт/с.

Ведущие производители НГМД.

Винчестерские диски с интерфейсом АТА на 3,5 дюйма для настольных ПК и с интерфейсом SCSIдля серверов, а так же 2,5 дюймовые диски для ноутбуков с АТА-интерфейсом в настоящее время выпускают лишь две фирмыIBMиFujutsu. Остальные производители (Seagate,Quantum,WesternDigital,Maxtor,Samsung) предлагают только 3.5-дюймовые диски. Причем продукцияSeagateиQuantumохватывает все секторы рынка и выпускается как сATA-, так и соSCSI-интерфейсом.WesternDigitalв настоящее время ушла с рынкаSCSI- винчестеров и сконцентрировалась на производстве жестких дисков с АТА-интерфейсом. ФирмыMaxtorиSamsungпроизводят только АТА-диски.

Крупнейшим производителем жестких дисков в настоящее время является фирма Seagate.Но уже сегодня есть основания предполагать, что в ближайшее время ей придется уступить пальму первенства фирмеMaxtor, которая после приобретения фирмыQuantumстанет крупнейшим мировым производителем жестких дисков.

Соседние файлы в папке информатика