Počítač - Disk 

   Home   Hledání   Autor...         Aktualizace 18.11.2005.
Konstrukce, struktura a základní uspořádání pevného disku. Více o verzi software, hardware, licenci a těchto www ve volbě "Autor...".

Konstrukce a struktura disku

S rozvojem VT a nutností trvale uchovávat data i po vypnutí PC byly vytvořeny tzv. vnější paměti. V počátku se jimi staly pružné přenosné kotouče - diskety - floppy disky - FD. Ty byly později úspěšně nahrazeny trvale v PC zabudovanými velkokapacitními pevnými disky - hard disky HD.

Konstrukčně jde o podobu gramofonu. Otáčející se kotouček je čten a je na něho zapisováno pomocí hlavičky umístěné na vysunovatelném rameni. Čtení či zápis pracuje na principu elektromagnetického čtení / zápisu obdobně jako nahrávání zvuku na kazety / pásky. Oproti gramofonu je největším rozdílem záznam v soustředných kruzích - né ve spirále. Spirálu naopak používají dnešní moderní CD a DVD disky, na které se data spirálou od středu nahrávají.

Záznamový kotouč FD je rozdělen na několik soustředných kruhů - stop. Každá stopa je rozsekána na několik stejně dlouhých úseků - sektorů. Délka sektorů směrem od středu kotouče je na každé stopě vždy delší - nulová ve středu a nejdelší na obvodu. Každý takový sektor slouží k uložení 512 By, ať již u středu nebo na obvodu diskového kotouče. Ještě je nutno uvést, že kotouč má 2 strany - povrchy.
HD je konstrukčně stejný jako FD. Pouze je na jedné ose nad sebou umístěno více kotoučů - ploten obsluhovaných hlavičkymi na každé straně plotny se společně spřaženými rameny. Celý komplet ploten a hlaviček je vzduchotěsně uzavřen. U HD stopy umístěné přesně nad sebou vytvářejí pomyslný válec nazývaný cylindr.

Obrázek č.1 - KONSTRUKCE A STRUKTURA DISKU

[ Obr_konstrukce_disku ]

Popis k obrázku č.1       PL 1-3 - 3 plotny disku. PV 1-6 - 6 povrchů ( 6 čtecích hlaviček ) na 3 plotnách. STO 1 - 1.stopa na 1.povrchu. STO 2 - 2.stopa na 1.povrchu. SEK 1 - 1.sektor na 1.stopě na 1.povrchu. SEK - sektor na 2.stopě na 1.povrchu. CYL - cylindr z 1.stop ze všech 6 povrchů.

Celý shora popsaný způsob mapování prostoru disku je na disk zaznamenán v továrně při výrobě disku procesem zvaným formátování na nejnižší úrovni, low-level format, či-li fyzické formátování. Adresace takto označeného prostoru je pak jednoznačně určena 3 fyzickými parametry - sektor / stopa / povrch. Lze užít i takzvané logické sektory, předurčené právě oněmi 3 parametry. Logické adresování pak začíná od obvodu kotouče takto : 1.logický sektor je fyzicky umístěn na 1.sektoru 1.stopy 1.povrchu ( pozor - značí se 1,0,0 - sektor, stopa, povrch ). Následují další sektory této stopy a povrchu 2.logický sektor 2,0,0 a 3.logický sektor 3,0,0... Po nich následují sektory na dalším povrchu - fyzicky zahájeno na 1,0,1 ... poté stejně na dalším povrchu 1,0,2... Až po vyčerpání všech povrchů se vstupuje na druhou stopu ( stále bráno od obvodu kotouče směrem ke středu ) opět prvního povrchu a prvního sektoru nyní druhé stopy, tedy 1,1,0 fyzicky první sektor, druhá stopa, první povrch a dále 2,1,0 a 3,1,0...

Rozdělení disku

Z výrobní továrny je každý disk předpřipraven, low-level formátovan. Pro jeho další použití v PC se ale musí udělat ještě jedna úprava. Ta jednorázově proběhne při instalaci OS. Každý OS si prostor disku logicky uspořádá svým konkrétním způsobem. Takové uspořádání pak určuje způsob ukládání - organizaci všech dat - souborů daného OS a nazývá se souborový systém.

Na disku se na začátku instalace OS vyčlení pomocí vhodného instalačního SW oblast běžně zvaná oddíl. Většinou bývá vytvořen jeden oddíl po prostoru celého disku. Oddílů lze ale z různých důvodů vytvořit i více. Jeden oddíl, ale pouze jen jeden, by měl být označen pomocí příznaku aktivního oddílu. Přiznak aktivní - bootable flag označuje ten oddíl, ze kterého bude spuštěn zavaděč OS.

Informace o počtu, velikosti, umístění a příznaku aktivního oddílu jsou uloženy jako tabulka oddílů - partition table na úplný začátek disku do hlavní systémové oblasti disku. Zde existuje hlavní zaváděcí sektor - master boot sector - MBS, který nese hlavní primární zavaděcí záznam MBR - master boot record. MBR začíná na 1.sektoru, 1.stopy, 1.povrchu - většinou značeno 1,0,0.

Do MBR je při instalaci OS zároveň nahrán ještě malý systémový zavaděč. Systémový zavaděč odpovídá konkrétnímu instalovanému OS a leží v MBR přímo za tabulkou oddílů. Za celým MBR již následuje prostor samotných oddílů. Každý oddíl má pak ve svém 1.sektoru místo pro tzv. sekundární zaváděcí záznam daného oddílu. Tento záznam ale nebývá vždy využit. A za tímto záznamem následuje již jen prostor pro ukládání dat.

Po předchozím rozdělení disku je každý vzniklý oddíl dále logicky naformátován konkrétním OS na konkrétní souborový systém. Tento logický formát je jakoby posazen na již existující tovární low-level fyzický formát a využívá low-level existující souřadnice. Bylo-li v předešlém kroku vytvořeno více oddílů, může mít každý oddíl formát s jinou organizací dat a může tudíž nést jiný operační systém ( MS-DOS / Windows / Linux / OS2... ). Na konci procesu logického formátování odílu je na tomto oddíle vytvořen kořen - root - kořenový adresář. Kořen je poté hlavním přípojným místem a slouží ke zpřístupnění prostoru daného oddílu disku na úrovni OS.

Schéma - ROZDĚLENÍ PROSTORU DISKU
  -------------------------------------------------
 | Fyzický disk
 |  -----------------------------------------------
 | | Hlavní systémová oblast disku| Tabulka oddílů
 | | či-li  hlavní zaváděcí sektor| a systémový
 | | či-li  MBR master boot record| zavaděč OS
 | |  ---------------------------------------------
 | | | Oddíl disku formátovaný konkrétním OS
 | | | na konkrétní souborový systém
 | | |  -------------------------------------------
 | | | | Sekundární zavaděcí záznam na oddílu
 | | | |-------------------------------------------
 | | | | Data oddílu
 | | | |
 | |
  

UPŘESNĚNÍ ODDÍLÚ

Existují 3 druhy oddílů : primární - primary, rozšířené - extended, logické - logical . Primární musí být vždy, zbylé dva jenom podle potřeby.
* / Primární oddíl, je-li sám, bývá totožný s celým diskem. Primární oddíly mohou být maximálně 4.
* / Rozšířený oddíl neuchovává data a je jakousi nádobou pro logické disky. 1 disk může mít maximálně 1 rozšířený oddíl. Je-li rozšířený oddíl, smí být již jen maximálně 3 primární.
* / Logické oddíly vždy leží v rozšířeném a jsou maximálně 4.
Jeden disk má tedy maximálně 7 oddílů ( 3 primární + 1 obálku rozšířeného - ta se nepočítá, která nese 4 logické ). Minimálně může disk mít 1 oddíl a tem musí být primární.

Adresáře a soubory

Vše uchovávané na PC je uloženo v určitých pojmenovaných uskupeních dat, v souborech. Jako soubory se ukládají jak uživatelská data, tak jednotlivé spustitelné programy, které ona data obhospodařují. Z důvodu lepšího přehledu je disk organizačně rozdělen na určité pojmenované úseky - oblasti - zvané adresáře. Ty se dále dělí na podúseky - podoblasti - podadresáře. Tato rozvětvená struktura adresářů je připojena na hlavní přípojné místo disku - kořen - root a vypadá jako vzhůru nohama otočený strom - tree. V této struktuře jsou pak ukládány jednotlivé soubory. Každý soubor leží vždy v konkrétní části - větvi tohoto stromu. Jeho přesné umístění je dáno řetězem jmen adresářů a podadresářů dané větve, cestou - path.