Qual è il futuro del nuovo settore e qual è la struttura dell'hard disk? Come funziona il disco rigido di un computer (HDD) Struttura di un disco rigido

In genere, gli utenti dispongono di un'unità integrata nel proprio computer. Quando installi per la prima volta il sistema operativo, questo è diviso in un certo numero di partizioni. Ciascun volume logico è responsabile della memorizzazione di determinate informazioni. Inoltre, può essere formattato in diversi file system e in una delle due strutture. Successivamente vorremmo descrivere la struttura software del disco rigido nel modo più dettagliato possibile.

Per quanto riguarda i parametri fisici, l'HDD è costituito da diverse parti combinate in un unico sistema. Se desideri ricevere informazioni dettagliate su questo argomento, ti consigliamo di fare riferimento al nostro materiale separato al seguente link, e passiamo ad analizzare la componente software.

Quando si partiziona un disco rigido, la lettera predefinita per il volume di sistema è impostata su C, e per il secondo - D. Lettere UN E B vengono saltati perché questo è il modo in cui vengono designati i floppy disk di diversi formati. Se non è presente un secondo volume del disco rigido, la lettera D indicherà l'unità DVD.

L'utente stesso divide l'HDD in partizioni, assegnando loro le eventuali lettere disponibili. Leggi come creare manualmente tale suddivisione nel nostro altro articolo al seguente link.

Strutture MBR e GPT

Con i volumi e le partizioni tutto è estremamente semplice, ma ci sono anche le strutture. Il modello logico più vecchio si chiama MBR (Master Boot Record) ed è stato sostituito dal GPT (GUID Partition Table) migliorato. Diamo un'occhiata a ciascuna struttura e guardiamoli in dettaglio.

I dischi con struttura MBR vengono gradualmente sostituiti da GPT, ma sono ancora popolari e utilizzati su molti computer. Il fatto è che il Master Boot Record è il primo settore dell'HDD con una capacità di 512 byte, è riservato e non viene mai sovrascritto. Questa sezione è responsabile dell'avvio del sistema operativo. Questa struttura è comoda perché consente di dividere facilmente l'unità fisica in parti. Il principio per avviare un disco con un MBR è il seguente:

Ora che è stato effettuato l'accesso alle partizioni del disco, è necessario determinare la sezione attiva da cui verrà avviato il sistema operativo. Il primo byte in questo modello di lettura determina la partizione desiderata con cui iniziare. Successivamente selezionare il numero della testa da cui iniziare il caricamento, il numero del cilindro e del settore e il numero di settori nel volume. L'ordine di lettura è mostrato nella figura seguente.

La tecnologia CHS (Cylinder Head Sector) è responsabile delle coordinate di localizzazione dell'ultimo record della sezione della tecnologia in questione. Legge il numero del cilindro, il numero della testa ed i settori. La numerazione delle parti citate inizia con 0 e settori con 1 . È leggendo tutte queste coordinate che viene determinata la partizione logica del disco rigido.

Lo svantaggio di un tale sistema è l'indirizzamento limitato del volume di dati. Cioè, nella prima versione di CHS, una partizione poteva avere un massimo di 8 GB di memoria, che presto, ovviamente, non fu più sufficiente. È stato sostituito dall'indirizzamento LBA (Logical Block Addressing), in cui il sistema di numerazione è stato ridisegnato. Sono ora supportati dischi fino a 2 TB. LBA è stato ancora migliorato, ma le modifiche hanno interessato solo GPT.

Abbiamo affrontato con successo il primo settore e quelli successivi. Quanto a quest'ultimo, anch'esso è riservato, denominato AA55 ed ha il compito di verificare l'integrità dell'MBR e la presenza delle informazioni necessarie.

La tecnologia MBR presentava una serie di svantaggi e limitazioni che non potevano fornire lavoro con grandi quantità di dati. Non aveva senso correggerlo o modificarlo, quindi insieme al rilascio di UEFI, gli utenti hanno appreso della nuova struttura GPT. È stato creato tenendo conto del costante aumento della capacità di archiviazione e dei cambiamenti nel funzionamento del PC, quindi è attualmente la soluzione più avanzata. Differisce dall'MBR nei seguenti parametri:

Mancanza di coordinate CHS, supportata solo la versione di LBA;
GPT memorizza due copie di se stesso sull'unità: una all'inizio del disco e l'altra alla fine. Questa soluzione consentirà di ravvivare il settore attraverso una copia conservata in caso di danneggiamento;
È stata ridisegnata la struttura della struttura, di cui parleremo più avanti;
La correttezza dell'intestazione viene verificata utilizzando UEFI utilizzando un checksum.

Ora vorrei parlare più in dettaglio del principio di funzionamento di questa struttura. Come accennato in precedenza, qui viene utilizzata la tecnologia LBA, che consentirà di lavorare senza problemi con dischi di qualsiasi dimensione e in futuro espandere la gamma se necessario.

Vale la pena notare che è presente anche il settore MBR in GPT, è il primo e ha una dimensione di un bit. È necessario che l'HDD funzioni correttamente con i vecchi componenti e inoltre non consente ai programmi che non conoscono GPT di distruggere la struttura. Pertanto, questo settore è chiamato protettivo. Poi c'è un settore di 32, 48 o 64 bit, responsabile del partizionamento; è chiamato intestazione GPT primaria. Dopo questi due settori si legge il contenuto, il secondo schema di volume e una copia GPT chiude il tutto. La struttura completa è mostrata nello screenshot qui sotto.

Qui finiscono le informazioni generali che potrebbero interessare all'utente medio. Poi ci sono le complessità del funzionamento di ciascun settore, e questi dati non riguardano più l'utente medio. Per quanto riguarda la scelta di GPT o MBR, puoi leggere il nostro altro articolo, che tratta della scelta della struttura per Windows 7.

Vorrei anche aggiungere che GPT è un'opzione più avanzata e in futuro, in ogni caso, dovremo passare a lavorare con media di questa struttura.

File system e formattazione

Parlando della struttura logica dell'HDD, non si può non menzionare i file system disponibili. Certo, ce ne sono molti, ma vorremmo concentrarci sulle varietà dei due sistemi operativi con cui lavorano più spesso gli utenti ordinari. Se il computer non riesce a rilevare il file system, il disco rigido acquisisce il formato RAW e viene visualizzato nel sistema operativo. È disponibile una correzione manuale per questo problema. Ti suggeriamo di familiarizzare con i dettagli di questa attività di seguito.

FAT32. Microsoft ha iniziato a rilasciare file system con FAT, in futuro questa tecnologia ha subito molti cambiamenti e l'ultima versione al momento è FAT32. La sua particolarità è che non è progettato per l'elaborazione e l'archiviazione di file di grandi dimensioni e sarà anche piuttosto problematico installarvi programmi pesanti. Tuttavia, FAT32 è universale e quando si crea un disco rigido esterno viene utilizzato in modo che i file archiviati possano essere letti da qualsiasi TV o lettore.
NTFS. Microsoft ha introdotto NTFS per sostituire completamente FAT32. Ora questo file system è supportato da tutte le versioni di Windows, a partire da XP, e funziona benissimo anche su Linux, ma su Mac OS puoi solo leggere informazioni, non puoi scrivere nulla. NTFS si distingue per il fatto che non ha restrizioni sulla dimensione dei file registrati, ha un supporto esteso per vari formati, la capacità di comprimere le partizioni logiche e può essere facilmente ripristinato in caso di vari danni. Tutti gli altri file system sono più adatti per piccoli supporti rimovibili e vengono utilizzati raramente nei dischi rigidi, quindi non li considereremo in questo articolo.

Ci siamo occupati dei file system di Windows. Vorrei anche attirare l'attenzione sui tipi supportati nel sistema operativo Linux, poiché è anche popolare tra gli utenti. Linux supporta il funzionamento con tutti i file system di Windows, ma si consiglia di installare il sistema operativo stesso su un file system appositamente progettato per questo scopo. Vale la pena notare le seguenti varietà:

Extfè diventato il primo vero file system per Linux. Ha le sue limitazioni, ad esempio la dimensione massima del file non può superare i 2 GB e il suo nome deve essere compreso tra 1 e 255 caratteri.
Est3 E Est4. Abbiamo saltato le due versioni precedenti di Ext perché ora sono completamente irrilevanti. Parleremo solo di versioni più o meno moderne. La particolarità di questo FS è che supporta oggetti di dimensioni fino a un terabyte, sebbene durante l'esecuzione sul vecchio kernel Ext3 non supportasse elementi più grandi di 2 GB. Un'altra caratteristica è il supporto per la lettura di software scritto per Windows. Poi è arrivato il nuovo FS Ext4, che ha permesso di archiviare file fino a 16 TB.
Viene considerato il principale concorrente di Ext4 XFS. Il suo vantaggio risiede in uno speciale algoritmo di registrazione, chiamato così "Assegnazione spazio ritardata". Quando i dati vengono inviati per la scrittura, vengono prima inseriti nella RAM e attendono in coda per essere archiviati nello spazio su disco. Lo spostamento sull'HDD viene effettuato solo quando la RAM si esaurisce o è occupata da altri processi. Questa sequenza consente di raggruppare attività piccole in attività più grandi e ridurre la frammentazione dei media.

Per quanto riguarda la scelta del file system per l'installazione del sistema operativo, è meglio che l'utente medio scelga l'opzione consigliata durante l'installazione. Di solito si tratta di Etx4 o XFS. Gli utenti avanzati stanno già utilizzando FS per soddisfare le loro esigenze, utilizzando i suoi vari tipi per completare le attività assegnate.

Il file system cambia dopo la formattazione dell'unità, quindi questo è un processo abbastanza importante che consente non solo di eliminare i file, ma anche di correggere eventuali problemi di compatibilità o di lettura che potrebbero sorgere. Ti invitiamo a leggere un materiale apposito che descrive nel modo più dettagliato possibile la procedura corretta per formattare un HDD.

Inoltre, il file system combina gruppi di settori in cluster. Ogni tipo lo fa in modo diverso e può funzionare solo con un certo numero di informazioni. I cluster differiscono per dimensioni; quelli piccoli sono adatti a lavorare con file leggeri, mentre quelli grandi hanno il vantaggio di essere meno suscettibili alla frammentazione.

La frammentazione si verifica a causa della costante riscrittura dei dati. Nel tempo, i file divisi in blocchi vengono salvati in parti completamente diverse del disco ed è necessaria la deframmentazione manuale per ridistribuire la loro posizione e aumentare la velocità dell'HDD.

Esiste ancora una notevole quantità di informazioni sulla struttura logica dell'apparecchiatura in questione; prendi gli stessi formati di file e il processo di scrittura in settori. Tuttavia, oggi abbiamo cercato di raccontarvi nel modo più semplice possibile le cose più importanti che sarà utile sapere per qualsiasi utente di PC che voglia esplorare il mondo dei componenti.

Ognuno di noi incontra quotidianamente vari termini informatici, la cui conoscenza è superficiale e alcuni termini ci sono completamente sconosciuti. E perché sapere qualcosa su qualcosa che non ci riguarda o non ci disturba. Non è questo? È una verità ben nota: finché alcune apparecchiature (incluso un disco rigido) funzionano normalmente e senza problemi, nessuno si disturberà mai con le complessità del suo funzionamento, e questo non serve.

Ma, nei momenti in cui iniziano i malfunzionamenti durante il funzionamento di qualsiasi dispositivo dell'unità di sistema, o semplicemente hanno improvvisamente bisogno di aiuto con un computer, molti utenti prendono immediatamente un cacciavite e un libro “le basi dell'alfabetizzazione informatica, o come rianimare un computer a casa. " E cercano di risolvere il problema da soli, senza ricorrere all'aiuto di uno specialista. E molto spesso questo finisce molto male per il loro computer.

I concetti di “disco rigido” o “disco rigido” e la loro origine

Definizione e origine del concetto "disco rigido"

Quindi, l'argomento del nostro prossimo articolo, questa volta sarà una parte di ricambio dell'unità di sistema come un disco rigido. Considereremo in dettaglio il significato stesso di questo concetto, ricorderemo brevemente la storia del suo sviluppo e ci soffermeremo più in dettaglio sulla struttura interna, analizzeremo le sue principali tipologie, interfacce e dettagli della sua connessione. Inoltre, guardiamo un po’ al futuro, e forse anche quasi al presente, e vi raccontiamo cosa sta gradualmente sostituendo le buone vecchie viti. Guardando al futuro, diciamo che si tratta di unità a stato solido che funzionano secondo il principio delle unità flash USB: dispositivi SSD.

Il primo disco rigido al mondo, del tipo che siamo abituati a vedere e utilizzare oggi, è stato inventato dal dipendente IBM Kenneth Haughton nel 1973. Questo modello è stato chiamato una misteriosa combinazione di numeri: 30-30, proprio come il calibro del famoso fucile Winchester. Non è difficile indovinare da qui uno dei nomi: Winchester, che è ancora popolare tra Specialisti IT. O forse qualcuno lo ha appena letto per la prima volta.

Passiamo alla definizione: un disco rigido (o, se preferisci, un disco rigido, un disco rigido, un HDD o una vite) è un dispositivo di memorizzazione di un computer (o laptop), sul quale, utilizzando speciali operazioni di lettura/scrittura teste, le informazioni vengono scritte, archiviate ed eliminate secondo necessità.

"In che cosa tutto questo è diverso dai semplici floppy disk o dai CD-DVD?" - tu chiedi. Il fatto è che, a differenza dei supporti flessibili o ottici, qui i dati vengono registrati su lastre dure (da cui il nome, anche se qualcuno potrebbe averlo già indovinato) di alluminio o vetro, su cui viene applicato un sottile strato di materiale ferromagnetico, molto spesso biossido di cromo. viene utilizzato per questi scopi.

L'intera superficie di tali piastre magnetiche rotanti è suddivisa in tracce e settori di 512 byte ciascuno. Alcune unità hanno un solo disco di questo tipo. Altre contengono undici o più tavole e le informazioni sono registrate su entrambi i lati di ciascuna di esse.

Struttura interna

Il design del disco rigido stesso consiste non solo in dispositivi di archiviazione diretta delle informazioni, ma anche in un meccanismo che legge tutti questi dati. Nel complesso, questa è la principale differenza tra dischi rigidi, floppy disk e unità ottiche. E a differenza della memoria ad accesso casuale (RAM), che richiede energia costante, un disco rigido è un dispositivo non volatile. Puoi tranquillamente scollegarlo e portarlo con te ovunque. I dati vengono salvati su di esso. Ciò diventa particolarmente importante quando è necessario recuperare informazioni.

Parliamo ora un po' della struttura interna di un disco rigido. Il disco rigido stesso è costituito da un blocco sigillato riempito con normale aria priva di polvere a pressione atmosferica. Si sconsiglia di aprirlo a casa, perché... ciò potrebbe danneggiare il dispositivo stesso. Non importa quanto tu sia pulito, ci sarà sempre polvere nella stanza e potrebbe entrare nella custodia. I servizi professionali specializzati nel recupero dati dispongono di una “clean room” appositamente attrezzata, all'interno della quale viene aperto il disco rigido.

Il dispositivo comprende anche una scheda con un circuito elettronico di controllo. All'interno del blocco si trovano le parti meccaniche dell'azionamento. Una o più piastre magnetiche sono fissate all'alberino del motore di azionamento della rotazione del disco.

L'alloggiamento contiene anche un interruttore preamplificatore per testine magnetiche. La testina magnetica stessa legge o scrive informazioni dalla superficie di uno dei lati del disco magnetico. La cui velocità di rotazione raggiunge i 15mila giri al minuto: questo vale per i modelli moderni.

All'accensione, il processore del disco rigido inizia a testare l'elettronica. Se tutto è in ordine, il motore del mandrino si accende. Dopo aver raggiunto una certa velocità di rotazione critica, la densità dello strato d'aria che scorre tra la superficie del disco e la testa diventa sufficiente a superare la forza di pressione della testa contro la superficie.

Di conseguenza, la testina di lettura/scrittura “pende” sopra il wafer a una distanza di soli 5-10 nm. Il funzionamento della testina di lettura/scrittura è simile al principio di funzionamento della puntina di un grammofono, con una sola differenza: non ha contatto fisico con la piastra, mentre nel grammofono la testina dell'ago è a contatto con il disco. .

Quando il computer viene spento e i dischi si fermano, la testina viene abbassata su un'area non operativa della superficie del piatto, la cosiddetta zona di parcheggio. Pertanto, non è consigliabile spegnere il computer in modo anomalo, semplicemente premendo il pulsante di spegnimento o scollegando il cavo di alimentazione dalla presa. Ciò può portare al guasto dell'intero HDD. I primi modelli avevano un software speciale che avviava l'operazione di parcheggio della testa.

Nei moderni HDD, la testa viene portata automaticamente nella zona di parcheggio quando la velocità di rotazione scende al di sotto di quella nominale o quando viene dato il comando di spegnere l'alimentazione. Le teste vengono riportate nella zona di lavoro solo al raggiungimento del regime di rotazione nominale del motore.

Sicuramente, la domanda è già maturata nella tua mente curiosa: quanto è sigillato il blocco del disco stesso e qual è la probabilità che polvere o altre piccole particelle possano fuoriuscire da lì? Come abbiamo già scritto sopra, possono portare al malfunzionamento del disco rigido o addirittura al suo guasto e alla perdita di informazioni importanti.

Ma non preoccuparti. I produttori hanno previsto tutto molto tempo fa. Il blocco del disco con il motore e le teste si trova in uno speciale alloggiamento sigillato: un blocco ermetico (camera). Tuttavia il suo contenuto non è completamente isolato dall'ambiente; è necessario spostare l'aria dalla camera verso l'esterno e viceversa.

Ciò è necessario per equalizzare la pressione all'interno del blocco con quella esterna per evitare la deformazione dell'alloggiamento. Questo equilibrio si ottiene utilizzando uno speciale dispositivo chiamato filtro barometrico. Si trova all'interno del blocco ermetico.

Il filtro è in grado di catturare le particelle più piccole, la cui dimensione supera la distanza tra la testina di lettura/scrittura e la superficie ferromagnetica del disco. Oltre al filtro sopra menzionato, ce n'è un altro: un filtro di ricircolo. Intrappola le particelle presenti nel flusso d'aria all'interno dell'unità stessa. Possono apparire lì come risultato della perdita dell'impollinazione magnetica dei dischi (sicuramente hai mai sentito la frase "il duro è caduto"). Inoltre, questo filtro cattura quelle particelle che il suo “collega” barometrico ha mancato.

Interfacce di connessione HDD

Oggi, per collegare un disco rigido a un computer, è possibile utilizzare una delle tre interfacce: IDE, SCSI e SATA.

Inizialmente, nel 1986, l'interfaccia IDE fu sviluppata solo per il collegamento degli HDD. È stato quindi modificato in un'interfaccia ATA estesa. In questo modo è possibile collegare non solo dischi rigidi, ma anche unità CD/DVD.

L'interfaccia SATA è più veloce, più moderna e più produttiva di ATA.

A sua volta, SCSI è un'interfaccia ad alte prestazioni in grado di collegare vari tipi di dispositivi. Ciò include non solo i dispositivi di archiviazione delle informazioni, ma anche varie periferiche. Ad esempio, scanner SCSI più veloci. Tuttavia, con l'avvento del bus USB, la necessità di collegare le periferiche tramite SCSI è scomparsa. Quindi, se sei abbastanza fortunato da vederlo da qualche parte, considerati fortunato.

Ora parliamo un po' della connessione all'interfaccia IDE. Il sistema può avere due controller (primario e secondario), ciascuno dei quali può collegare due dispositivi. Di conseguenza, ne otteniamo un massimo di 4: master primario, slave primario e master secondario, slave secondario.

Dopo aver collegato il dispositivo al controller, è necessario selezionarne la modalità operativa. Viene selezionato installando un ponticello speciale (chiamato ponticello) in un determinato punto del connettore (accanto al connettore per il collegamento del cavo IDE).

Va ricordato che l'apparecchiatura più veloce viene collegata per prima al controller e si chiama master. Il secondo si chiama schiavo. L'ultima manipolazione sarà collegare l'alimentazione, per questo dobbiamo selezionare uno dei cavi di alimentazione. Queste informazioni ti saranno utili se hai un computer molto, molto vecchio. Poiché nei tempi moderni la necessità di tali manipolazioni è scomparsa.

La connessione tramite SATA è molto più semplice. Il cavo ha gli stessi connettori su entrambe le estremità. L'unità SATA non dispone di ponticelli, quindi non è necessario selezionare la modalità operativa dei dispositivi: anche un bambino può gestirlo. L'alimentazione viene collegata tramite un cavo speciale (3,3 V). Tuttavia, è possibile collegarsi tramite un adattatore a un normale cavo di alimentazione.

Diamo un consiglio utile: se gli amici vengono spesso da te con i loro dischi rigidi per copiare nuovi film o musica (sì, i tuoi amici sono così duri che portano con sé non un HDD esterno, ma un normale HDD interno), e sei già stanco di far girare continuamente l'unità di sistema, ti consigliamo di acquistare una tasca speciale per il disco rigido (si chiama Mobile Rack). Sono disponibili con entrambe le interfacce IDE e SATA. Per collegare un altro disco rigido aggiuntivo al tuo computer, inseriscilo semplicemente in una di queste tasche e il gioco è fatto.

Unità SSD: una nuova fase di sviluppo

Già oggi (e forse anche ieri) è iniziata la fase successiva nello sviluppo dei dispositivi di archiviazione delle informazioni. I dischi rigidi vengono sostituiti da un nuovo tipo: SSD. Successivamente ve ne parleremo in modo più dettagliato.

Quindi, SSD (Solid State Disk) è un'unità a stato solido che funziona secondo il principio della memoria flash USB. Una delle sue caratteristiche distintive più importanti dai dischi rigidi e dalle unità ottiche convenzionali è che il suo dispositivo non include parti mobili o componenti meccanici.

Unità di questo tipo, come spesso accade, furono inizialmente sviluppate esclusivamente per scopi militari, oltre che per server ad alta velocità, poiché i buoni vecchi dischi rigidi non erano più abbastanza veloci e affidabili per tali esigenze.

Elenchiamo i vantaggi più importanti dell'SSD:

Innanzitutto, la scrittura e la lettura delle informazioni su un SSD è molto più veloce (decine di volte) rispetto a un HDD. Il funzionamento di un disco rigido convenzionale è notevolmente rallentato dal movimento della testina di lettura/scrittura. E perché Se l'SSD non ce l'ha, non c'è problema.
In secondo luogo, grazie all'utilizzo simultaneo di tutti i moduli di memoria installati nell'unità SSD, la velocità di trasferimento dei dati è molto più elevata.
In terzo luogo, non sono così suscettibili allo shock. Sebbene i dischi rigidi possano perdere alcuni dati in caso di urto o addirittura guasto, che è ciò che accade più spesso, fai attenzione!
In quarto luogo, consumano meno energia, il che li rende convenienti da utilizzare nei dispositivi alimentati a batteria: laptop, netbook, ultrabook.
In quinto luogo, questo tipo di unità non produce praticamente alcun rumore durante il funzionamento, mentre quando si utilizzano i dischi rigidi si sente la rotazione dei dischi e il movimento della testina. E quando falliscono, generalmente si sente un forte schiocco o battito dalle teste.

Ma non nascondiamoci: forse ci sono due svantaggi degli SSD: 1) pagherai molto di più per la sua certa capacità che per un disco rigido con la stessa quantità di memoria (la differenza sarà più volte, anche se ogni anno diventa meno e meno); 2) Gli SSD hanno un numero relativamente piccolo e limitato di cicli di lettura/scrittura (ovvero, una durata di servizio intrinsecamente limitata).

Quindi, abbiamo conosciuto il concetto di "disco rigido", ne abbiamo esaminato la struttura, il principio di funzionamento e le caratteristiche delle varie interfacce di connessione. Ci auguriamo che le informazioni fornite siano state facili da comprendere e, soprattutto, utili.

Se hai difficoltà nella scelta, se non riesci a determinare quale tipo di dischi rigidi supporta la tua scheda madre, quale interfaccia è adatta o quale dimensione dell'HDD si adatta meglio alle tue esigenze, puoi sempre rivolgerti al servizio informatico Compolife per chiedere aiuto su tutto il nostro territorio. servizio.

I nostri specialisti ti aiuteranno nella scelta e nella sostituzione di un disco rigido. Inoltre, puoi ordinare da noi l'installazione di un nuovo dispositivo nella tua unità di sistema o laptop.

Chiama uno specialista

L'argomento delle tabelle delle partizioni per dischi GPT e MBR è diventato rilevante dopo la diffusione di computer e laptop con Windows 10 e 8 preinstallati. In queste istruzioni ci sono due modi per scoprire quale tabella delle partizioni, GPT o MBR, un disco (HDD o SSD) ha - utilizzando il sistema operativo, nonché durante l'installazione di Windows su un computer (ovvero senza caricare il sistema operativo). Tutti i metodi possono essere utilizzati su Windows 10, 8 e Windows 7.

Potresti anche trovare materiali utili relativi alla conversione di un disco da una tabella delle partizioni a un'altra e alla risoluzione dei problemi tipici causati da una tabella delle partizioni che non è supportata nella configurazione corrente: (e viceversa), sugli errori durante l'installazione di Windows:,.

Per utilizzare questo metodo, puoi nel sistema operativo Windows o premere Maiusc+F10 (su alcuni laptop Maiusc+Fn+F10) durante l'installazione di Windows da un disco o un'unità flash per aprire la riga di comando.

Nella riga di comando, inserisci i seguenti comandi in ordine:

diskpart
elenco disco
Uscita

Notare l'ultima colonna nell'output del comando list disk. Se è presente un segno (asterisco), allora questo disco ha uno stile di partizione GPT, quei dischi che non hanno tale segno sono MBR (solitamente MBR, poiché potrebbero esserci altre opzioni, ad esempio, il sistema non può determinare di che tipo di disco lo è).

Come scoprire se un disco è MBR o GPT in Windows PowerShell

Un altro modo è utilizzare Windows PowerShell e il comando per ottenere informazioni sulle unità: (dall'amministratore o meno, non importa) e inserire il comando:

Ottieni-Disco | ft -Auto

Di conseguenza, nella tabella riceverai informazioni sui dischi del tuo computer o laptop, inclusa la struttura delle partizioni nell'ultima colonna:

Segni indiretti per determinare la struttura delle partizioni sui dischi

Ebbene, alcuni segnali aggiuntivi che non forniscono garanzie, ma sono utili come informazioni aggiuntive, permettendoti di scoprire se sul tuo computer o laptop viene utilizzato un disco GPT o MBR.

Le informazioni vengono registrate nel disco rigido e archiviate su dischi magnetici. Un disco rigido solitamente contiene da 2 a 11 o più dischi. Tutti i dischi magnetici hanno due superfici di lavoro, contrassegnate in tracce e settori (Figura 3). Il partizionamento preliminare dei dischi rigidi viene eseguito dal produttore utilizzando la formattazione di basso livello.

Figura 3. Marcatura delle superfici di lavoro in binari e settori.

Cilindro HDD- si tratta di più tracce equidistanti dal centro di rotazione del disco magnetico, situate su diverse superfici del disco una sopra l'altra (Figura 4).

Le testine che scrivono e leggono informazioni leggono sempre le informazioni da uno dei cilindri - più testine leggono o scrivono informazioni su settori delle piastre equidistanti dal centro perché sono montati su un asse comune.

Pertanto, tale zona è chiamata cilindro: dopo tutto, le tracce circolari utilizzate allo stesso tempo si trovano sulla superficie di un cilindro immaginario. È impossibile ripristinare i cilindri, perché sono immaginari. Puoi pulire completamente il tuo disco rigido solo formattandolo completamente.

Figura 4.

Traccia- questo è un "anello" di dati su una superficie del disco. La lunghezza della traccia aumenta dal centro al bordo esterno del disco, ma è troppo lunga per essere utilizzata come unità di memorizzazione. In molte unità, la capacità supera i 100 kB e l'archiviazione di piccoli file in tale spazio è irragionevole. Pertanto, le tracce sul disco sono divise in segmenti fissi chiamati settori.

Il numero di settori può variare a seconda della densità della pista e del tipo di guida. Pertanto, una traccia del floppy disk può contenere da 8 a 36 settori e una traccia del disco rigido può contenerne da 380 a 700. Tipicamente, la capacità del settore è di 512 byte. All'inizio di ogni settore viene scritta la sua intestazione (porzione di prefisso), che determina l'inizio e il numero del settore. Alla fine di ogni settore viene scritta una conclusione (porzione di suffisso) contenente un checksum per verificare l'integrità dei dati. Il prefisso e il suffisso sono informazioni di servizio necessarie che vengono registrate durante la formattazione; i dati si trovano tra di loro.

Un disco rigido, come qualsiasi dispositivo a blocchi, memorizza le informazioni in porzioni fisse chiamate blocchi (cluster).

Settoreè l'unità fisica minima del disco e un cluster è l'unità logica minima del disco. Un cluster è il dato più piccolo ed ha un proprio indirizzo univoco composto da tre cifre: la prima è il cilindro, la seconda è la testa, la terza è il settore (cilindro, testa, settore). La numerazione dei settori parte da uno, quella dei cilindri (piste) e delle testine da zero.

Lo scambio di informazioni tra il disco rigido e gli altri dispositivi avviene specificando l'indirizzo del cluster di informazioni come parametro del comando impartito al controller. Questo metodo di indirizzamento è indicato con l'abbreviazione CHS (cilindro, testa, settore), ma a causa delle capacità limitate del BIOS è apparso un altro metodo di indirizzamento LBA (indirizzamento a blocchi logici). Un blocco su un disco magnetico ha iniziato a essere descritto da un parametro: l'indirizzo lineare del blocco, che è associato in modo univoco al suo indirizzo CHS e viene tradotto nel BIOS utilizzando la formula lba = (cyl*HEADS + head)*SECTORS + (settore-1). Un ulteriore aumento del volume dei dischi rigidi ha portato allo sviluppo di un'interfaccia BIOS estesa completamente nuova, incompatibile con i sistemi operativi precedenti (ad esempio DOS, che non supporta dischi più grandi di 8 GB). I sistemi moderni non utilizzano affatto il BIOS, ma utilizzano i propri driver per funzionare con il disco.

La preparazione del disco rigido a uno stato logicamente operativo viene eseguita in tre fasi:

1. Formattazione di basso livello (fisica).

2.Creazione di partizioni sul disco.

3.Formattazione di alto livello.

In corso formattazione di basso livello Le tracce del disco sono divise in settori. In questo caso, vengono registrate le intestazioni e le conclusioni dei settori (prefissi e suffissi) e si formano gli intervalli tra settori e tracce. L'area dati di ciascun settore è piena di set di dati di test speciali.

Il numero di settori su una traccia del disco rigido dipende dall'interfaccia dell'unità e del controller. Quasi tutti i dischi rigidi IDE e SCSI utilizzano la cosiddetta registrazione a zone con un numero variabile di settori per traccia. Le tracce esterne dei dischi sono più lunghe e contengono più settori di quelle vicine al centro.

L'utilizzo della registrazione a zone porta alla suddivisione dei cilindri esterni in un numero maggiore di settori rispetto ai cilindri interni, e di conseguenza ad un aumento della capacità utile dei dischi del 20-50%.

Nella registrazione a zone, i cilindri vengono divisi in gruppi chiamati zone, e man mano che ci si sposta verso il bordo esterno del disco, le tracce vengono divise in un numero crescente di settori. In tutti i cilindri appartenenti alla stessa zona il numero di settori sulle piste è lo stesso. Il numero possibile di zone dipende dal tipo di azionamento; nella maggior parte dei dispositivi ce ne sono 10 o più (vedi Figura 5)

Figura 5.

Il metodo di registrazione a zone è stato adottato dai produttori di dischi rigidi, che ha aumentato la capacità dei dispositivi del 20-50% rispetto alle unità in cui il numero di settori per traccia è fisso. Oggi la registrazione a zone viene utilizzata in quasi tutte le unità IDE e SCSI.

Il passo successivo è partizionare il disco o creare partizioni logiche (partizioni) in ognuna delle quali è possibile creare qualsiasi file system corrispondente a uno specifico sistema operativo.

In pratica vengono utilizzati tre principali file system:

FAT (File Allocation Table - tabella di allocazione file). Questo è il file system standard per DOS, Windows 9x e Windows NT. Nelle partizioni FAT sotto DOS, la lunghezza consentita dei nomi di file è di 11 caratteri (8 caratteri del nome stesso e 3 caratteri di estensione) e la dimensione del volume (disco logico) è fino a 2 GB. In Windows 9x e Windows NT 4.0 e versioni successive, la lunghezza consentita dei nomi file è di 255 caratteri.

FAT32 (tabella di allocazione file, tabella di allocazione file a 32 bit - 32 bit). Utilizzato con Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 e Windows 2000. Nelle tabelle FAT, 32 celle di allocazione corrispondono a numeri a 32 bit. Con questa struttura di file, la dimensione del volume (disco logico) può raggiungere 2 TB (2.048 GB).

NTFS (file system di Windows NT - file system di Windows NT). Disponibile solo sui sistemi operativi Windows NT/2000/XP. I nomi dei file possono contenere fino a 256 caratteri e la dimensione della partizione (teoricamente) è 16 EB (16 x 1018 byte).

NTFS fornisce funzionalità aggiuntive non fornite da altri file system, come amministrazione, funzionalità di sicurezza, ecc.

Prima di Windows XP, il file system più comune era FAT32. I sistemi moderni utilizzano più ampiamente NTFS, introdotto con il file system XP.

Il sistema FAT è supportato praticamente da ogni sistema operativo, rendendolo versatile per l'utilizzo in ambienti operativi misti.

FAT32 e NTFS forniscono funzionalità aggiuntive, ma non sono universalmente compatibili con altri sistemi operativi.

Dopo aver creato le partizioni, è necessario eseguire una formattazione di alto livello utilizzando gli strumenti del sistema operativo.

Con la formattazione di alto livello, il sistema operativo crea strutture per lavorare con file e dati. Ogni partizione (disco logico) contiene il settore di avvio del volume (Volume Boot Sector - VBS), due copie della tabella di allocazione dei file (FAT) e la directory root (Root Directory).

Utilizzando queste strutture dati, il sistema operativo alloca lo spazio su disco, tiene traccia della posizione dei file e ignora le aree difettose del disco.

In sostanza, la formattazione di alto livello non è tanto una formattazione quanto la creazione di un sommario per il disco e di una tabella di allocazione dei file.

HD esterni

Il modo più semplice per aumentare lo spazio libero su disco è collegare un disco rigido esterno. Il disco rigido esterno aggiunto non potrà fungere da unità principale su cui è installato Windows, ma potrà essere utilizzato come unità aggiuntiva per archiviare programmi e file. L'aggiunta di un disco rigido esterno è un buon modo per allocare ulteriore spazio di archiviazione per foto digitali, video, musica e altri file che occupano molto spazio su disco.

Per installare un disco rigido esterno, è sufficiente collegarlo al computer e collegare il cavo di alimentazione. La maggior parte dei dischi rigidi esterni si collega a una porta USB, ma alcuni utilizzano una porta Firewire (nota anche come IEEE 1394) o una porta Serial ATA (eSATA) esterna. Per ulteriori informazioni, consultare la documentazione fornita con il disco rigido esterno. Potrebbe anche essere necessario installare il software fornito con il disco rigido.

La maggior parte dei dischi rigidi esterni può essere installata semplicemente collegandoli a una porta USB.

Dischi rigidi interni

I dischi rigidi interni sono collegati alla scheda madre del computer tramite un'interfaccia IDE o SATA. La maggior parte dei dischi rigidi moderni viene fornita con un cavo di collegamento IDE o SATA, a seconda del tipo di unità.

L'installazione di un disco rigido interno richiede più manodopera, soprattutto se prevedi di utilizzare il nuovo disco rigido come installazione principale di Windows. Quando installi un disco rigido interno, dovrai aprire il case del computer e collegare i cavi.

La maggior parte dei computer desktop dispone di alloggiamenti per l'installazione di due dischi rigidi interni. I laptop possono avere un solo disco rigido installato. A differenza dell'aggiunta di un disco rigido secondario, la sostituzione del disco rigido primario richiederà l'installazione di Windows dopo averlo collegato.

Interfacce HDD

Parallel ATA (PATA, IDE) è un'interfaccia appositamente progettata per i sistemi domestici; supporta non più di 4 dispositivi. Al momento sono rilevanti le seguenti specifiche: UDMA(ATA)-33, UDMA(ATA)-66, UDMA(ATA)-100, UDMA(ATA)-133 (differiscono nel set di comandi e nel throughput di picco). È necessario scegliere un HDD da uno degli ultimi due standard, poiché i primi due non sono più rilevanti e il loro supporto è l'ultimo ad essere implementato dagli sviluppatori.

Figura -IDE

Serial-ATA (SATA)- un'interfaccia apparsa relativamente di recente e ora viene promossa come sostituto di PATA. A differenza di PATA, qui il disco rigido è collegato con un cavo stretto ed è supportato il collegamento a caldo. L'interfaccia ha un ampio margine per aumentare la velocità e supporta i comandi di ottimizzazione della lettura dei dati. L'unità è collegata al controller con il proprio cavo. Questo standard non è ancora diventato così diffuso come PATA a causa della sua novità.

Disegno - SATA

SCSI– un'interfaccia originariamente progettata per funzionare con grandi quantità di dati (7-15 dispositivi). Supporta un gran numero di dispositivi collegati (la cifra esatta dipende dalla versione), le versioni moderne dell'interfaccia supportano il collegamento "a caldo", i dispositivi hanno un'elevata affidabilità e un'elevata velocità di trasferimento dati. Lo svantaggio principale è il prezzo di tali HDD. Sono utilizzati nei server e per lavorare con enormi volumi di dati.

Disegno - Scsi

USB- Interfaccia di trasferimento dati seriale, per collegare dischi rigidi esterni da 2,5 pollici utilizzare un cavo USB a forma di Y (2 porte). Per alimentare i modelli da 3,5 pollici con consumo energetico elevato, viene utilizzato un alimentatore esterno.

eSATA(SATA esterno) - interfaccia per il collegamento di dispositivi esterni, è supportata la modalità "hot swap"; larghezza di banda dell'interfaccia fino a 80 Mb/s

Disegno - eSata

FireWire-Standard IEEE 1394, un bus seriale ad alta velocità progettato per lo scambio di informazioni digitali tra un computer e altri dispositivi elettronici. dispositivi sono uguali, è possibile lo scambio a caldo

Figura - 1394

Informazioni correlate.

Struttura del disco rigido (superficie, cilindro, settore).

I dischi magnetici rigidi sono diversi dischi metallici o ceramici rivestiti con uno strato magnetico. I dischi, insieme al gruppo testina magnetica, sono installati all'interno di un involucro sigillato di un'unità disco rigido (HDD), solitamente chiamata disco rigido.

Il termine "Winchester" deriva dal nome gergale del primo modello di disco rigido con una capacità di 16 KB (IBM, 1973), che aveva 30 tracce di 30 settori, che coincideva casualmente con il calibro 30"/30" di il famoso fucile da caccia Winchester. Un disco rigido è un dispositivo molto complesso con meccanica di alta precisione e una scheda elettronica che controlla il funzionamento dell'unità.

La struttura dei dischi rigidi è generalmente la stessa dei dischi magnetici floppy.

Le piastre magnetiche installate nell'azionamento sono posizionate sullo stesso asse e ruotano ad alta velocità angolare. Entrambi i lati di ciascuna piastra sono ricoperti da un sottile strato di materiale magnetizzato.La registrazione viene effettuata su entrambe le superfici di ciascuna piastra (ad eccezione di quelle più esterne).

Ciascun lato magnetico di ciascun piatto ha la propria testina di lettura/scrittura magnetica. Queste teste sono collegate tra loro e si muovono radialmente (radialmente) rispetto alle piastre. Ciò consente l'accesso a qualsiasi traccia su qualsiasi piatto.

La ripetizione è la madre dell’apprendimento!

Struttura del disco rigido

Settori

Qualsiasi disco rigido può essere pensato come un enorme “foglio bianco” su cui è possibile scrivere i dati e da dove poi è possibile leggerli. Per navigare nel disco, il suo intero spazio è diviso in piccole "celle" - settori. Un settore è l'unità più piccola di archiviazione dati su un disco e in genere ha una dimensione di 512 byte. Tutti i settori del disco sono numerati: ciascuno degli n settori riceve un numero da 0 a n–1. Grazie a ciò, qualsiasi informazione scritta sul disco riceve un indirizzo esatto: i numeri dei settori corrispondenti. Quindi il disco può anche essere immaginato come una lunghissima linea (nastro) di settori. Puoi contare quanti settori ci sono sul tuo disco N gigabyte.

Sezioni

Non sempre è conveniente immaginare un hard disk come un unico “foglio”: a volte è utile “tagliarlo” in più fogli indipendenti, su ognuno dei quali si può scrivere e cancellare qualsiasi cosa senza timore di danneggiare ciò che è scritto sugli altri. fogli. È più logico registrare separatamente i dati di maggiore e minore importanza o semplicemente relativi a cose diverse.

Naturalmente non si tratta di un taglio fisico, ma logico che dovrebbe essere effettuato sul disco rigido; per questo viene introdotto il concetto capitolo(partizione). L'intera sequenza (un lunghissimo nastro) di settori viene tagliata in più parti, ogni parte diventa una sezione separata. In realtà non dobbiamo tagliare nulla (ed è improbabile che riusciremo a farlo), basta dichiarare dopo quali settori del disco si trovano i limiti della partizione.

Tabella delle partizioni

Tecnicamente, il partizionamento del disco è organizzato come segue: viene allocata una parte predeterminata del disco tabella delle partizioni, che dice come è rotto il disco. La tabella delle partizioni standard per un disco di computer compatibile con IBM è HDPT ( H ard D isk P articolazione T capace) - situato alla fine del primo settore del disco, dopo precaricatore (M aster B oot R ecord, MBR) ed è composto da quattro record nella forma “ tipo Inizio FINE", uno per ogni sezione. Inizio E FINE- questi sono i numeri dei settori del disco in cui inizia e finisce la partizione. Usando tale tabella, il disco può essere diviso in quattro o meno partizioni: se non c'è nessuna partizione, tipoè impostato su 0.

Tuttavia, quattro sezioni raramente sono sufficienti. Dove dovremmo posizionare i campi aggiuntivi della tabella delle partizioni? I creatori del PC IBM hanno proposto un metodo universale: viene dichiarata una delle quattro sezioni principali allargato(partizione estesa); di solito è l'ultimo e occupa Tutto spazio rimanente su disco.

Una partizione estesa può essere divisa in sottopartizioni allo stesso modo dell'intero disco: all'inizio - questa volta non il disco, ma il disco stesso sezione- inizia tabella delle partizioni, con voci per quattro sezioni che possono essere nuovamente utilizzate, e una delle sottosezioni può, ancora, essere ampliata, con le proprie sottosezioni, ecc.

Partizioni menzionate nella tabella delle partizioni disco, solitamente chiamato principale(partizione primaria) e tutte le sottopartizioni delle partizioni estese lo sono aggiuntivo(partizione secondaria). Quindi non possono esserci più di quattro sezioni principali e quante sezioni aggiuntive desideri.

Per non complicare questo schema, durante il partizionamento del disco vengono seguite due regole: in primo luogo, le partizioni estese nella tabella delle partizioni disco può essercene al massimo una e, in secondo luogo, una tabella delle partizioni sezione estesa può contenere una voce - una descrizione di una sezione aggiuntiva, o due - una descrizione di una sezione aggiuntiva e una descrizione di una sezione estesa nidificata.

Tipo di partizione

La tabella delle partizioni per ciascuna partizione indica tipo, che definisce file system, che sarà contenuto in questa sezione. Ogni sistema operativo riconosce determinati tipi e non ne riconosce altri e, di conseguenza, rifiuterà di funzionare con una partizione di tipo sconosciuto.

Dovresti sempre assicurarti che il tipo di partizione impostato nella tabella delle partizioni indichi correttamente il tipo di file system effettivamente contenuto nella partizione. Le informazioni specificate nella tabella delle partizioni possono essere invocate non solo dal kernel del sistema operativo, ma anche da eventuali utilità, il cui comportamento in caso di tipo specificato in modo errato può essere imprevedibile e danneggiare i dati sul disco.

Per ulteriori informazioni sui file system, vedere Tipi di file system.

Volumi logici (LVM)

Quando si lavora con le partizioni, è necessario tenere conto del fatto che le azioni eseguite su di esse sono direttamente correlate al layout del disco rigido. Da un lato, il partizionamento è il modo più tradizionale per PC di organizzare logicamente lo spazio su disco. Se però durante il lavoro si presenta la necessità di modificare la logica di partizionamento del disco o la dimensione delle aree (es. ridimensionamento), lavorare con le partizioni non è molto efficiente.

Ad esempio, se è necessario creare una nuova partizione o aumentare la dimensione di una esistente, potresti incontrare una serie di difficoltà associate alla limitazione del numero di partizioni aggiuntive o alla ridistribuzione dei dati. Evitarli è molto semplice: basta smettere di “legare” i dati a un'area specifica del disco rigido. Su Linux, questa funzionalità viene implementata utilizzando gestore del volume logico(LVM- l logico V olume M anager). LVM fornisce un ulteriore livello di astrazione tra sezioni da un lato e memorizzati su di essi dati dall’altro, costruendo una propria struttura gerarchica.

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