Основным типом устройства, которое используется в современных вычислительных системах для хранения файлов, являются дисковые накопители. Эти устройства предназначены для считывания и записи данных на гибкие и жесткие магнитные диски(винчестеры) . Современны жесткий магнитный диск состоит из группы круглых пластин, обычно изготовленных из металла или стекла, на одну или обе поверхности которых нанесен слой магнитного материала. Такую группу пластин принято называть пакетом магнитных дисков (рис. 3.1). Покрытые магниточувствительным слоем стороны пластин размечены на тонкие концентрические кольца, — дорожки (traks), в которых хранятся данные. Число дорожек может быть различным для разных устройств и зависит от типа диска. Ближайшая к внешнему краю дорожка имеет номер 0, номера остальных увеличиваются по мере приближения к центру диска.
Пакет дисков закрепляется на общей оси - шпинделе, вращающейся с определенной скоростью. Скорость вращения шпинделя влияет на время доступа к данным и среднюю скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются магнитные диски со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).
Для считывания двоичных данных с магнитной дорожки или записи их на магнитную дорожку используется специальная деталь - головка. Головки перемещаются над поверхностью диска, перемещаясь с одной дорожки на другую. Изменяя уровень намагниченности отдельных участков дорожки, головка выполняет запись данных на диск. При считывании данных головка, попадая в поле, создаваемое участком магнитного покрытия, формирует электрический
сигнал, так как является проводником, находящимся в магнитном поле. Этот сигнал соответствующим образом обрабатывается и передается далее по интерфейсу.
Обычно все магнитные головки закреплены на едином перемещающем механизме, называемом коромысло, подвижном относительно магнитных дисков, и двигаются синхронно. Поэтому, когда головка фиксируется на заданной дорожке одной поверхности, все остальные головки останавливаются над дорожками с такими же номерами. Множество дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин пакета называется цилиндром {cylinder). Дорожки разбиваются на фрагменты, называемые секторами (sectors) или блоками (blocks). Для каждой вычислительной системы сектор имеет фиксированный размер, выражающийся степенью числа два. В большинстве современных систем размер сектора составляет 512 байт. Число секторов на каждой дорожке одинаково, а плотность записи данных в секторах увеличивается по мере приближения к центру, то есть по мере уменьшения радиуса дорожки. Сектор представляет собой наименьшую адресуемую единицу обмена данными между магнитным диском и оперативной памятью. При выполнении операций чтения и записи данных контроллер диска для поиска нужного сектора использует все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности (головки) и номер сектора.
В самом первом секторе на винчестере (по физическому адресу [0-0-1]) располагается главный загрузочный сектор.
В главном загрузочном секторе содержится главная загрузочная запись винчестера - Master Boot Record (MBR).
- Формирование главной загрузочной записи происходит во время первоначальной установки компьютера и разделения его жесткого диска на разделы (логические диски).
! MBR обычно не зависит от ОС (на платформе Intel она используется для запуска любой из ОС).
Главная загрузочная запись - MBR - состоит из
- выполняемого кода - программы начальной загрузки (внесистемный загрузчик - non-system bootstrap)
- и таблицы разделов, или таблицы разбиения диска (Disk Partition Table).
Главный загрузочный сектор заканчивается специальной сигнатурой АА55h (2 байта).
По наличию этой сигнатуры BIOS проверяет, что первый сектор был загружен успешно.
- Сигнатура выбрана не случайно. Ее успешная проверка позволяет установить, что все линии передачи данных могут передавать и нули, и единицы.
Программа начальной загрузки предназначена для анализа (сканирования) таблицы разделов, выбора активного (Bootable) раздела, считывания в ОП загрузочной записи активного раздела (Boot Record) и передачи ему управления. 446 байт.
Таблица разделов содержит сведения о положении и характеристиках имеющихся на винчестере разделов. Она располагается в MBR по смещению Оx1ВЕ и занимает 64 байта.
При загрузке для жесткого диска - это программа-загрузчик из MBR. Повторим, что она анализирует таблицу разбиения диска, выбирает активный (Bootable) раздел и считывает загрузочную запись активного раздела (Boot Record). Эта (system bootstrap) загрузочная запись продолжает загрузку операционной системы. Она заключается просто в считывании с диска необходимых файлов операционной системы и передачи им управления.
Заметим, что в случае загрузки с гибкого диска - программа-загрузчик, записанная в загрузочном секторе дискеты, аналогична загрузочной записи активного раздела. Таким образом, при загрузке с дискеты опускается этап анализа таблицы разбиения и поиска активного раздела.
