HARD DISK

Concetti di Base

Sommario• Cos’è un disco rigido?

– Componenti di base di un disco rigido– In che modo i dati vengono memorizzati e richiamati?

• Cosa significa formattare un disco?– Formattazione fisica del disco– Formattazione logica del disco

• File system– FAT– FAT32– NTFS– NetWare File System– Linux Ext2 e Linux Swap

• Partizioni

Cos’è un disco rigido?

• DISPOSITIVO responsabile della memorizzazione a lungo termine delle informazioni

• Capacità di memorizzazione molto superiori alla RAM

Componenti di base di un HD

Componenti di base di un HD

• piatti• albero,• testine di lettura/scrittura• componenti elettronici

integrati

In che modo i dati vengono memorizzati e

…• sotto forma di serie di bit binari.• come carica magnetica sul rivestimento

di ossido del piatto di un disco.• Quando un computer salva i dati, li invia

al disco rigido sotto forma di serie di bit. • Quando il disco riceve i bit, utilizza le

testine di lettura/scrittura per registrarli magneticamente

• I bit di dati non vengono necessariamente memorizzati in successione

… richiamati?

• I piatti ruotano e le testine di lettura/scrittura si spostano in avanti e all’indietro sulle aree di dati specificate.

• Le testine di lettura/scrittura leggono i dati mediante la determinazione del campo magnetico di ogni bit, positivo o negativo, quindi trasmettono le informazioni al computer.

Accesso casuale o diretto

• Le testine di lettura/scrittura possono accedere a qualsiasi area dei piatti in qualsiasi momento, consentendo di accedere ai dati in modo casuale (invece che sequenziale, come per un nastro magnetico).

• Grazie a questa possibilità di accesso casuale dei dischi rigidi, essi in genere sono in grado di accedere ai dati in pochi millesimi di secondo.

Cosa significa formattare un disco?

• I computer devono essere in grado di accedere alle informazioni necessarie a comando;

• anche il più piccolo disco rigido può memorizzare milioni e milioni di bit.

• In che modo il computer sa dove cercare le informazioni necessarie?

• Per risolvere questo problema, i dischi rigidi sono organizzati in divisioni singole, identificabili, che consentono al computer di trovare in modo semplice una particolare sequenza di bit.

Cosa significa formattare un disco?

• La forma più semplice di organizzazione del disco viene chiamata formattazione.

• La formattazione prepara il disco rigido in modo che i file possano essere scritti sui piatti e quindi richiamati rapidamente quando necessario.

Cosa significa formattare un disco?

I dischi rigidi devono essere formattati in due modi:

•fisicamente •logicamente

Formattazione fisica del disco

• Deve esser eseguita prima di quella logica• Viene in genere eseguita dal costruttore

(denominata anche formattazione di basso livello)

• Divide i piatti del disco rigido negli elementi fisici di base:– tracce – settori – cilindri.

Formattazione fisica del disco

tracce

• percorsi circolari concentrici scritti su ogni lato di un piatto

• vengono identificate da un numero, a partire dalla traccia zero fino al bordo più esterno.

settori

• utilizzati per memorizzare una quantità fissa di dati

• I settori vengono in genere formattati per contenere 512 byte di dati

cilindro

• è composto da una serie di tracce che si trovano alla stessa distanza dall’albero su entrambi i lati di tutti i piatti.

• utilizzati spesso da HW e SW perché accessibili più velocemente.

settori danneggiati

• settori che non possono più essere utilizzati per contenere i dati

• rari nei dischi moderni• possono essere identificati e

contrassegnati e non utilizzati• proprietà magnetiche del rivestimento del

piatto possono deteriorarsi col tempo• di conseguenza, diventa sempre più

difficile per le testine di lettura/scrittura leggere o scrivere

Calcolo capacità disco dalla geometria fisica

• La seguente formula:

N°Cilindri*N°testine*N°settori*N°byte/settore

• fornisce la capacità del disco in esame

• Per reperire tali informazioni useremo partition magic

Calcolo capacità

N°Cilindri*N°testine*N°settori*N°byte/sett =

3618*240*63*512=

28’008’529’920 byte

Per avere i MB devo dividere per 220

28’008’529’920 byte/ 220= 26711 MB

Formattazione logica del disco

• inserisce un file system sul disco,• consentendo a un sistema operativo

(DOS, OS/2, Windows o Linux) di utilizzare lo spazio disponibile su disco per memorizzare e richiamare i file

• dipende dal SO che si intende installare in quanto i vari sistemi operativi (SO) utilizzano file system diversi

Formattazione logica del disco

• La scelta di un file system limita necessariamente il numero ed i tipi di SO che è possibile installare sul disco

Soluzione:• Prima di formattare un disco

logicamente, questo può essere diviso in partizioni che possono essere formattate con un file system diversi ed ospitare SO diversi

File system

• consistono in strutture necessarie per la memorizzazione e la gestione dei dati:– record di avvio del sistema operativo– directory – file

• Alcuni SO possono riconoscere solo un file system, mentre altri SO possono riconoscerne vari.

File systemesegue tre funzioni

principali:1. tiene traccia dello spazio

assegnato e di quello libero 2. gestisce le directory ed i nomi file3. tiene traccia del punto in cui è

fisicamente memorizzato ogni file sul disco

File systemi più comuni

• FAT (File Allocation Table)• FAT32 (File Allocation Table 32)• NTFS (New Technology File

System)• NetWare File System• Linux Ext2 e Linux Swap

FATFile Allocation Table

Usato da:• DOS• Windows 3.x• Windows 95Accessibile da:• Windows 98/Me/NT/2000 • OS/2• Linux

FATcaratterizzato da

• tabella di assegnazione file (FAT) che è il cuore del file system; per sicurezza viene duplicata per proteggere i dati che contiene dall’eliminazione o dal danneggiamento casuali.

• Cluster che sono la più piccola unità del sistema FAT per la memorizzazione dei dati e consiste di un numero fisso di settori del disco.

La File Allocation Tablememorizza:

• i cluster utilizzati • i cluster non utilizzati• dove si trovano i file all’interno dei

cluster.

Il file system FAT supporta dischi o

partizioni• fino a 2 GB (2*230 byte ~ 2 miliardi byte)• massimo di 65.525 cluster utilizzabili e 216 totaliQuindi, indipendentemente dalle dimensioni del

disco / partizione, il numero di settori in un cluster deve essere grande abbastanza da poter includere tutto lo spazio disponibile in 65.525 cluster.

Dunque quanto maggiore è lo spazio disponibile, tanto maggiori devono essere le dimensioni dei cluster.

In generale, cluster grandi tendono a sprecare più spazio di quelli piccoli.

FATdirectory radice (root)

• Il file system FAT utilizza anche una directory radice.

• Questa directory presenta un numero massimo di voci consentite e deve trovarsi in un punto specifico del disco o della partizione.

• I SO che utilizzano il file system FAT rappresentano la directory radice con la barra retroversa (\) ed inizialmente visualizzano questa directory all’avvio.

FATdirectory radice (root)

• La directory radice memorizza le informazioni relativa a ciascuna sottodirectory e a ciascun file sotto forma di singole voci di directory.

• Ad esempio, una voce della directory di un file contiene informazioni quali:– nome file, – le dimensioni del file, – data e ora dell’ultima modifica al file, – il numero di cluster iniziali (quale cluster contiene

la prima parte del file)– gli attributi del file (ovvero nascosto o sistema)

FATdirectory radice (root)

• ESERCIZIO• ACCEDERE AL PROMPT DEL DOS (Start

esegui digitare cmd)• Cd <nome dir> cambio directory• Cd \ mi porta nella dir root• Dir visualizza directory• . Directory corrente .. Directory superiore• Type• > >>

FAT32

Il file system FAT32 può essere utilizzato con:

• Windows 95 OEM Service Release 2 (versione 4.00.950B),

• Windows 98• Windows Me• Windows 2000• Windows XP

FAT32

Non riconoscono il file system FAT32 e non sono in grado di avviare il computer o utilizzare i file presenti in un disco o una partizione di tale tipo:

• Windows NT 3.51/4.0• Windows 95• OS/2.

FAT32

• FAT32 è un miglioramento del file system FAT

• si basa sulle voci della tabella di assegnazione file a 32 bit, piuttosto che sulle voci a 16 bit utilizzate dal file system FAT

• Come risultato, FAT32 supporta dischi più grandi o partizioni di maggiori dimensioni (fino a 2 terabyte).

FAT32

• utilizza cluster più piccoli del file system FAT

• ha record di avvio duplicati • ha una directory radice che

– può essere di qualsiasi dimensione – può trovarsi in qualsiasi punto del

disco o della partizione.

NTFS New Technology File

SystemE’ accessibile soltanto da:• Windows NT• Windows 2000• Windows XPPoiché NTFS utilizza un’elevata quantità

di spazio per le strutture di sistema, si consiglia di non utilizzare tale file system con i dischi di capacità inferiorea 400 MB.

NTFStabella file master

La struttura del sistema centrale del file system NTFS è la tabella file master (MFT Master File Table).

NTFS conserva più copie della parte critica della tabella file master come protezione contro il danneggiamento o la perdita di dati.

NTFSdimensione cluster

• utilizza i cluster per memorizzare i file di dati;

• la dimensione dei cluster non dipende dalle dimensioni del disco o della partizione.

• è possibile specificare dimensioni di cluster pari a 512 byte, senza tener conto delle dimensioni della partizione che può essere di 500 MB o di 5 GB.

NTFSvantaggi cluster piccoliUso cluster piccoli:• riduce la quantità di spazio sprecato

su disco• riduce la frammentazione dei file,

una condizione in cui i file sono suddivisi in molti cluster non contigui che rallenta l’accesso al file.

• fornisce ottime prestazioni su grosse unità.

NTFSframmentazione

Disco vuoto

Copio 3 file

Cancello il secondo

Memorizzo un quarto file più grande del precedente

Ottengo un file frammentato

NTFSframmentazione

NTFSaltri vantaggi

Infine il file system NTFS consente di • apportare correzioni rapide, ossia

un processo attraverso il quale i settori danneggiati vengono automaticamente rilevati e contrassegnati in modo da non essere più utilizzati.

• protezione di file e cartelle

NetWare File System

Il sistema operativo NetWare della Novell utilizza il NetWare File System, che è stato sviluppato specificamente per essere utilizzato dai server NetWare.

Linux Ext2 e Linux Swap

• I file system Linux Ext2 e Linux Swap sono stati sviluppati per il SO Linux (una versione freeware di UNIX).

• Il file system Linux Ext2 supporta dimensioni del disco o delle partizioni massime di 4 terabyte.

Hard DiskPartizioni

Partizionidefinizione

• Dopo la formattazione fisica, un disco può essere diviso in sezioni fisiche o partizioni separate.

• Ogni partizione funziona come unità singola e può essere formattata logicamente con il file system desiderato.

• Una volta formattata logicamente, la partizione del disco viene denominata volume.

Partizionivolumi

Come parte dell’operazione di formattazione, all’utente viene richiesto di dare un nome alla partizione, denominato “etichetta di volume”.

• Questo nome aiuta ad identificare facilmente il volume

Partizioni Perché utilizzarle

• Molti dischi rigidi sono formattati come una singola, grande partizione

Partizioni Perché utilizzarle

• Molti dischi rigidi sono formattati come una singola, grande partizione

• Questa impostazione, però, non sempre garantisce il miglior utilizzo possibile dello spazio o delle risorse del disco.

• L’alternativa è di dividere il disco rigido in partizioni.

Partizioni Perché utilizzarle

Usando partizioni multiple, è possibile:• Installare più di un SO sul disco rigido• Utilizzare nel modo più efficiente lo

spazio disponibile su disco• Rendere i file il più sicuri possibile• Separare fisicamente i dati in modo

da poter facilmente trovare i file ed eseguire il backup dei dati

Tipi di partizioni

Esistono tre tipi di partizioni:•Primaria•Estesa•Logica

Tipi di partizioni

• Le partizioni primarie ed estese sono le divisioni principali del disco;

• Un disco rigido può contenere:– fino a quattro partizioni primarie – o tre partizioni primarie ed una partizione

estesa.

• La partizione estesa può essere ulteriormente divisa in diverse partizioni logiche.

Tipi di partizionifigura

Partizioni primarie

• Una partizione primaria può contenere un sistema operativo insieme a vari file di dati (ad esempio file di programma o file utente).

• Prima di installare un SO, la partizione primaria deve essere formattata logicamente con un file system compatibile.

Partizioni primariePartizioni attive

• Se sul disco rigido vi sono partizioni primarie multiple, può essere attiva e visibile solo una partizione primaria alla volta.

• La partizione attiva è la partizione dalla quale viene avviato il SO quando si accende il computer.

• Le partizioni primarie non attive sono nascoste, impedendo in tal modo l’accesso ai dati che contengono.

• Così, ai dati in una partizione primaria può accedere (per tutti gli usi pratici) solo il SO installato su quella partizione.

Partizioni primarie

Se si pensa di installare più di un sistema operativo sul disco rigido, è probabilmente necessario creare partizioni primarie multiple in quanto la maggior parte dei sistemi operativi può essere avviata solo da una partizione primaria.

Partizioni estese

• La partizione estesa rappresenta un modo di aggirare il limite arbitrario di quattro partizioni.

• Una partizione estesa è essenzialmente un contenitore in cui è possibile dividere ulteriormente lo spazio fisico su disco creando un numero illimitato di partizioni logiche.

Partizioni estese

• Una partizione estesa non contiene direttamente i dati.

• È necessario creare partizioni logiche all’interno di una partizione estesa per memorizzare i dati.

• Una volta create, le partizioni logiche devono essere formattate logicamente, ma ognuna può utilizzare un diverso file system.

Partizioni logiche

Le partizioni logiche possono esistere solo all’interno di una partizione estesa e sono progettate in modo da contenere solo file di dati e SO che possono essere avviati da una partizione logica (OS/2, Linux e Windows NT XP).

Partizioni nascoste

• E’ possibile nascondere una partizione e renderla invisibile al SO

• non viene assegnata una lettera di unità durante l’avvio del SO.

• Alle partizioni successive che sono ancora visibili al SO viene assegnata una nuova lettera di unità.

Partizioni nascoste

Nascondere una partizione è utile quando:

• è necessario proteggere dati riservati da altri utenti

• si desidera impedire ad altri di eliminare inavvertitamente file critici.

È possibile nascondere qualsiasi partizione primaria o logica FAT, FAT32 o NTFS.

Partizioni nascoste

• Le partizioni nascoste in Windows 2000 si comportano in modo diverso rispetto ad altri sistemi operativi Microsoft.

• Pur utilizzando PartitionMagic e VolumeManager per nascondere una partizione in Windows 2000 e rimuovere l’assegnazione della lettera di unità, è ancora possibile accedere alla partizione e riassegnare una lettera di unità con Gestione dischi.

Floppy Disk

• 3”1/2 1,44 MB

• 18 settori

• 2 facce x 80 tracce =160 tracce

• 2 floppy drive per connettore (A: B:)