Электронный учебник по "ИТ в профессиональной деятельности"

Устройство винчестера (жёсткого диска)

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD),жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферримагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации

Операционная система, программное обеспечение, текстовые или мультимедийные файлы - совокупность информации, которая может храниться на жёстком диске компьютера. Центральный процессор в любое время может обратиться к винчестеру и извлечь нужные ему в работе данные. Промежуточные результаты и конечные файлы информации также записываются на жёсткий диск. «Винчестер» или, попросту говоря, «винт» - так создатели нарекли своё творение. Произошло это имя от маркировки многозарядного карабина, произведенного компанией Winchester – «30/30»

Организация файловой системы

Файловая система – это способ организации данных на носителях информации. Файловая система определяет, где и каким образом на носителе будут записаны файлы, и представляет операционной системе доступ к этим файлам. Любая файловая система предназначена для хранения информации о физическом размещении частей файла. От файловой системы требуется четкое выполнение следующих действий:  Определение физического расположения частей файла;  Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов. Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Формат служебных данных определяется конкретной файловой системой. Нарушение целостности служебных сведений приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске. Поэтому к системной области предъявляются особые требования по надежности. Целостность, непротиворечивость и надежность этих данных регулярно контролируется средствами операционной системы.
Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Теоретически возможна самостоятельная адресация для каждого сектора. Но для дисков большого объема такой подход неэффективен, а для некоторых файловых систем — и просто невозможен. В связи с этим группы секторов объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован. Обычно он зависит от емкости диска. Поскольку используется двоичная система счисления, то размеры кластеров кратны степени двойки. Пользователь может образно представить себе жесткий диск как блокнот в клеточку. Одина клеточка на странице – это один кластер. Файловая система – это содержание блокнота, а файл – слово. Для жестких дисков в ПК в данный момент наиболее распространены две файловые системы: FAT и NTFS. Структура FAT (Таблица размещения файлов) была разработана в 1977 году. Использовалась в качестве основной файловой системы в ОС DOS и  Microsoft Windows (до версии Windows ME). Существует четыре версии FAT – FAT12, FAT16, FAT32, ехFAT. Они отличаются количеством бит, отведенных для хранения номера кластера. FAT12 применяется в основном для дискет, FAT16 – для дисков малого объема, FAT32, ехFAT – для флэш-накопителей. В зависимости от требований, предъявляемых к накопителю данных, может использоваться одна из нескольких файловых систем.  Основное отличие между файловыми системами заключается в максимально допустимом размере файла.