Formatarea si partitionarea discului

Formatarea si partitionarea discului

Sunt necesare doua proceduri de formatare inainte de a putea scrie date de utilizator pe un disc:

-formatarea fizica, sau de nivel jos

- formatarea logica, sau de nivel inalt

Cand formatati o discheta, programul Explorer din Windows sau comanda FORMAT din DOS realizeaza simultan ambele tipuri de formatari. Daca discheta a fost deja formatata, sistemele DOS si Windows vor efectua, in mod prestabilit, un format de nivel inalt.

Pentru un hard-disc, sunt necesare totusi doua operatii separate de formatare. Mai mult, pentru un hard-disc este necesar un al treilea pas, intre cele doua operatii de formatare, pentru scrierea pe disc a informatiilor dc partitionare. Partitionarea este necesara deoarece un hard-disc este conceput pentru a fi folosit cu mai multe sisteme de operare. Folosirea mai multor sisteme de operare pe acelasi hard-disc este posibila prin separarea formatarii fizice intr-o procedura care este mereu aceeasi, indiferent de sistemul de operare folosit si de formatul de nivel inalt (care difera de la un sistem de operare la altul). Partitionarea permite unui singur hard-disc sa ruleze mai multe tipuri de sisteme de operare sau permite unui sistem de operare sa foloseasca discul ca pe mai multe volume separate, sau unitati logice. Un volum sau o unitate logica este orice sectiune a discului careia sistemul de operare ii atribuie o litera de unitate sau un nume.

Ca urmare, pregatirea unei unitati de hard-disc pentru stocarea de date implica trei etape:

1. Formatarea de nivel jos (Low-Level Formatting sau LLF)

2. Partitionarea

3. Formatarea de nivel inalt (High-Level Formatting sau HLF)

In cursul unei formatari de nivel jos, programul de formatare imparte pistele hard-discului intr-un numar precizat de sectoare, creand intervalele de siguranta intre sectoare si intre piste si inscriind informatia din preambulul si postambulul sectorului. De asemenea, acest program completeaza zona de date a fiecarui sector cu un octet oarecare sau cu un sablon de valori de test. Pentru dischete, numarul de sectoare inregistrate pe fiecare pista depinde de unitate si de interfata controllerului. Pentru hard-discuri, numarul de sectoare pe pista depinde de unitate si de interfata controllerului.

Initial, unitatile de hard-disc ale PC-urilor foloseau un controller separat, care avea aspectul unei placi de extensie sau era integrat in placa de baza. Deoarece controllerul putea fi utilizat cu diverse unitati de disc si putea fi realizat chiar de un alt producator, trebuia sa existe o uniformitate in comunicarea dintre controller si unitate. Din acest motiv, numarul de sectoare scrise pe o pista tindea sa fie relativ constant.

Controllerele originale ST-506/412 MFM plasau intotdeauna 17 sectoare pe pista pe un disc, desi modelul ST-506/412 cu codificare RLL a marit numarul de sectoare pe pista la 25 sau 26, iar unitatile ESDI aveau 32 sau mai multe sectoare pe pista. Unitatile ATA/IDE si SCSI din PC-urile fabricate in prezent pot avea orice numar de sectoare pe pista, numar cuprins intre 17 si 900 sau chiar mai mare.

Practic, toate unitatile ATA si SCSI folosesc o tehnica numita inregistrarea bitilor pe zone (zoned-bit recording sau ZBR), denumita uneori prescurtat inregistrare pe zone, care inscrie un numar variabil de sectoare pe pista. Fara inregistrarea pe zone, numarul de sectoare, deci si numarul de biti, de pe fiecare pista are o valoare constanta. Aceasta inseamna ca numarul real de biti pe inci va varia. Pe pistele interioare vor exista mai multi biti pe inci, iar pe pistele exterioare vor exista mai putini. Rata de date si viteza de rotatie vor ramane constante, ca si numarul de biti pe pista. Figura 10.4 prezinta o unitate inregistrata cu acelasi numar de sectoare pe pista.

O inregistrare standard iroseste capacitatea de stocare pe pistele exterioare, deoarece, desi acestea sunt mai lungi, pastreaza aceeasi cantitate de date (dar spatiate mai larg) ca si pistele interioare. O modalitate de a spori capacitatea unui hard-disc in timpul procesului de formatare este de a crea mai multe sectoare pe cilindrii exteriori ai discului decat pe cei interiori. Pentru ca au circumferinta mai mare, cilindrii exteriori pot stoca mai multe date. Unitatile fara inregistrarea bitilor pe zone stocheaza aceeasi cantitate de date pe fiecare cilindru, chiar daca pistele cilindrilor exteriori pot fi de doua ori mai lungi decat cele ale cilindrilor interiori. Rezultatul este o risipa de spatiu de stocare, deoarece suportul discului crebuie sa fie capabil sa inregistreze in siguranta datele la aceeasi densitate ca pe cilindrii interiori. Cand numarul de sectoare pe pista este fix, ca in cazul controllerelor mai vechi, capacitatea discului este limitata de densitatea primei piste dinspre interior (cea mai scurta).

Unitatile care folosesc inregistrarea bitilor pe zone impart cilindrii in grupe numite zone, fiecare zona avand tot mai multe sectoare pe pista cu cat se indeparteaza de centrul discului. Toti cilindrii dintr-o anumita zona au acelasi numar de sectoare pe pista. Numarul de zone difera de la o unitate la alta, dar cele mai multe unitati au 10 sau mai multe zone.

Un alt efect al inregistrarii bitilor pe zone este ca vitezele de transfer difera in functie de zona in care se gasesc capetele. O unitate cu inregistrare pe zone se roteste in continuare cu o viteza constanta. Pentru ca in zonele exterioare sunt mai multe sectoare pe pista, viteza de transfer este mai mare in aceste zone. Ca urmare, transferul de date este mai lent la citirea sau scrierea zonelor interioare. Din acest motiv, practic toate unitatile utilizate in prezent raporteaza rate de transfer sustinute minime si maxime, care depind de locul de pe disc de unde cititi sau unde scrieti.

Aceasta unitate arc un total de 21.664 de piste pe suprafata fiecarui platan si, dupa cum puteti vedea, pistele sunt impartite in 16 zone a cate 1.354 de piste fiecare. Nu este obligatoriu ca toate zonele sa aiba aceeasi dimensiune; aceasta depinde pur si simplu de modul de aranjare a unitatii. Zona 0 este formata din cele 1.354 de piste situate cel mai in exterior, care sunt cele mai lungi si contin cele mai multe sectoare: 617. Pentru ca fiecare sector contine 512 de octeti, fiecare pista din aceasta zona poate asigura aproximativ 315.904 de octeti pentru stocarea datelor de utilizator, desi pistele cu 327 de sectoare din zona 15 pot stoca numai 167.424 de octeti.

Astfel, in cazul inregistrarii pe zone, suprafata fiecarui platan din aceasta unitate de disc contine 10.225.408 de sectoare, pentru o capacitate de stocare de 5.235 MB pe fiecare fata. Fara inregistrarea pe zone, numarul de sectoare pe pista ar trebui sa fie limitat la 327 pe intreaga suprafata a fiecarui platan, obtinandu-se un total de 7.084.128 de sectoare, ceea ce inseamna ca sunt stocati 3.627 MB. inregistrarea pe zone asigura o crestere cu 44% a capacitatii de stocare a acestei unitati.

De asemenea, observati diferenta dintre ratele de transfer ale datelor pentru fiecare dintre zone. Pistele din zona situata cel mai in exterior (0) produc o rata de transfer de 28,49 MBps, care este cu 89% mai mare decat rata de 1 5,10 MBps a zonei situate cel mai in interior (15). Acesta este unul dintre motivele pentru care puteti constata discrepante mari intre rezultatele furnizate de programele de evaluare a performantelor unitatilor de disc. Un test care citeste sau scrie fisiere de pe pistele exterioare va da, in mod firesc, rezultate mult mai bune decat un test desfasurat pe pistele interioare. Pare ca discul functioneaza mai lent, cand de fapt problema este ca rezultatele testelor pe care le comparati surprind activitatea discului in zone diferite.

Un alt element care trebuie retinut este ca aceasta unitate respecta specificatia AFA-5 si este capabila sa ruleze in modul Ultra-ATA/66 (denumit si UDMA-66), care implica o viteza de transfer de 66 MBps. Dupa cum puteti vedea, aceasta este in intregime teoretica, deoarece adevarata viteza de transfer a suportului pentru aceasta unitate variaza intre aproximativ 15 MBps si 28 MBps, cu o medie globala de aproximativ 21,8 MBps. Rata de transfer a interfetei reprezinta chiar valoarea pe care este capabila sa o obtina interfata. Aceasta are o legatura redusa cu posibilitatile reale de lucru ale unitatii.

Unitatile care foloseau controllere separate, utilizate in trecut, nu puteau lucra cu inregistrarea bitilor pe zone, deoarece nu exista o metoda standard de a comunica informatii despre zone de la unitate la controller. In schimb, la discurile ATA si SCSI, formatarea pistelor individuale cu un numar diferit de sectoare este posibila, datorita faptului ca aceste unitati dispun de un controller de disc incorporat. Controllerele incorporate in aceste unitati cunosc algoritmul de zonare si pot transforma numerele de cilindru, cap si sector fizic in numere de cilindru, cap si sector logic, astfel ca unitatea sa para a avea acelasi numar de sectoare pe fiecare pista. O unitate cu zone trebuie sa functioneze prin intermediul unei scheme de translatare, deoarece sistemul BIOS al PC-urilor este proiectat sa gestioneze un numar unic de sectoare pe pista pentru toata unitatea.

Utilizarea inregistrarii pe zone permite producatorilor de unitati sa extinda cu procente intre 20% si 50% capacitatea unitatilor de hard-disc fata de modelele cu numar fix de sectoare pe pista. Toate unitatile ATA (IDE) si SCSI existente in prezent folosesc inregistrarea pe zone.

Partitionarea

Crearea unei partitii pe un hard-disc ii permite acestuia sa gazduiasca sisteme de fisiere distincte, fiecare in partitia sa.

Fiecare sistem de fisiere poate folosi apoi propria sa metoda de alocare a spatiului pentru fisiere in unitati logice, numite clustere szn unitati de alocare. Orice unitate de hard-disc trebuie sa dispuna de minimum o partitie si poate avea pana la patru partitii, fiecare putand utiliza sisteme de fisiere identice sau diferite. Exista trei sisteme de fisiere utilizate de obicei de sistemele de operare actuale pentru calculatoarele personale:

FAT (File Allocation Table sau tabela de alocare a fisierelor). Sistemul de fisiere standard utilizat de DOS si Windows 9x/Me. Partitiile FAT utilizeaza nume de fisiere de maximum 11 caractere (8 caractere + o extensie de 3 caractere) sub DOS si 255 caractere sub Windows 9x (sau versiunile ulterioare). Sistemul de fisiere FAT standard foloseste numere de 12 sau 16 biti pentru identificarea clusterelor, rezultand o dimensiune maxima a volumului de 2 GB.

Utilizand programul FDISK, puteti crea numai doua partitii fizice FAT pe o unitate de hard-disc, numite partitie primara si extinsa, dar partitia extinsa poate fi divizata in pana la 25 de volume logice. Exista si alte programe de partitionare, cum ar fi Partition Magic, care pot crea pana la patru partitii primare sau trei partitii primare si o partitie extinsa.

FAT32 (File Allocation Table, pe32 de biti). Un sistem de fisiere optional, utilizat de Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98, Windows Me si Windows 2000/XP.

FAT32 foloseste numere pe 32 de biti pentru identificarea clusterelor, rezultand o dimensiune maxima de 2 TB sau 2.048 GB pentru un singur volum.

NTFS (Windows NT File System). Sistemul de fisiere nativ pentru Windows NT/2000/XP, care utilizeaza nume de fisiere de pana la 256 de caractere si un numar maxim (teoretic) de partitii de 16 exaocteti (1 exaoctet = 264 octeti = 17.179.869.184 teraocteti). NTFS utilizeaza de asemenea atribuie extinse si elemente de securitate a sistemului de fisiere, inexistente in sistemul de fisiere FAT.

Pana la lansarea pe piata a sistemului XP, FAT32 era de departe cel mai popular sistem de fisiere. Deoarece versiunea NTFS este nativa pentru XP, NTFS devine din ce in ce mai raspandit in sistemele mai noi. in continuare insa, sistemul de fisiere FAT este accesibil pentru aproape orice sistem de operare, fiind de aceea si cel mai compatibil intr-un mediu cu sisteme de operare combinate. FAT32 si NTFS au caracteristici suplimentare, dar nu sunt universal accesibile pentru alte sisteme de operare.