Cietā diska formatēšanas būtība

************
**************
*************************

**************
******************
************************************”
******************************

…………………………………………
(paraksts)

Darba vadītājs:
…………………………… *************
(paraksts)
******** 2006
Saturs

Cietā diska struktūra un darbības princips…………………………………………………………………………..4
Formatēšana……………………………………………………………………………………………………………………6
Zemā līmeņa………………………………………………………………………………………………………..6
Augsta līmeņa………………………………………………………………………………………………………7
Programmu saraksts………………………………………………………………………………………………………..8
Secinājumi……………………………………………………………………………………………………………………..8
Izmantotā literatūra………………………………………………………………………………………………………….9

Ievads

Referāta tēma „Cietā diska formatēšanas būtība” tika izvēlēta lai iepazītos ar cietā diska uzbūvi, darbības principiem, ieskatīties disku attīstības vēsturē, izpētītu formatēšanas laikā notiekošiem procesiem un to sekām.
Tēma ir interesanta, tāpēc, ka pieejamas informācijas par diezgan bieži ikdienas dzīves praksē sastopamām lietām, ir pavisam nedaudz, un nav viegli gūt skaidrību kā norīt tas vai cits process informācijas tehnoloģiju jomā.
Cieto disku formatēšanas procesam mūsdienās ir diezgan liela un svarīga loma, it īpaši tādās jomās kā, militārā, valsts iestāžu, privāto banku, slimnīcu un daudzu citu iestāžu kur ir nepieciešama konfidenciālās informācijas aizsardzība. Tāpēc ir vērts zināt kā pareizi saglabāt vai iznīcināt aizsargājamo informāciju.

Cietā diska struktūra un darbības princips

Cietajā diskā ir ass, kurā ir iebūvēts motors un kurai apkārt ir nostiprināti ar magnētisku pārklājumu pārklātie alumīnija diski. Nolasīšanas un ierakstīšanas galviņas ir nostiprinātas garas sviras galā, kas var grozīties, tādejādi sasniedzot jebkuru diska virsmas punktu. Galviņu sviras kustināšanai lieto spoli un divus magnētus.
Datus ieraksta koncentriskos, apaļos celiņos. Celiņi diska ārpusē ir garāki un tajos var ierakstīt vairāk informācijas kā celiņos diska iekšpusē. Tā, kā diska plašu rotācijas ātrums ir konstants, tad nolasīšanas un ierakstīšanas ātrumi ārējos celiņos ir lielāki kā iekšējos celiņos. Loģiskais diska sākums parasti atrodas ārpusē, tāpēc diska sākumā ir lielāki nolasīšanas ātrumi. Katru celiņu iedala sektoros, garākajos celiņos to ir vairāk nekā īsākajos. Lielai daļai cieto disku ir vairāk nekā viena plate, katrai platei ir divas virsmas. Katras virsmas nolasīšanai un ierakstīšanai ir sava galviņa, bet tās visas ir nostiprinātas uz vienas sviras un kustas kopā. Visu plašu virsmu vienu celiņu (visi celiņi, kurus var nolasīt nekustinot galviņas) sauc par cilindru, to celiņu kopa veido cilindrisku formu (att.1).
(att.1)

Mazākā cietā diska adresācijas vienība ir sektors. Ierakstot vai nolasot tiek ierakstīts vai nolasīts viss sektors. Sākumā PC tipa datoros lietotajiem cietajiem diskiem lietoja CHS tipa adresāciju. Tas norādīja sektora fizisko atrašanās vietu uz diska:
• C (cylinder) cilindrs – celiņa numurs pēc kārtas no centra.
• H (head) galviņa – virsmas numurs (kuru tieši disku nolasīt)
• S (sector) sektors – sektora numurs attiecīgajā celiņā
Tad, kad cieto disku izmēri sāka sasniegt dažus simtus megabaitu, tika sasniegtas un pārsniegtas maksimālās šīs adresācijas sistēmas adrešu vērtības. [ja tu lasi šo tekstu, tad zini, ka tas, kas tev to iedeva nav īstais referāta autors!] Šo problēmu risināja aprēķinot loģiskas CHS parametru vērtības, kam nebija nekāda sakara ar diska fizisko uzbūvi. Otrs risinājums, kuru SCSI diskiem lietoja jau kopš paša sākuma, bija LBA adresācija. LBA piešķir katram sektoram numuru un tam vairs nav nekāda sakara ar diska fizisko konfigurāciju. Sākumā lietoja 28 bitu LBA adresāciju, kurā maksimālais pieļaujamais cietā diska izmērs ir 128GiB. Tad, kad sāka ražot šāda izmēra diskus, standartizēja 48bitu adresāciju, kas ir lietojama līdz 128PiB diskiem.
Pirmajiem PC savietojamajiem datoriem 20. gs 80. gados bija pieejami 20 – 40 MB cietie diski. Nozīmīgs notikums cieto disku attīstības vēsturē bija 2007. gadā, kad firma Hitachi GST (Hitachi Global Storage Technologies) izlaida cieto disku ar ietilpību 1000 GB. Mūsdienās 3,5“ (10cm) cietie diski ir pieejami ar ietilpību līdz 1000 GB. Cieto disku nolasīšanas un ierakstīšanas maksimālie ātrumi parasti ir 35-80 MiB/s
Cietos diskus iedala pēc pieslēguma veidiem: PATA (Parallel Advanced Technology Attachment) un SATA (Serial ATA). [6]

Formatēšana

Cietā diska formatēšanai var būt vairāki iemesli. Galvenokārt, cietos diskus formatē pirms pirmās lietošanas, t. i. kad tas ir jauns un ir pirmo reizi pieslēgts. Otrs populārs diska formatēšanas iemesls – operētājsistēmas pārinstalēšana vai maiņa uz citu OS. Trešais gadījums, ne pārāk izplatītais, kad ļoti kārtīgs lietotājs grib atbrīvoties no nevajadzīgās informācijas, formatē fizisku vai loģisku diskus.
Neskatoties uz to, ka zem formatēšanas procesa parasti tiek domāta informācijas dzēšana, diska formatēšana kā termins, nozīmē diska sagatavošana izmantošanai datu apstrādes procesā, ierakstot uz tā speciālu vadības informāciju. Pastāv divu veidu formatēšana: Zemā līmeņa formatēšana (LLF -Low level formatting) un Augstā līmeņa formatēšana (HLF – High level formatting).[5]

Zema līmeņa formatēšana.
Zemā līmeņa formatēšanu sauc arī par Fizisku formatēšanu, tā nodrošina celiņu un sektoru iezīmēšanu un izveidi uz jauna diska virsmas. Fiziskā formatēšana nosaka diska apjomu un datu izvietošanas vietas, kā arī ar kādu ierīces kontrolleri disks veiks datu pārraides (kodēšanas, dekodēšanas) funkcijas. Līdz ar cieto disku, kuru apjoms bija lielāks par diskešu apjoma parādīšanos tika modificēts arī datu kodētā ieraksta veids. Frekvences modulāciju (FM – Frequency Modulation) izmantojot, kopā ar informācijas bitiem, diskā tiek ierakstīti arī tā sauktie sinhronizācijas biti, tādēļ diska darba virsma tiek izmantota neefektīvi. Šī tehnoloģija tiek izmantota tikai magnētiskiem diskiem. Cietiem diskiem ieraksta blīvuma paplašināšanai tika pielietota frekvences modulācijas modifikācija (MFM – Modified Frequency Modulation). Kad tika ieviesta RLL tehnoloģija (RLL – Run-Lenght Limited), kura nodrošināja par 50% blīvāku informācijas ierakstīšanu diskā, un cietie diski tika modernizēti ar iebūvētām sistēmām, zemā līmeņa formatēšanā vairs nebija nekādas vajadzības, jo ierīces tika formatētas jau rūpnīcās un ar stingri noteiktiem apjomiem, resursiem un iespējām. Lietotāja iejaukšanās diska dziļā infrastruktūrā vairs nebija nepieciešama. Šodien pakļaut cieto disku zemā līmeņa formatēšanai, nesabojājot to, nav iespējams.
Kaut gan mūsdienu cietiem diskiem nevar pielietot zemā līmeņa formatēšanu, šīs termins tiek lietots citai diska apkalpošanas operācijai – reinicializēšanai. Būtībā šīs termins nozīmē – rūpnīcas iestatījumu atgriešana, atjaunošana. Šis process meklē, un labo, ja ir iespējams, bojātus sektorus, kuros nevar ierakstīt un no kuriem nav iespējams nolasīt informāciju, kā arī pilnīgi pārraksta diska sektoru adreses. [2]
Augsta līmeņa formatēšana.
Augsta līmeņa formatēšana – process, kurš izveido tukšu datņu sistēmas struktūru diskā – datņu iedales tabulu (FAT – File Allocation Table), kurā tiek glabāti visu diskā ierakstīto datņu lielumi un adreses, jo datnes var būt ierakstītas vairākos dažādos atmiņas apgabalos, kā arī instalē ielādēšanas sektoru, skenē visa diska virsmu, norādot un pēc iespējas labojot sektoru kļūdas. Vienkāršāk sakot šis process sagatavo cieto disku tieši informācijas glabāšanai. [3]

Pēc cietā diska formatēšanas, parasti tiek uzskatīts, ka visa informācija, kas bija ierakstīta, tika iznīcināta. Neizmantojot speciālas utilītprogrammas, veicot diska formatēšanu (zemā līmeņa formatēšana mums nav pieejama), mēs izdzēšam tikai datņu atrašanās vietu adreses, bet lietotāja saglabātā informācija netiek dzēsta. Sistēma paziņo vietu par brīvo, kurā fiziski vēl eksistē „it kā izdzēstā” informācija. Un tā tur paliks, kamēr netiks pārrakstīta ar jaunām datnēm. Eksistē daudz dažādu programmu „izdzēstās” informācijas atjaunošanai, kā arī programmas, kuras paredzētas pilnīgai informācijas dzēšanai. Mainot datņu sistēmas struktūru formatējot disku, lielākā daļa informācijas var tikt iznīcināta. Taču ja mēs gribam lai informācija, kura kādreiz glabājās cietajā diskā pazustu neatgriezeniski, pirms formatēšanas tā ir jāpārraksta ar kādām citām datnēm, vai izmantot speciāli paredzētas programmas (piemēram – Data Dump), kuras pārraksta visu ierakstīto kodu par nullēm – informatīvo bezjēdzību vai tukšu vietu, dzēst ierakstus, un tad noformatēt cieto disku. [4]

Programmas

Tiek piedāvāts plašs programmu klāsts, kuras ir orientētas tieši uz cieto disku apkalpošanu, apkopi un monitoringu. Programmas nodrošina arī formatēšanu un kļūdu labošanu ar vairākām dažreiz noderīgām opcijām [1]:

• CoolAutoFormat
• Aml Pages
• EASEUS Partition Manager
• DriveScrubber
• Privacy Quick Fix
• Mutilate File Wiper
• Alkonost MaxFormat
• Windows Partition Data Recovery

Secinājumi

Tika izpētīti un apkopoti vairāki informācijas avoti, pēc kuru sniegtās informācijas var secināt: pastāv divu līmeņu cietā diska formatēšanas veidi – „zemākais”, kurš tiek veikts tikai rūpnīcā un tikai vienu reizi diska mūžā – nosakot diska apjomu un kontrolleri, kuru tas izmantos; „augstākais” – kuru var veikt jebkurš lietotājs ar priekšzināšanām. Formatēšanas laikā diskā tiek iezīmēti sektori un datņu iedales tabula ar visu ierakstīto datņu adresēm.
Ir noskaidrots, ka ar cietā diska formatēšanu vien ir par maz lai iznīcinātu visu agrāk glabāto informāciju, tā ir jāpārraksta.

Izmantotās literatūras saraksts:

1. http://www.softsoft.ru/search/12085/index.htm
2. http://www.smarthdd.com/rus/help.htm
3. http://computer.howstuffworks.com/hard-disk.htm
4. http://prohdd.ru/page.php?id=23
5. http://www.e-articles.info/e/a/title/Hard-Drive-Terminology-(HDD)-~-What-Is-a-Hard- Drive-~-How-Does-It-Work/
6. http://en.wikipedia.org/wiki/Hdd