Связь между размером жесткого диска и размером кластера (FAT16)

Кластеры

Размещение файлов на жестком диске

Структуры данных

Файлы данных

Хранение данных

Файл – это последовательность произвольного числа байтов. Размер файла, вообще говоря, неограничен сверху. Другими словами, файл является структурой переменной длины, являясь при этом минимальной единицей хранения данных.

Для того чтобы данные было удобно хранить, они должны быть структурированы, т.е., обладать избыточностью. С этой целью каждый файл имеет свое имя: <имя>.<тип>. Для хранения файлов существует специальная структура – файловая структура.

Файловая структура – это иерархическая структура, предназначенная для хранения отдельных файлов или файлов, сгруппированных в каталоги.

Полное имя файла: <Drive>:\<каталог1>\<каталог2>\…\<имя>.<тип>

Маршрут доступа (<Drive>:\<каталог1>\<каталог2>\…\) и собственное имя файла (<имя>.<тип>) образуют полное имя файла. Уникальность файловой структуры определяется полным именем файла.

У каждого файла есть свой адрес. Он записан в т.н. FAT-таблице двухбайтным числом, т.е. на каждую запись выделено 16 бит. Это система FAT16. С помощью 16 битов можно представить 2¹⁶=65536 адресов. А если диск 2 Гб? Тогда на каждый адрес выделяется уже 4 байта или 32 бита. Это уже FAT32.

В информатике принято различать три типа структур данных: линейную, табличную и иерархическую.

Линейная структура данных – это упорядоченная структура данных, в которой положение элемента однозначно определяется его номером.

Пример: - список студентов потока НД-05.

Табличная структура данных – это упорядоченная структура данных, в которой положение элемента однозначно определяется его адресом.

Пример: - журнал успеваемости. Таблица умножения.

Иерархическая или древовидная структура данных – это упорядоченная структура данных, в которой положение элемента однозначно определяется маршрутом доступа, начиная от корневого элемента. Примеры: почтовый адрес. Группа в составе факультета.

Для того чтобы структура данных была упорядоченной, данные должны обладать избыточностью.

Сколько файлов может поместиться на жестком диске? Ответ кажется простым. Чем больше диск и чем меньше файлы, тем больше их поместится. До недавних нор так обычно и считали, но в последние годы, когда размеры жестких дисков стали очень большими, с размещением файлов, как ни странно, появились проблемы.

У каждого файла есть свой адрес. Этот адрес записан в таблице размещения файлов двухбайтным числом, то есть, на запись этого адреса предоставлено 16 битов. (Кстати, поэтому таблицу размещения файлов еще называют FAT 16). Мы уже знаем, что с помощью 16 битов можно выразить 2¹⁶ (65536) разных значений. Это зна­чит, что файлам на жестком диске не может быть предоставлено более, чем 65 536 разных адресов (и самих файлов не может быть более 65536).

Современные жесткие диски имеют очень большие объемы, и им не хватает такого количества адресов. Если, например, размер диска 2 Гбайт (два миллиарда байтов), то на каждый адрес приходится 2 Гбайт / 65536 = 32 Кбайт. Представьте себе, что в городе строят только квартиры размером в 32 ООО комнат. В таком помещении можно разместить целую армию, но когда семья из трех человек придет получать жилплощадь, ей тоже придется выдавать такую же квартиру. И даже один человек тоже получит 32 тысячи комнат. Не правда ли, это очень нерациональный расход полезного пространства? Людей, конечно, можно было бы друг к другу подселить, но с файлами так поступать нельзя, ведь каждый файл должен иметь собственный уникальный адрес. Мы только что вывели новую единицу измерения. Это минимальный размер адресуемого пространства. Такая единица измерения действительно существует и называется кластером. Мы видим, что для жестких дисков, имеющих размер 2 Гбайт, кластер равен 32 Кбайт. Если диск меньше, то и кластер у него тоже меньше. Для дисков 1 Гбайт кластер равен 16 Кбайт. У современных дисков кластер намного больше сектора, который равен 0,5 Кбайт. В одном кластере могут содержаться десятки секторов, и, каким бы маленьким ни был файл, он все равно займет целый кластер, и все неиспользуемые секторы в нем просто пропадут.

Дата добавления: 2017-01-13