Тема: «Структура даних на магнітних дисках».

Мети уроку:

· допомогти учнем одержати представлення про файли і файлові системи, познайомитися з поняттям структура диска, дати основні поняття, необхідні для грамотної роботи на комп'ютері.

· виховання інформаційної культури учнів, уважності, акуратності, дисциплінованості, посидючості.

· розвиток пізнавальних інтересів, навичок роботи на комп'ютері, самоконтролю, уміння конспектувати.

Устаткування:

дошка, комп'ютер, комп'ютерна презентація.

План уроку:

I. Орг. момент. (1 хв)

II. Перевірка й актуалізація знань. (5 хв)

III. Теоретична частина. (15 хв)

IV. Практична частина. (10 хв)

V. Д/з (2 хв)

VI. Питання учнів. (5 хв)

VII. Підсумок уроку. (2 хв)

Хід уроку:

I. Орг. момент.

Вітання, перевірка присутніх. Пояснення ходу уроку.

II. Перевірка й актуалізація знань.

Кілька уроків назад ми з вами обговорювали поняття файлу і файлової системи. Давайте згадаємо, що таке файл і файлова система, як записується ім'я файлу, у чому виміряється розмір файлів, які операції можна робити над файлами?

Файл — це визначена кількість інформації (програма або дані), що мають ім'я і зберігається в довгостроковій (зовнішньої) пам'яті.

Ім'я файлу складається з двох частин, розділених крапкою: власне ім'я файлу і розширення, що визначає його тип (програма, дані і т.д.). Власне ім'я файлові дає користувач, а тип файлу звичайно задається програмою автоматично при його створенні.

Робота з файлами на комп'ютері виробляється за допомогою файлової системи, що є частиною операційної системи.

Для того щоб знайти файл в ієрархічній файловій структурі необхідно вказати шлях до файлу. У шлях до файлу входять записувані через роздільник "\" логічне ім'я диска і послідовність імен вкладених друг у друга каталогів, в останньому з яких знаходиться даний потрібний файл.

Шлях до файлу разом з ім'ям файлу називають повним ім'ям файлу.

III. Теоретична частина.

Диск – відформатована для певної файлової системи ділянка зберігання даних, якій призначена буква диска. Для зберігання може використовуватисся гнучкий диск, компакт-диск, жорсткий диск або диск іншого типу. Вміст диска можна переглянути, клацнувши його значок у Провіднику або у вікні Мій комп'ютер.

У процесі експлуатації магнітних носіїв часто виникають різні помилки – дефекти, які треба вчасно виявляти й усувати.

Логічні.

Пошкодження файлової структури або компонентів системної ділянки диска.

-Загублені кластери – такі кластери, які вважаються зайнятими деякими файлами або папками, але насправді такими не є.

-Пересічні файли – файли, що використовують спільні кластери.

Логічні дефекти призводять до забруднення дискового простору, унеможливлення доступу до фрагментів файлової системи , взаємовпливу пересічних фвйлів. Логічні дефекти можуть спричинити знищення частини даних на диску.

Фізичні

Пов'язані механічним пошкодженнями, низькою якістю або старінням магнітної поверхні. Якщо дискета пошкоджена, то з неї неможливо зчитати інформацію або правильно записати на неї нову.

Фізична і логічна структура дисків.

Форматування дисків.

Для того щоб на диску можна було зберігати інформацію, диск повинний бути відформатований, тобто повинна бути створена фізична і логічна структура диска.

Формування фізичної структури диска складається в створенні на диску концентричних доріжок, що, у свою чергу, поділяються на сектори. Для цього в процесі форматування магнітна голівка дисководу розставляє у визначених місцях диска мітки доріжок і секторів.

Форматування виконується службовими програмами. Форматування диска чимось схоже на разлиновывание зошита.

Логічна структура гнучких дисків.

Логічна структура магнітного диска являє собою сукупність секторів (ємністю 512 байтів), кожний з яких має свій порядковий номер (наприклад, 100). Сектори нумеруються в лінійній послідовності від першого сектора нульової доріжки до останнього сектора останньої доріжки.

У гнучкого диска дві сторони, на яких створюється по 80 доріжок. На кожній доріжці по 18 секторів. Загальна ємність гнучкого диска складає 2 * 80 * 18 * 512 = 1474560 байт ? 1.44 Мбайт.

Найперша доріжка магнітного диска (нульова) вважається службовою – там зберігається службова інформація. Наприклад, на цій доріжці зберігається так називана таблиця розміщення файлів.

На гнучкому диску мінімальним адресуемым елементом є сектор.

При записі файлу на диск буде зайнята завжди ціла кількість секторів, відповідно мінімальний розмір файлу — це розмір одного сектора, а максимальний відповідає загальній кількості секторів на диску.

Файл записується в довільні вільні сектори, що можуть знаходитися на різних доріжках. Наприклад, Файл1 обсягом 2 Кбайта може займати сектора 34, 35 і 47, 48, а Файл2 обсягом 1 Кбайт — сектора 36 і 49.

Для того щоб можна було знайти файл по його імені, на диску мається каталог, що представляє собою базу даних. Запис про файл містить ім'я файлу, адреса першого сектора, з якого починається файл, обсяг файлу, а також дату і час його створення.

Повна інформація про сектори, що займають файли, утримується в таблиці розміщення файлів (FAT — File Allocation Table). Кількість осередків FAT відповідає кількості секторів на диску, а значеннями осередків є ланцюжки розміщення файлів, тобто послідовності адрес секторів, у яких зберігаються файли.

Ланцюжок розміщення для файлу Файл1 виглядає в такий спосіб: у початковому 34-м секторі зберігається адреса 35, у 35-м секторі зберігається адреса 47, у 47-м — 48, у 48-м — знак кінця файлу (ДО).

Для розміщення каталогу — бази даних і таблиці FAT на гнучкому диску приділяються сектори з 2 по 33. Перший сектор приділяється для розміщення завантажувального запису операційної системи. Самі файли можуть бути записані, починаючи з 34 сектора.

Види форматування.

Існують два різних види форматування дисків: повне і швидке форматування. Повне форматування містить у собі як фізичне форматування (перевірку якості магнітного покриття дискети і її розмітку на доріжки і сектори), так і логічне форматування (створення каталогу і таблиці розміщення файлів). Після повного форматування вся інформація, що зберігалася на диску, буде знищена.

Швидке форматування робить лишь очищення кореневого каталогу і таблиці розміщення файлів. Інформація, тобто самі файли, зберігається й у принципі можливе відновлення файлової системи.

Логічна структура твердих дисків.

Логічна структура твердих дисків трохи відрізняється від логічної структури гнучких дисків. Мінімальним адресуемым елементом твердого диска є кластер, що може містити в собі кілька секторів. Розмір кластера залежить від типу використовуваної таблиці FAT і від ємності твердого диска.

На твердому диску мінімальним адресуемым елементом є кластер, що містить кілька секторів.

Таблиця FAT16 може адресувати 216 = 65 536 кластерів. Для дисків великої ємності розмір кластера виявляється занадто великим, тому що інформаційна ємність твердих дисків може досягати сотень Гбайт.

Наприклад, для диска обсягом 40 Гбайт розмір кластера буде дорівнює:

40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

Файлові завжди виділяється ціле число кластерів. Наприклад, текстовий файл, що містить слово «інформатика», складає всего 11 байтів, але на диску цей файл буде займати цілком кластер, тобто 640 Кбайт дискового простору для диска ємністю 150 Гбайт. При розміщенні на твердому диску великої кількості невеликих по розмірі файлів вони будуть займати кластери лише частково, що приведе до великих утрат вільного дискового простору.

Ця проблема частково вирішується за допомогою використання таблиці FAT32, у якій обсяг кластера прийнятий рівним 8 секторам або 4 кілобайтам для диска будь-якого обсягу.

З метою більш надійного збереження інформації про розміщення файлів на диску зберігаються дві ідентичні копії таблиці FAT.

Останнім часом в основному на комп'ютерах з ОС Windows використовується файлова система NTFS. Файлова система NTFS – поліпшена файлова, що забезпечує рівень швидкодії і безпеки, а також додаткові можливості, недоступні в жодній версії файлової системи FAT. Наприклад, для забезпечення цілісності дані томи у файловій системі NTFS використовуються стандартні технології запису і відновлення транзакций. У випадку збою комп'ютера цілісність файлової системи відновлюється за допомогою файлу журналу NTFS і даних про контрольні крапки. В операційних системах Windows 2000 і Windows XP файлова система NTFS також забезпечує такі додаткові можливості, як дозволу для файлів і папок, шифрування, дискові квоти і стиск.

Дефрагментация дисків.

Уповільнення швидкості обміну даними може відбуватися в результаті фрагментації файлів. Фрагментація файлів (фрагменти файлів зберігаються в різний, вилучений друг від друга кластерах) зростає з часом, у процесі видалення одних файлів і запису інших.

Тому що на диску можуть зберігатися сотні і тисячі файлів у сотнях тисяч кластерів, те фрагментированность файлів буде істотно сповільнювати доступ до них (магнітним голівкам прийдеться постійно переміщатися з доріжки на доріжку) і в остаточному підсумку приводити до передчасного зносу твердого диска. Рекомендується періодично проводити дефрагментацию диска, у процесі якої файли записуються в кластери, що послідовно йдуть друг за другом.

1. Для запуску програми Дефрагментация диска, необхідно з Головного меню ввести команду [Стандартні→Службові→Дефрагментация диска].

2. Діалогова панель Вибір диска дозволяє вибрати диск, що бідує в процедурі дефрагментации. Після натискання кнопки ОК з'явиться панель Дефрагментация диска.

Фізичні і логічні диски.

При використанні файлових систем FAT розмір кластера залежить від обсягу диска. Виходить чим більше твердий диск, тим більше місця на ньому пропадає в порожню через не зроблену систему адресації файлів.

Для боротьби з нераціональними втратами або, просто, для зручності, часто твердий диск розбивають на кілька розділів. Для цього є спеціальні програми. Кожен такий розділ можна розглядати як окремий логічний твердий диск.

Звичайний твердий диск – це пристрій фізичне. Його можна установити або видалити. Логічний твердий диск не можна поторкати руками – фізично він не існує. Це просто один з розділів твердого диска. Працюючи з комп'ютером, ми не зауважуємо різницю між фізичними і логічними дисками.

Кожен логічний диск має свою власну таблицю розміщення файлів, тому на ньому діє своя система адресації. У підсумку втрати через розміри кластерів стають менше.

Зручно використовувати логічні диски і для того щоб розділити систему і користувальницькі дані. Наприклад, в одному розділі диска встановлюємо ОС Windows, а в іншому зберігаємо свої дані. У цьому випадку переустановка або відновлення (наприклад, з образа роздягнула) ОС у випадку яких-небудь збоїв не торкнеться користувальницьких даних.

Кожен диск присутній у комп'ютері, має унікальне ім'я. Неважливо, що це за диск: фізичний, логічний або ще який. Ім'я диска складається з однієї букви англійського алфавіту і двокрапки, наприклад А: або З:.

Коли на комп'ютері встановлюється новий диск, він одержує букв, що випливає за останньою використаною буквою.

Буквою А: загальноприйнято позначати дисковод для гнучких дисків.

Буквою З: позначається перший твердий диск. Наступний диск одержує букву D:, потім F: і так далі.

Гнучкий диск (англ. floppy disk), або ліськета, - носій невеликого об'єму інформації, що є гнучким пластиковим диском в захисній оболонці. Використовується для перенесення даних з одного комп'ютера на іншій і для розповсюдження програмного забезпечення.

Пристрій дискети

Дискета складається з круглої полімерної підкладки, покритої з обох боків магнітним оксидом і поміщеною в пластикову упаковку, на внутрішню поверхню якої нанесено очищаюче покриття. У упаковці зроблені з двох сторін радіальні прорізи, через які головки прочитування/запису накопичувача дістають доступ до диска.

Спосіб запису двійкової інформації на магнітному середовищі називається магнітним кодуванням. Він полягає в тому, що магнітні домени в середовищі шикуються уздовж доріжок у напрямі прикладеного магнітного поля своїми північними і південними полюсами. Зазвичай встановлюється однозначна відповідність між двійковою інформацією і орієнтацією магнітних доменів.

Інформація записується по концентричних доріжках (трекам), які діляться на сектори. Кількість доріжок і секторів залежить від типу і формату дискети. Сектор зберігає мінімальну порцію інформації, яка може бути записана на диск або лічена. Ємкість сектора постійна і складає 512 байтів

В даний час найбільшого поширення набули дискети з наступними характеристиками: діаметр 3,5 дюйма (89 мм), ємкість 1,44 Мбайт, число доріжок 80, кількість секторів на доріжках 18.

Дискета встановлюється в накопичувач на гнучких магнітних дисках (англ. floppy-disk drive), автоматично в нім фіксується, після чого механізм накопичувача розкручується до частоти обертання 360 мін-1. У накопичувачі обертається сама дискета, магнітні головки залишаються нерухомими. Дискета обертається тільки при зверненні до неї. Накопичувач пов'язаний з процесором через контроллер гнучких дисків.

Останнім часом з'явилися тридюймові дискети, які можуть зберігати до 3 Гбайт інформації. Вони ізготовліваются за новою технологією Nano2 і вимагають спеціального устаткування для читання і запису

Діагностика диска.

Для виявленння помилок файлової системи і пошкоджених секторів на жорсткому диску можна використовувати службову програму перевірки диска.

1. Відкрити вікно Мій комп'ютер і вибрати локальний диск, який потрібно перевірити.

2. У меню Файл вибрати команду Свойтва.

3. На вкладці Сервіс у групі Проверка диска натиснути на кнопку Выполнить проверку.

4. У групі Параметры проверки диска встановити прапорець Проверять и восстанавливать поврежденные сектора.

Отримання інформації про диск.

Для отримання інформаціъ про дискети або жорсткі магнітні диски необхідно у вікні програми Проводник або Мій комп”ютер виділити потрібний диск, вибрати команду Властивості меню Файл або команду Властивості контекстного меню.

Копіювання дискети

Вставити в дисковод дискету, яку необхідно скопіювати. Вибрати значок Диск 3,5 у вікні Мій комп”ютер або на правій панелі програми Провідник. У меню Файл або контекстному меню вибрати команду Копіювати диск. У вікны, що розкрилося, клацнути кнопкою Почати. Після зчитування вмісту диска і копіювання його до буфера обміну вставити диск 2 і клацнути ОК.

Програма очищення диска.

Ця програма бопомагає очистити простір на жросткому диску: перевіряє диск і виводить на екран перелік тимчасових файлів, файлів кеша Інтернету, а також непотрібних програмних файлів, видалення яких не приведе до негативних наслідків. Можна вибирати видалення деяких або всіх цих файлів. Щоб запустити програму Очистка диска, треба натиснути кнопку Пуск, потім вибрати команди Програми/Стандартні/Службові/Очистка диска. Також можна натиснути на кнопку Пуск, вибрати команду Виконати і ввести cleanmgr.

Використання програми архівації.

Службова програма архівації допомагає створити копію даних, які місстяться на жорсткому диску. Якщо вихідні дані буде випадково вилучено, замінено або вони стануть недоступні через несправність жорсткого диска, для їх відновлення можна скористатися резервною копією. Щоб запусьтити архівацію, треба натиснути на кнопку Пуск і вибрати команди Програми/Стандартні/Службові/Архівація даних.

Питання:

Що таке форматування диска?

Чому відрізняються реальний інформаційний обсяг файлу й обсяг, що він займає на диску?

Чим відрізняється повне і швидке форматування?

Для чого необхідно проводити дефрагментацию диска?

Що таке логічний диск?

III. Практична частина.

Зараз ви сядите за комп'ютер та отримаєте такі данні о дискетах, які я вам роздам.

1. Скільки занято пам'яті

2. Скільки доступно пам'яті

3. Яка файлова система.

4. Виконайте перевірку та дефрагментацію диска.

V. Релаксація.

VІ.Домашнє завдання.