Podział dysku na partycje. Formatowanie niskopoziomowe

Transkrypt

1 Podział dysku na partycje W dysku twardym HDD można wyróżnić trzy podstawowe bloki funkcjonalne: nośnik danych, część mechaniczną realizującą dostąp do nośnika oraz kontroler sterujący pracą dysku i komunikujący się z otoczeniem. Nośnikiem danych jest wirujący talerz lub zestaw talerzy zamocowany na wspólnej osi. Formatowanie niskopoziomowe Po wyprodukowaniu dysku struktura jego powierzchni jest nieuporządkowana. Dysk przez użyciem musi być sformatowany niskopoziomowo. Formatowanie niskopoziomowe (ang. Low Level Format) polega na nadaniu dyskowi struktury fizycznej, czyli utworzeniu znaczników ścieżek, sektorów i cylindrów.

2 Ścieżki są to logicznie utworzone na powierzchni dysku współśrodkowe okręgi. Ścieżki są podzielone na mniejsze jednostki, tzw. sektory. Jeden sektor może przechowywać 512 bajtów danych. Ponieważ dysk jest zbudowany z jednego lub kilku talerzy obsługiwanych przez odpowiednie zespoły głowic poruszane jednym mechanizmem, to najczęściej nie mówi się o pojedynczych ścieżkach, ale o tzw. cylindrach. Cylinder są to wszystkie ścieżki o tym samym numerze położone na kolejnych stronach talerzy dysku. Cylinder ścieżki o tym samym numerze położone na kolejnych talerzach Każda ścieżka ma określoną strukturę, składa się ze: znacznika początku ścieżki sektorów znacznika końca ścieżki Po formatowaniu niskopoziomowym w każdym sektorze występuje: Nagłówek - zwiera liczby, które określają położenie tego sektora na dysku Obszar danych 512 bajtów Stopka przeznaczona na dane używane przy kontroli i korekcji błędów

3 Dyski twarde podczas produkcji poddawane są długotrwałym próbom mającym na celu wykrycie wszystkich miejsc na powierzchni, które mogą być uszkodzone. Dla każdego dysku sporządzana jest lista uszkodzonych sektorów (numer cylindra, głowicy i sektora). W starszych dyskach lista ta była czasem dołączana do napędu w formie arkusza lub naklejki na obudowie. Uszkodzone sektory są eliminowane przez tzw. system odwzorowania uszkodzonych sektorów (ang. bad sector mapping). System ten opiera się na dwóch tablicach przechowywanych na dysku, a zawierających listę uszkodzonych sektorów. Pierwsza lista tworzona jest podczas testowania powierzchni magnetycznej przez producenta, natomiast druga tworzona jest przez kontroler dysku podczas formatowania niskopoziomowego - jest to tzw. lista znanych błędów (ang. Grown Error List). W oparciu o te listy kontroler niesprawne sektory i ścieżki logiczne przesuwa lub zastępuje innymi tak, że dysk na zewnątrz nie ma uszkodzeń. Jeśli na ścieżce jest uszkodzony tylko jeden sektor, to kontroler może w trakcie formatowania tak przesunąć wszystkie sektory, że uszkodzenie trafi w niewykorzystaną część ścieżki (jest to tzw. sector-slipping). Jeśli uszkodzenie obejmuje więcej niż jeden sektor, to cała ścieżka oznaczana jest jako uszkodzona, a jako zastępcza wyznaczana jest najwyższa z pozostałych dostępnych ścieżek. Przy takiej metodzie działania dyski twarde prawie zawsze wyglądają jakby nie miały uszkodzonych sektorów. Uzyskuje się to również dzięki wprowadzeniu dodatkowych sektorów przeznaczonych na przechowywanie informacji, ponad ich nominalną liczbę. Są one trzymane w rezerwie i gdy układy elektroniczne dysku wykryją uszkodzony sektor, można go zastąpić w sensie funkcjonalnym przez sektor rezerwowy. Zastępowanie odbywa się w sposób zależny do dysku i zastosowanego w nim sterownika. Niekiedy utrzymuje się na przykład kilka sektorów rezerwowych na końcu każdej ścieżki; spotykane są także rozwiązania polegające na utrzymywaniu puli sektorów rezerwowych na końcu całego łańcucha adresowego bloków logicznych. Sterowniki nowoczesnych dysków twardych ukrywają całkowicie uszkodzone sektory, ale nie odbywa się to bez efektów ubocznych. Może pojawić się zmniejszona wydajność dysku szczególnie w sytuacji korzystania z danych strumieniowych (odtwarzanie filmu, muzyki). W tej sytuacji może pomóc użycie dobrego programu do defragmentacji dysków. Świeżo wyprodukowane dyski twarde nie zawierają żadnych danych i w takim stanie nie może z nich korzystać żaden system operacyjny. Najpierw należy wykonać trzy czynności wstępne: Formatowanie niskopoziomowe formatowanie fizyczne nośnika Podział na partycje Formatowanie logiczne Formatowanie niskopoziomowe jest wykonywane przez producenta dysku i jest niezależne od systemu operacyjnego. W starszych komputerach formatowanie niskopoziomowe mogło być wykonywane z poziomu BIOSu. W nowszych BIOSach nie ma już tej opcji. Formatowanie niskopoziomowe mogło być wykonywane na dyskach z interfejsem ST412/506 i niektórych wczesnych dyskach z interfejsem IDE. Nowoczesne kontrolery dysków twardych ignorują wszelkie żądania związane z formatowaniem niskopoziomowym.

4 Budowa i rola MBR Wszystkie sektory znajdujące się na dysku fizycznym mogą być traktowane jako jedna całość. Nie zawsze takie podejście jest korzystne, gdyż nie można wtedy umieścić na jednym dysku kilku systemów operacyjnych. Z tego względu dyski dzielone są na tzw. partycje. Partycje z reguły obejmują grupę przylegających do siebie cylindrów i mogą mieć inny rozmiar i inny system plików. Podziału dysku na partycje nie jest wbudowany w sprzęt, ani w BIOS. W starszych systemach operacyjnych (DOS/Windows 9X) wykonywany był programem FDISK lub przy zastosowaniu zewnętrznych programów, np. Partition Magie, Ranish Partition Manager. W nowszych systemach (Windows 2000/XP), podział ten może być dodatkowo wykonywany podczas instalacji systemu operacyjnego lub bezpośrednio z jego poziomu za pomocą programu DISKPART. Informacje o sposobie podziału dysku na partycje zapisane są w tzw. głównym rekordzie ładującym (ang. Master Boot Record - MBR). Znajduje się on na samym początku dysku, czyli w pierwszym sektorze logicznym (sektor 1 na cylindrze 0, pod głowicą 0) dysku twardego (dyskietki nie zawierają MBR). MBR tworzony jest podczas podziału dysku na partycje. Zawartość obszaru MBR W czasie ładowania systemu z dysku twardego najpierw odczytywany jest i wykonywany program zawarty w pierwszej części głównego rekordu ładującego (główny kod startowy, ang.

5 Master Boot Code, nazywany także Boot loader lub Bootstrap). Kod programu ma ok. 400 bajtów - jego wielkość zależna jest od systemu operacyjnego. Program ten interpretuje zawartość tablicy partycji w celu odnalezienia partycji aktywnej tzn. takiej, z której będzie ładowany system operacyjny. Następnie odszukuje sektor początkowy partycji aktywnej (rekord ładujący - ang. Boot Record), ładuje do pamięci kopię tego sektora i przekazuje sterowanie kodowi wykonywalnemu zawartemu w tym sektorze. Kod ten odczytuje część systemu operacyjnego niezbędną do jego uruchomienia, po czym uruchamia ją (w systemie DOS/Windows 9x jest to plik io.sys, a dla Windows 2000/NT - NTLDR). Jeśli wykonanie powyższych operacji nie jest możliwe to wyświetlany jest komunikat błędu (nieprawidłowa tablica partycji, błąd podczas ładowania systemu operacyjnego, brak systemu operacyjnego). Tablica partycji znajduje się za programem odszukującym i ładującym zawartość pierwszego sektora aktywnej partycji. Składa się ona z czterech 16-bajtowych rekordów. Każdy rekord znajduje się pod określonym adresem relatywnym w stosunku do początku MBR i opisuje jedną partycję. Opis zawartości rekordu partycji w MBR W skład głównego rekordu ładującego, czyli MBR wchodzi: - Boot loader - Tablica partycji

6 Informacje zawarte w MBR można edytować, np. za pomocą programu MBRtool pod DO- Sem albo narzędziami Windows do wersji Me. Program MBRtool pozwala także na wykonanie kopii MBR na dyskietce. W trybie graficznym Windows XP można wykonać kopię np. darmowym programem HDHacker. Podział dysku na partycje Jeśli dysk zawiera mniej niż cztery partycje to niewykorzystane rekordy w tablicy partycji zawierają zera. Zawartość i organizacja tablicy partycji jest niezależna od systemu operacyjnego. Za tablicą partycji (pod adresem 01FEH) znajduje się 2-bajtowy znacznik końca tablicy partycji zawierający wartość 55AAH. Znacznik ten jest informacją dla systemu BIOS, który ładuje MBR do pamięci komputera, że odczytany został poprawny MBR. Brak znacznika powoduje wyświetlenie komunikatu błędu nawet wtedy, gdy główny kod startowy i tablica partycji zawierają poprawne dane. Jak wynika z analizy struktury tablicy partycji, dysk może zawierać maksymalnie cztery partycje. Jednakże istnieje specjalny rodzaj partycji - tzw. partycja rozszerzona (ang. extended partition), która może zawierać własną tablicę partycji. Pozwala to na niemal nieograniczone dzielenie dysku na mniejsze dyski logiczne. W przypadku podziału dysku na partycje kolejność wykonywania czynności jest zazwyczaj następująca: 1. utworzenie partycji podstawowej 2. utworzenie partycji rozszerzonej 3. utworzenie dysków logicznych w partycji rozszerzonej (jednego lub kilku) Na dysku mogą być cztery partycje podstawowe albo do trzech partycji podstawowych i jedna partycja rozszerzona. W części programów zarządzających dyskami partycja rozszerzona jest automatycznie tworzona podczas tworzenia pierwszego dysku logicznego znajdującego się poza partycją podstawową. Główne elementy budowy partycji podstawowej: 1. Rekord ładujący 2. Dane

7 Struktura dysku twardego zawierającego trzy partycje: dwie podstawowe (ang. primary) i jedną rozszerzoną (ang. extended) z dwoma dyskami logicznymi Jeżeli na dysku znajduje się partycja rozszerzona, to każdy dysk logiczny na tej partycji poprzedzony jest rozszerzoną tablicą partycji (ang. extended boot record - EBR). Pierwszy wpis w EBR określa adres sektora startowego danego dysku logicznego, a drugi wpis wskazuje EBR kolejnego dysku logicznego. W przypadku braku kolejnych dysków logicznych drugi wpis nie jest używany i zawiera zera. Trzeci i czwarty wpis nigdy nie są używane. Główne elementy budowy partycji rozszerzonej: 1. Rozszerzona tablica partycji - EBR 2. Rekord ładujący 3. Dane

8 Na poniższym rysunku przedstawiona jest struktura partycji rozszerzonej zawierającej dwa dyski logiczne.

9 Dzielenie dysku - praktyka Dzielenie nośnika danych na partycje to jeden z kroków, przez które trzeba przebrnąć podczas instalacji systemu Windows 7 oraz Windows 8. Co daje taki podział? Ogólnie rzecz biorąc, pomaga utrzymać względny porządek na dysku, ale korzyści jest więcej. Dysk HDD Jeśli dysponujemy jednym dyskiem HDD do wszystkiego (system, programy użytkowe, gry, filmy, muzyka), to wymagany jest podział na partycje. Na początku należy wyznaczyć pierwszy obszar dysku, przeznaczony na system i ewentualnie programy użytkowe oraz gry. Dlaczego? Dyski twarde mają to do siebie, że ich prędkość jest zależna od tego, w którym miejscu talerza dane zostają zapisane lub z którego są odczytywane. Najszybsza część HDD to jego początek i właśnie dlatego tam (pierwszych kilkadziesiąt/kilkaset gigabajtów) warto umieścić dane najbardziej wrażliwe na szybkość odczytu/zapisu. Bez względu na pojemność HDD można przyjąć następujące rozwiązanie: utworzenie partycji o rozmiarze GB na system, programy użytkowe i gry na samym początku dysku (pierwsza partycja); resztę miejsca spokojnie można podzielić według uznania, pamiętając, że im bliżej do początku dysku, tym szybszy odczyt i zapis. Analogicznie im bliżej końca, tym parametry są gorsze. Przykład: dysk twardy Seagate Barracuda 2 TB, który na początku talerzy (pierwsze GB) osiąga prędkość odczytu rzędu MB/s, podczas gdy na końcu talerzy (ostatnie GB) jest to już tylko 100 MB/s. Dysk SDD Jeśli dysponujemy dyskiem SSD na system, programy użytkowe i gry, a resztę plików (filmy/muzyka) zapisywane jest na dysku HDD to nie trzeba dzielić tego pierwszego na partycje. SSD są zbudowane z pamięci flash i na całym obszarze na dane (czy to na początku, czy na końcu ) są tak samo szybkie. Jest to więc miła odmiana w porównaniu z HDD. Dlatego nie ma potrzeby dzielić takiego nośnika na dwie, trzy mniejsze partycje nie wpłynie to na szybkość operacji na plikach. Dzielenie na partycje Nośnik danych można podzielić na partycje na dwa sposoby: w trakcie instalowania Windows. po zainstalowaniu systemu.

10 Przy czym w trakcie instalacji trzeba wyznaczyć PRZYNAJMNIEJ JEDNĄ partycję przeznaczoną na system operacyjny, a całą resztę można skonfigurować po zakończeniu instalacji. Dzielenie na partycje podczas instalacji systemu Podczas instalacji pojawia się okienko z opcjami wyboru nośnika, wyposażone w wygodne narzędzie przeznaczone do dzielenia go na partycje oraz formatowania. W tym oknie wystarczy zaznaczyć wybrany dysk, a następnie wykorzystać Opcje dysku (zaawansowane).

11 SYSTEMY OPERACYJNE

12 SYSTEMY OPERACYJNE

13 Dzielenie na partycje po instalacji systemu W celu podziału dysku wykorzystuje się narzędzie Zarządzanie dyskami, w której będą się wyświetlać dyski twarde zarówno te już podzielone na partycję, jak i świeże, gotowe do podziału.

14 SYSTEMY OPERACYJNE

15 SYSTEMY OPERACYJNE