Фізичний формат звичайного жорсткого диска

Фізичне форматування ділить жорсткі диски вінчестера на їх основні фізичні елементи: доріжки, сектори і циліндри. Ці елементи визначають шлях, по якому дані фізично записуються і зчитуються з диска.

Рис.6.2.Фізичний формат звичайного жорсткого диска

Доріжки - концентричні кола, записані на кожній стороні жорсткого диска, подібно до тих, які знаходяться на компакт-диску. Доріжки нумеруються починаючи з нульовою, яка знаходиться на зовнішньому краї диска.

Доріжки розділені на менші області або сектори, які використовуються для зберігання фіксованої кількості даних. Зазвичай форматування відбувається таким чином, що сектори містять 512 байтів даних (у байті міститься 8 біт).

Набір доріжок, які знаходяться на однаковій відстані від шпинделя на всіх сторонах всіх жорстких дисків, складає циліндр. Наприклад, третя доріжка на кожній стороні кожного жорсткого диска розташована на однаковій відстані від шпинделя. Якщо Ви представите ці доріжки пов'язаними вертикально, набір цих доріжок прийме форму циліндра.

Адресація секторів в жорстких дисках (LBA, CHS)

Жорсткий диск зберігає інформацію фіксованими порціями, які називаються секторами. Сектор є найменшою порцією даних, що має унікальний адреса і розташування на магнітному диску. Обмін інформацією з жорстким диском припускає вказівку адреси в якості параметра команди. Використовувана в жорстких дисках лінійна адресація отримала назву LBA (Logical Block Addressing) - логічна лінійна адресація. При отриманні команди жорсткий диск транслює адресу LBA у фізичну адресу сектора, тобто номер циліндра, голівки і сектора (CHS - Cylinder Head Sector). До появи версії ATA/ATAPI-6 для адресації секторів використовувалося 28-бітне число, що обмежувало максимальну місткість жорсткого диска до 128 Гб. У нових версіях стандарту з'явилися команди, в яких значення LBA 48-бітове, що розширило можливу максимальну місткість жорсткого диска до 134217727 Гб. В оригінальній версії Windows XP підтримка 48-бітної адресації відсутня. У Windows 2000 (SP3 або вище), а також в Windows XP (SP1) її можна включити, створивши в розділі реєстру [HKEY_LOCAL_MACHINE System CurrentControlSet Services ATAPI Parameters] параметр EnableBigLba (REG_DWORD) зі значенням 1. У Windows XP SP2 підтримка 48-бітної адресації включена за замовчуванням.

Технологія S.M.A.R.T. - Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (від англ. "Технологія самодіагностики, Аналізу та Звіту") - була розроблена для підвищення надійності та збереження даних на жорстких дисках. У більшості випадків, SMART-сумісні пристрої дозволяють передбачити появу найбільш ймовірних помилок і, тим самим, дають користувачеві можливість своєчасно зробити резервну копію даних і або повністю замінити накопичувач до виходу його з ладу.

Прямий доступ до пам'яті (англ. Direct Memory Access, DMA) - режим обміну даними між пристроями або ж між пристроєм і основною пам'яттю (RAM), без участі центрального процесора (ЦП). У результаті швидкість передачі збільшується, тому що дані не пересилаються в ЦП і назад. DMA-контролер може отримувати доступ до системної шини незалежно від центрального процесора. Контролер містить кілька регістрів, доступних центральному процесору для читання і запису. Регістри контролера задають порт (який повинен бути використаний), напрямок перенесення даних (читання / запис), одиницю переносу (побайтно / послівно), число байтів, яке слід перенести. ЦП програмує контролер DMA, встановлюючи його регістри. Потім процесор дає команду пристрою (наприклад, диску) прочитати дані у внутрішній буфер. DMA-контролер починає роботу, посилаючи пристрою запит читання (при цьому пристрій навіть не знає, чи прийшов запит від процесора або від контролера DMA). Адреса пам'яті вже знаходиться на адресній шині, так що пристрій знає, куди слід переслати наступне слово зі свого внутрішнього буфера. Коли запис закінчена, пристрій посилає сигнал підтвердження контролеру DMA. Потім контролер збільшує використовуваний адресу пам'яті і зменшує значення свого лічильника байтів. Після чого запит читання повторюється, поки значення лічильника не стане дорівнювати нулю. Після закінчення циклу копіювання пристрій ініціює переривання процесора, що означає завершення переносу даних. Контролер може бути багатоканальним, здатним паралельно виконувати декілька операцій.