Organizarea si adresarea datelor

Combinatia dintre controler-ul hard disk-ului si soft-ul care il echipeaza, determina modul in care sunt asezate datele pe platane.

Capetele de citire/scriere trebuie sa-si opreasca miscarea laterala ori de cate ori citesc sau scriu date. Cand stau pe loc, platanele se rotesc sub ele; de cate ori platanele fac o rotatie completa, prin dreptul capetelor de citire/scriere trece un cerc complet ce se numeste pista. Un HD stocheaza datele pe o anumita pista in mod secvential La fiecare rotire, aceleasi date trec prin dreptul capului, atata timp cat isi mentine aceeasi pozitie fata de centrul platanului. Interfata HD-ului selecteaza care portiune a pistei sa fie citita (scrisa). Fiecare cap urmareste o alta fata a platanului. Elementul de actionare deplaseaza capetele astfel incat toate sa fie in aceeasi pozitie fata de centrul discului de-a lungul unei anumite raze. Totalitatea pistelor ur­marite de capete intr-o anumita pozitie a elementului de actionare formeaza cilin­drul. Numarul de cilindri este egal cu numarul de piste al unui platan. Acest numar este stabilit la fabricarea HD-ului. In multe cazuri, numarul de cilindri este stabilit de un model magnetic, numit servo-model. Hard disk-urile mai vechi aveau dedicata o suprafata pentru servo-informatie; actualele HD-uri aseaza servo-informatia pe orice suprafata. Servo-informatia este utila odata cu datele si interfata HD-ului, identificandu-i adresa si separand-o de date. Acest fel de hard disk se numeste disc cu servo-constructie.

Cu cat HD-ul are mai multi cilindri, cu atat se pot stoca mai multe date. Numarul maxim de cilindri este limitat de factorii fizici ai tehnologiei utilizate. Mai multe piste pe fiecare platan inseamna 'ingramadirea' pistelor si micsorarea spatiu­lui dintre ele. Latimea minima a pistei este determinata de dimensiunea capului, dar este limitata de alti factori - ca, de exemplu, cat de aproape se afla capul fata de suprafata discului - factor care limiteaza si cantitatea de informatie ce poate fi stoca­ta pe fiecare pista. Fiecare pista este divizata, la randul ei, in arcuri de cerc numite sectoare, sectorul fiind unitatea de stocare de baza a HD-ului. Unele sisteme de operare folosesc sectorul ca unitate de baza - de exemplu High Performance File System al OS/2. DOS-ul insa, uneste mai multe sectoare pentru a forma unitatea de baza - cluster-ul. Sectoarele pot fi soft (marcate magnetic cu 'sabloane-bit' incorpo­rate in date pe pista) sau hard (stabilite de mecanismul HD-ului). Sectoarele soft sunt demarcate folosind o formatare de nivel scazut iar numarul lor este variabil, depinzand de soft-ul de formatare si de interfata folosita pentru conectarea discului. Discurile cu interfete la nivel de dispozitiv sunt cele cu sectoare soft. Pentru toate scopurile practice, discurile cu interfete Ia nivel sistem au sectoare hard, deoarece, in acest caz, dimensiunea sectoarelor este stabilita de servo-informatia codificata pe HD si nu mai poate fi modificata. In industria hard-disk-urilor - dimensiunea unui sector este, prin conventie, 512 bytes. Numarul de sectoare pe o pista depinde de constructia discului.

Majoritatea hard-disk-urilor utilizeaza 'inregistrarea prin zone multiple' care permite existenta unui numar variabil de sectoare pe o pista. Un disc cu numar fix de sectoare pe o pista stocheaza date la densitati mai scazute in pistele de la extre­mitatea discului decat in cele dinspre centru, cele mai apropiate de centru stocand datele la cea mai mare densitate permisa de mediu.

Inregistrarea prin zone multiple (MZR - Multiple Zone Recording) permite discului sa mentina o densitate a datelor aproape constanta. Drive-ul MZR trebuie sa-si mascheze caracteristicile fizice astfel incat sa para ca au format standard - piste a cate 17 sectoare, fiecare sector stocand 512 bytes de date. DOS nu poate opera cu discuri care-si modifica numarul de sectoare pe o pista: de la 17 la 23 si apoi la 31.

Acest proces de mascare este simplificat prin folosirea unei interfete la nivel de sis­tem. Nici pistele, nici sectoarele nu sunt marcate fizic pe suprafata platanelor. Ele sunt definite magnetic prin intermediul unor sabloane-bit (informatii de amplasare) codificate, inregistrate pe disc. Inainte ca datele sa fie inscrise pe disc, sectoarele trebuie marcate pentru a putea identifica aceleasi zone din disc la inscrierea datelor si ulterior la regasirea lor. Procesul prin care sectoarele sunt definite pe hard disk se numeste formatare de nivel scazut deoarece are loc la un nivel de control sub cel la care opereaza comenzile DOS normale.

In definirea pistelor exista trei metode:

prin numararea lor pista cu pista, operatie realizata de catre mecanismul de actionare a capetelor de citire/scriere;

prin servo-date permanent inregistrate pe piste, in servo-suprafete speciale;

prin servo-date incorporate.

In HD-urile clasice, biti-sablon speciali de pe disc servesc drept identificatori. Sabloanele indica inceputul sectorului si contin un numar de identificare (ID) care codifica sectorul si pista. ID-ul precede, fiecare sector, iar datele pentru corectarea erorilor se afla la sfarsitul sectorului. La o operatie normala, servo-sistemul discului cauta o anumita pista, apoi drive-ul citeste ID-urile pana gaseste sectorul solicitat. ID-ul de sector poate sa consume o parte semnificativa din spatiul disponibil pe fiecare pista, asa ca producatorii au cautat modalitati sa-1 elimine. IBM, de exemplu, a dezvoltat un format care elimina ID-ul prin introducerea unei harti de format in RAM. Harta specifica HD-ului unde este localizat fiecare sector de pe fiecare pista si care sectoare au fost marcate ca fiind defecte. Intercalarea sectoarelor desemneaza relatia dintre aranjamentul logic al sectoarelor pe o pista si aranjamentul fizic, real (doua sectoare numerotate consecutiv, cu informatia stocata secvential, nu se afla neaparat unul langa celalalt pe disc).

Acest procedeu forteaza HD-ul sa sara un anumit numar de sectoare, cand DOS-ul cere sa citeasca doua sectoare consecutive, ceea ce produce o intarziere. Corespondenta dintre locatiile logice si cele fizice ale sectoarelor este determinata de formatul de nivel scazut al hard disk-ului.

Raportul dintre lungimea unui sector si distanta dintre inceputurile a doua sectoare logice consecutive este denumita factor de intercalare (1:1 sau 1, daca locatiile corespund; 1:6 sau 6, daca intre doua sectoare consecutive se afla 5 alte sectoare). Desi intercalarea pare sa incetineasca viteza de transfer, o intercalare optima ajuta la imbunatatirea performantei. Problema intercalarii nu se mai pune la HD-urile moderne care dispun de buffer-e de pista.

Dupa ce capul termina de citit o pista, trebuie repozitionat ca sa o citeasca pe urmatoarea. Ca orice miscare mecanica, repozitionarea capului necesita o perioada de timp destul de lunga, deoarece capul trebuie sa se mute de la sfarsitul unei piste, la inceputul alteia. Practic, trebuie sa astepte pana ce intreaga pista trece pe sub el si abia atunci poate incepe citirea inceputului pistei a doua. Aceasta proble­ma se rezolva prin renuntarea la alinierea inceputurilor de pista. Amplasand incepu­tul fiecarei piste la o distanta foarte mica de sfarsitul celei precedente, timpul de mutare a capului se reduce. Decalajul inceputului fiecarui sector al fiecarei piste da numele de oblicitate a pistei sau a cilindrului.

ADRESAREA

Hard disk-urile sunt dispozitive cu acces aleator, dar accesul aleator este la nivel de sector, nu la nivel de bytes. HDD-ul localizeaza si identifica orice sector cu ajutorul pozitiei cilindrului, unde muta capul, al numarului corespunzator capului si al numarului sectorului in cadrul pistei. Aceste trei valori - cilindru, cap, sector -furnizeaza adresa fizica a fiecarui sector de pe disc.

O comanda catre hard disk strabate cateva niveluri ale PC-ului. Cand programul solicita date de pe disc, trimite o comanda sistemului de operare. Aplicatia identifica datele dorite prin numele unui fisier care la randul lui, este accesat printr-un numar pe care sistemul de operare il asociaza fiecarui nume de fisier cand acesta este deschis. Este mult mai convenabil pentru sistemul de operare sa lucreze cu 2 bytes decat cu caractere. Sistemul de operare traduce numele in termeni familiari HD-ului si trimite solicitarea catre acesta.

CHS

Hard disk-urile mai vechi necesitau ca sistemul de operare sa identifice fiecare sector prin adresa sa fizica exacta - care e formata din cilindru, cap si sector. Aceste trei valori au dat numele de adresare cilindru-cap-sector sau CHS (cilinder-head-sector).

Adresarea fizica confera sistemului de operare posibilitatea de acces la HDD. Dar HDD-ul este un simplu mecanism care isi misca bratele de actionare doar la comenzi explicite. Sistemul de operare tine minte care sector stocheaza fiecare bloc de date al fisierului. Daca un sector devine defect, sistemul de operare are raspunderea sa nu permita folosirea lui. Tehnologia adresarii CHS la nivelul PC-urilor prezinta anumite inconveniente care dateaza din perioada primelor HD-uri. Cand HD-urile erau incorporate in PC-uri, producatorii de hardware si software (in prin-pal, IBM si Microsoft la acea data) alocau spatiu pentru valorile cilindrilor, capetelor si sectoarelor. Aceste valori erau destul de mari, cel putin tinand cont ca HD-urile pentru care erau destinate aveau 312 cilindri, 4 capete si 17 sectoare, in care se puteau stoca 14 Mbytes. Dar atat din punct de vedere hard cat si soft, era permisa existenta a 1024 cilindri, 255 capete si 63 sectoare - adica 10 biti pentru a memora cilindri, 8 pentru capete si 6 pentru sectoare. Teoretic, aceste valori permit stocarea 8.422.686.720 bytes.

Putini producatori de drive-uri abia le configurau cu 16 capete, iar numarul maxim de 1024 de cilindri a fost repede depasit de producatori. Folosind adresarea CHS, cilindrii de pe HD-urile mai mari, care depaseau cei 1024 de cilindri prevazuti, deveneau inaccesibili PC-ului. Desi teoretic, maximul de 1024 de cilindri impuneau limita a capacitatii de 8 GB, ciudatele legi ale geometriei permiteau existenta efectiva a unor hard disk-uri cu adresare CHS de 80 sau 120 MB. Din motive evidente, nici un hard disk actual nu foloseste adresarea fizica directa CHS.

Translatarea sectoarelor

Principala strategie folosita de constructorii de hard disk-uri pentru a depasi limita de 1024 cilindri impusa de adresarea fizica directa CHS (Cylinder Head Sector - cilindru cap sector) este translatarea sectoarelor. Partea electronica a hard disk-ului translateaza valorile CHS trimise de sistemul de operare al PC-ului in diferite valori pe care hard disk-ul le foloseste pentru adresarea fizica a sectoarelor.

Desi PC-ul mai trimite valori CHS - ramanand astfel compatibil cu hardware-ul si software-ul conventional - aceste adrese nu corespund direct sectoarelor de pe disc. Partea electronica a drive-ului face sa corespunda valoarea CHS pe care acesta o primeste, valorii CHS pe care o foloseste in mod real. Translatarea sectoarelor permite unui drive de pe disc sa para ca are o aranjare a cilindrilor, capetelor si sectoarelor diferita de cea reala. De exemplu, in timp ce un drive poate avea 2048 cilindri si 3 capete, partea electronica a drive-ului este construita sa raspunda ca si cum drive-ul ar avea 1024 cilindri si 6 capete. Totodata, translatarea sectoarelor permite constructorilor de drive-uri sa 'ingramadeasca' mai multe sectoare in pistele mai lungi de la marginea discurilor. Cu toate ca PC-ul se asteapta ca toate pistele sa aiba acelasi numar de sector, translatarea sectoarelor unui drive poate masca diferite nu­mere de sector in diferitele zone ale hard disk-ului, ceea ce da posibilitatea con­structorilor de drive sa creasca capacitatea unui hard disk la o capacitate data.

Pentru ca translatarea are loc chiar in hardware-ul drive-ului, nici utilizatorul, nici sistemul nu trebuie sa se preocupe care este aranjarea reala a cilindrilor si capetelor. Translatarea sectoarelor lucreaza cel mai eficient cu interfete ca ATA si SCSI care dau designerilor controlul total asupra tuturor aspectelor unui controler hard-ware.

Unele drive-uri pot ajusta translatarea, astfel incat organizarea logica sa se potriveasca cu parametrii drive-ului setati de PC. De exemplu, unele drive-uri ATA mai vechi verificau sistemul pentru a vedea ce organizare a drive-ului asteapta, apoi drive-ul se transforma pentru a se potrivi acelei configuratii.

Teoretic, translatarea sectoarelor permite drive-urilor de 8 GB sa lucreze cu hardware-ul si software-ul PC standard care folosesc rutinele implicite de tratare a intreruperii 13. O nepotrivire intre limitarile adresarii CHS a intreruperii 13 si interfata ATA restrange capacitatea accesibila a hard disk-ului la 528 MB. Translatarea auto­mata a sectorului are un dezavantaj. Dupa ce se formateaza un drive care foloseste translatarea sectoarelor, configuratia logica a datelor este setata si nu mai poate fi schimbata fara a se reformata discul. Cu toate ca discul se mai poate adapta auto­mat la configuratia PC-ului, daca se doreste schimbarea parametrilor drive-ului in memoria CMOS, datele de pe el nu se mai pot adapta.

O problema apare daca memoria CMOS de configurare a PC-ului este resetata. De exemplu, daca se inlocuiesc bateriile PC-ului si sistemul trebuie reconfigurat, trebuie reintrodusi vechii parametri setati ai drive-ului pentru a putea recupera da­tele stocate. Daca se doreste transferul unui drive si al datelor sale intre sisteme diferite, trebuie sa se asigure folosirea acelorasi parametri in ambele sisteme; tran­slatarea sectoarelor nu ofera ajutor in aflarea parametrilor ce ar trebui folositi, acesta putand sa spuna doar capacitatea.

Adresarea in blocuri logice (Logical Block Addressing)

O data ce un hard disk are destula 'inteligenta' pentru a traduce adresarea CHS, nu mai este nevoie sa fie urmata conventia CHS la trimiterea adreselor catre un disk drive. Drive-ul poate transforma orice valoare in adresa fizica CHS a sectoarelor individuale. Cea mai populara metoda de a adresa date de pe hard disk este acum adresarea in blocuri logice (Logical Block Adressing), prescurtat LBA. In LBA fiecare sector este numerotat, de la primul la ultimul. Pentru a adresa un anumit sector, PC-ul trimite un numar de sector pe care drive-ul il transforma in adresa fizica CHS a acelui sector pentru a accesa datele solicitate. Adresarea LBA are o flexibilitate mai mare decat adresarea CHS. LBA poate fi utilizata pentru a adresa si alte dispozitive hard decat hard disk-ul. Orice dispozitiv care segmenteaza datele sale in blocuri, care pot fi practic de orice marime, poate utiliza LBA. Majoritatea schemelor de adresare LBA folosesc blocuri de cate 512 octeti. Aceasta marime a blocului restrange capacitatea hard disk-urilor ce utilizeaza interfete ATA sau SCSI la 8 GB. SCSI foloseste totdeauna LBA. Majoritatea PC-urilor bazate pe interfata SCSI traduc adresa CHS generata de PC intr-o valoare LBA pentru compatibilitatea cu intreruperea 13. Interfata ATA foloseste optional LBA.

Reorganizarea sectoarelor (Sector Remapping)

Eliminarea constrangerilor adresarii fizice directe CHS aduce si alt beneficiu: abilitarea HDD-ului de a-si modifica automat tabela de adrese. Aceasta abilitate numita reorganizarea sectoarelor (sector remapping) permite hard disk-ului sa evite stocarea datelor pe sectoare sau piste care au mediul magnetic deteriorat si care ar periclita siguranta datelor. Folosind sector remapping, drive-ul poate substitui diferi­te sectoare fizice defecte, mentinand acelasi sector logic sau adresa logica. Hard disk-urile moderne reorganizeaza sectoarele prin realocare automata. Cand se intal­neste un sector defect, hard disk-ul automat localizeaza un sector nou pentru a stoca datele si muta datele in acest sector, modificand corespunzator tabela de adrese. Procesul este invizibil pentru utilizator si este realizat la nivel hard de catre drive.

Parametrii discului (Disk Parameters)

Numele capetelor (fetelor), cilindrilor si punctul in care incepe scrierea for­meaza parametrii discului. La drive-uri care folosesc interfete ale dispozitivelor si interfete ATA mai vechi, aceste trei numere sunt cerute de controler-ul HDD pentru a lucra corect. Parametrii discului sunt inregistrati chiar pe disc, intr-un loc care sa fie accesibil in acelasi mod pentru intreaga gama de modele de HDD. Ca parte a procesului de boot-are HDD-ului va fi comandat sa-si citeasca informatia de identi­ficare, scriind apoi in controler. Dupa aceea, controlerul va putea conduce in mod corect functionarea drive-ului. Cele mai multe PC-uri, de la introducerea IBM AT, isi retin parametrii discului in memoria CMOS. Controlerul citeste parametrii din CMOS si ii foloseste pentru a accesa corect drive-ul. Interfetele ESDI, SCSI si ATA au parametrii drive-ului inclusi in sistem. BlOS-urile mai noi sunt capabile sa detecteze aceasta informatie si sa configureze pentru ca sa poata lucra cu drive-ul. Cu un hard disk modern, folosind interfata ATA si modul automat de translatare, utilizatorul nu trebuie sa-si faca probleme potrivind acesti parametri. Atata timp cat sistemul este setat cu orice parametri care conduc la capacitatea corecta a drive-ului, discul insusi potriveste parametrii astfel incat acestia sa fie corecti.

Sistemele ATA care folosesc adresarea in blocuri logice nu au nevoie sa le fie setati parametrii discului. Controlerele gazda SCSI modeme, folosesc propriul lor BIOS si opereaza independent de parametrii setup-ului PC-ului. La fel se intampla cu unele controlere gazda ATA. La cele mai multe PC-uri cand este conectat un drive SCSI setup-ul sistemului trebuie realizat ca si cum nu ar avea hard disk. Controlerul gazda SCSI are grija de detalii, citind parametrii drive-ului chiar de pe drive si comu­nicand informatia PC-ului.

Tabela de alocare a fisierelor (File Allocation Table)

Pentru a urmari care clustere apartin caror fisiere, DOS foloseste o tabela de alocare a fisierelor (FAT), in esenta o harta a clusterelor de pe disc. Cand se citeste intr-un fisier, DOS in mod automat si transparent verifica FAT-ul pentru a gasi toate clusterele fisierului. Cand se scrie pe un disc se verifica FAT-ul pentru a afla clusterele disponibile. Oricat de imprastiate pe disc ar fi clusterele unui fisier, utilizatorul si software-ul vad un singur fisier. Sisteme de fisier bazate pe FAT numeroteaza pur si simplu clusterele intr-o maniera similara celei in care un disc drive numeroteaza blocurile logice. Sistemul de operare urmareste care dintre clustere si in ce ordine au fost asignate unui fisier dat. Sistemul de fisiere FAT functioneaza inlantuind clustere. Intrarea in director a unui fisier sau subdirector contine cativa bytes aditionali la numele fisierului, ce contin date despre: ultima data la care a fost schimbat fisierul, atributele fisierului si numarul primului cluster folosit pentru a stoca fisierul.

Cand un sistem de operare citeste un fisier, verifica in primul rand intrarea in director pentru a gasi numarul primului cluster. Totodata, aditional la citirea datelor de pe disc, sistemul de operare verifica FAT pentru intrarea cu numarul corespunzator numarului primului cluster. Aceasta intrare indica numarul urmatorului cluster in fisier. Dupa ce se citeste acest cluster, sistemul de operare verifica intrarea corespunzatoare acelui cluster pentru a gasi numarul urmatorului cluster. Daca fisierul nu are clustere aditionale, inregistrarea din cluster are valoarea OFF (hexa). Sistemul de operare asigneaza clusterelor nefolosite valoarea 0.

Cand DOS sterge un fisier, modifica doar primul caracter din numele fisierului aflat in intrarea din director in 0E5 (hexa) si modifica toate inregistrarile din FAT ale fisierului in 0. Pentru ca restul informatiei ramane intact (cel putin pana DOS ramane fara spatiu pentru informatia din director si scrie peste intrarile sterse), el poate fi recuperat pentru a ajuta la reconstituirea fisierelor sterse accidental. Utilitarele Unerase si Undelete verifica directorul pentru intrari ce au primul caracter 0E5 si afiseaza ceea ce gasesc. De la datele ramase in director, programul de recuperare poate localiza primul cluster al fisierului. Gasirea restului clusterelor in FAT este o problema de a face presupuneri logice. FAT-ul unui disc este atat de important incat DOS il protejeaza impotriva stergerii punand doua copii complete ale FAT-ului cap la cap pe disc.

Oricat de inteligenta ar fi folosirea clusterelor in alocarea fisierelor, tehnica are neajunsurile sale.

Spatiul pe disc este divizat in clustere de o anumita dimensiune. Oricat de mic este un fisier el ocupa minim un cluster pe disc. Fisiere mari ocupa clustere intregi, dar orice fractiune de cluster ocupa un alt cluster. in medie, fiecare fisier pe disc risipeste o jumatate de cluster. Cu cat sunt mai multe fisiere si clusterele sunt mai mari cu atat e mai mare risipa.

Versiunile DOS de dupa 3.3 folosesc FAT-uri cu intrari de 12 biti pentru numarul clusterului, permitand un numar total de 4096 clustere unic numerotate. Cu clustere a caror capacitate este de 8192 octeti, dimensiunea maxima posibila a discului (partitiei) era 33.554.432 octeti, adica 32 MB. Versiunea DOS 4.0 si urmatoarele per­mite intrari in FAT de 16 biti care dau un total de 65.536 clustere unic denumite. Cu o dimensiune a clusterului de 2048 de octeti dimensiunea maxima a discului este de 128 MB. Discuri sau partitii mai mari de 512 MB sunt realizate marind capacitatea clusterelor la 4096 sau 8192 de octeti. DOS 5.0. poate manipula discuri si mai mari divizandu-le in mai multe partitii, fiecare aflandu-se in limita impusa de combinatia dimensiunii clusterelor cu intrarile FAT.

DOS 5 si 6 sunt astfel construite incat sa foloseasca cea mai mica dimensiune posibila pentru un cluster la o capacitate data a drive-ului. Prin urmare, discuri cu capacitate mai mare de 134.217.728 octeti pot fi adresate ca o singura unitate cu clustere de 2048 octeti. Cu clustere de 8192 octeti, marimea maxima a unei unitati sau partitii poate fi 6.536.810.912 octeti. Si DOS 5 si DOS 6 gestioneaza discuri mai mari, dar necesita partitionarea lor in jumatati de gigaoctet. Tabelul urmator prezinta dimensiunile clusterelor pentru o capacitate data a discului la sistemele de operare ce folosesc FAT-urile de 16 biti (DOS 5, 6 si primele versiuni de Windows 95).

Tabelul 4.5.

Structura FAT pe 16 biti pune o alta problema: o dimensiune a discului de maxim 2 GB. La un an dupa introducerea lui Windows 95, Microsoft si-a revizuit sistemul FAT si 1-a adaptat la intrari pe 32 de biti. Noul sistem numit FAT 32 rezerva 4 dintre cei 32 de biti ai sai pentru alte scopuri astfel incat fiecare cluster este identificat de fapt printr-o valoare ce incape pe 28 de biti. Folosind FAT 32, versiuni mai recente ale lui Windows 95 pot lucra cu drive-uri de pana la 2048 GB si pe discuri mai mici pot stoca fisiere mai mici cu clustere mai mici. Capacitatea drive-ului si dimensiunea clusterelor in sistemele FAT pe 32 de biti sunt prezentate in tabelul urmator:

Tabelul nr. 4.6.

FAT 32 e disponibil in versiunea 950 b a lui Windows 95 care a devenit accesi­bila fabricantilor de PC-uri pentru a fi incarcate pe produsele lor incepand cu luna septembrie a anului 1996. Pentru a putea instala noul FAT pe un sistem, trebuie actualizate toate utilitatile de baza ce lucreaza cu hard disk-ul (FDISK, SCANDISK, DEFRAG) cat si disk driver-ul (VFAT.vdx) iar hard diskul trebuie formatat. in plus, unele utilitare (Norton) nu vor lucra sub sistemul FAT 32 deci si acestea trebuie actualizate. Problema risipei clusterelor poate fi rezolvata si fara upgrade-ul la FAT 32. Este nevoie doar de Drive Space 3 inclus in pachetul de utilitati Microsoft Plus! Drive Space aloca fisiere in sectoare de 512 octeti in loc de clustere, eliminand pier­derea in intregime. Daca utilizatorul e ingrijorat de siguranta datelor prin compresia discului, poate instala Drive Space 3 fara compresie selectand No Compression (Fastest) din meniul Advanced settings si apoi instaland.

Comprimarea (Compression)

Pentru a scurta timpul necesar operatiilor la scrierea datelor comprimate pe hard disk, DOS foloseste un al doilea fel de FAT compressed volume file numit Bit FAT, care stie ce sectoare rezervate in compressed volume file contin date active si care sunt goale. BitFAT-ul foloseste un bit pentru fiecare sector, ca flag, pentru a indica daca este ocupat sau nu. Pentru ca fiecare comprimare a discului este solicitata de sistemul de operare, stocarea pe care o face sufera limitarile impuse de acel sistem de operare. in cazul DOS-ului volumele individuale necomprimate nu pot fi mai mari de 521 MB, lucru ce limiteaza volumul fisierului comprimat la acea marime.

Sistemul de fisiere New Technology (New Technology File System)

Windows NT ofera posibilitatea de a alege intre doua sisteme de fisiere, vechiul FAT pentru Windows 95, sau propriul sau Windows NT File System (NTFS). Sistemul de fisiere folosit de NT seamana cu OS/2 HPFS - cele doua sisteme de operare au origini comune - dar foloseste propria sa terminologie si are o structura imbunatatita.

Piesa principala a NTFS-ului este MFT Master File Table (tabela master a fisie­relor) care stocheaza toate datele ce descriu fiecare director si fisier de pe disc. Datele de baza despre fiecare fisier sunt continute intr-o inregistrare in Master File Table. Aceste inregistrari pot avea o lungime de doua, patru sau opt sectoare (adica 1KB, 2KB sau 4KB). Primele 16 sectoare sunt rezervate pentru a fi folosite de sistem pentru a retine date ale fisierelor foarte mari, iar primul dintre ele stocheaza atributele Master File Table-ului. Pentru NTFS un fisier este o colectie de atribute, fiecare descriind un aspect al fisierului. Unul dintre atribute este numele fisierului, altul datele continute in fisier. Altele pot contine informatii despre cine a lucrat la fisier, despre data la care a fost modificat ultima data. MFT-ul gaseste aceste atribute. Pentru a identifica atributele, sistemul de fisiere asigneaza fiecarui fisier un numar de identificare unic, o valoare de 48 de biti ce permite aproape 300 de trilioane de intrari.

MFT-ul incearca sa stocheze toate atributele unui fisier intr-o inregistrare pe care o asociaza cu acel fisier. Cand atributele unui fisier sunt prea mari pentru a incapea intr-o singura inregistrare, NTFS-ul scrie atributele in atatea inregistrari aditionale pe disc, pentru a crea atatea atribute ce nu sunt rezidente, de cate este nevoie pentru a descrie fisierul MFT-ul tine evidenta tuturor inregistrarilor ce contin atribute asociate cu un fisier dat prin numarul sau de identificare. Acest sistem permite unui fisier sa fie la fel de mare ca intregul spatiu de stocare disponibil, atata timp cat se mentin unitati de alocare mici. Oricat de mare este o partitie de disc, NTFS nu aloca niciodata spatii mai mari de 4 KB.

Limitele capacitatii si Windows 98

Sistemul de adresare CHS folosit de intreruperea 13, combinat cu cel folosit de hard disk-urile ATA au ca rezultat o dimensiune maxima a hard disk-ului mult mai mica decat cea impusa de fiecare din ele in parte. Limita intreruperii 13 este 8,4 GB. Aloca 16 biti pentru a stoca datele. Numaratoarea cilindrilor si capetelor incepe de la 1 nu de la 0, interfata ATA foloseste sistemul de adresare CHS ce are o capacitate de stocare de 1.369.020.820.560 octeti, cu 28 biti folositi pentru adrese. Bitii sunt alocati in sistemul intreruperii 13 astfel: 16 biti sunt folositi pentru reprezentarea numarului de cilindri, 4 biti pentru numarul de capete, 8 biti pentru sectoare. ATA incepe numaratoarea cilindrilor si pistelor de la zero, rezultand astfel valorile maxime: 5536 cilindri, 16 capete, 255 sectoare pe pista. Limitarea dimensiunilor discului apare din cauza ca numarul maxim de cilindri, capete si sectoare este cel minim intre valorile din cele doua sisteme.

BIOS-ul si ATA impun discului limitarile: 63 sectoare pe pista (limita BIOS-ului), 176 capete (limita ATA), si 1024 de piste (limita BlOS-ului). Rezultatul e ca discurile ATA ce folosesc sistemul de adresare CHS sunt limitate la o capacitate de 528.482.304 octeti. Desi aceasta inseamna o limita de 504 MB, cele mai multe surse se refera la aceasta limita de 520 MB.

Adresarea LBA elimina limitele adresarii impuse de adresarea CHS, dar apar alte limite. Structura FAT pe 16 biti folosita de DOS si prima versiune a Windows 95 impune o limita a partitiei de 2 GB. Dimensiunea maxima a clusterului suportata de aceste sisteme de operare este de 64 de sectoare. Aceasta dimensiune a clusterului si numarul maxim de 65.536 inregistrari FAT dau dimensiunea partitiei maxime de 2 GB. Trecand la FAT-uI pe 32 de biti, Windows 95 trece si peste aceasta limita. Adre­sarea LBA sufera din cauza propriei sale limite de adresare a hard disk-ului. Limita cea mai importanta a adresarii LBA este dimensiunea adresei. Ambele interfete SCSI si ATA, aloca 24 de biti pentru adresele blocurilor. PC-ul lucreaza cu sectoare de 512 octeti, deci dimensiunea maxima adresabila a PC-ului este 8 GB.

Windows 98, asemenea lui Windows 95 suporta ambele sisteme de fisiere cu FAT pe 16 biti si FAT pe 32 de biti. Pentru accesarea discurilor cu peste 1024 de cilin­dri, necesita un BIOS care suporta modul de adresare LBA. Pentru partitia de peste 8 GB pe discuri SCSI sau IDE, BIOS-ul trebuie sa suporte noile extensii pentru intreru­perea 13.

Windows 98 poate trata prin FAT pe 32 de biti partitii de pana la 2 TB spre deosebire de FAT pe 16 biti care este limitat la 2 GB.

Daca FAT pe 16 biti are marimea clusterului de 32 KB pentru un disc de 1,2 GB, FAT pe 32 de biti utilizeaza mai eficient spatiul pe disc prin clustere avand urma­toarele dimensiuni:

Tabelul nr. 4.7.