Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы.

Уровень аппаратного обеспечения

Система управления вводом-выводом (СУВВ) занимается формированием управляющих воздействий на устройства внешней памяти, их выполнением и обработкой прерываний. Этот уровень обеспечивается драйверами устройств.

Представление пользователя о файловой системе как об иерархически организованном множестве информационных объектов имеет мало общего с порядком хранения файлов на диске. Файл, имеющий образ цельного, непрерывающегося набора байт, на самом деле очень часто разбросан «кусочками» по всему диску, причем это разбиение никак не связано с логической структурой файла, например, его отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска. Логически объединенные файлы из одного каталога совсем не обязаны соседствовать на диске. Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве описываются физической организацией файловой системы. Очевидно, что разные файловые системы имеют разную физическую организацию.

Диски.

Внешние накопители с произвольным доступом. Предназначены для хранения данных.

HDD

Жесткий диск состоит из одной или нескольких пластин. На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические кольца — дорожки (traks), на которых хранятся данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к центру диска. Когда диск вращается, элемент, называемый головкой, считывает двоичные данные с магнитной дорожки или записывает их на магнитную дорожку Головка может позиционироваться над заданной дорожкой. Головки перемещаются над поверхностью диска дискретными шагами, каждый шаг соответствует сдвигу на одну дорожку

Запись на диск осуществляется благодаря способности головки изменять магнитные свойства дорожки.

В некоторых дисках вдоль каждой поверхности перемещается одна головка, а в других — имеется по головке на каждую дорожку.

В первом случае для поиска информации головка должна перемещаться по радиусу диска. Обычно все головки закреплены на едином перемещающем механизме и двигаются синхронно. Поэтому, когда головка фиксируется на заданной дорожке одной поверхности, все остальные головки останавливаются над дорожками с такими же номерами.

Во втором случае никакого перемещения головок с одной дорожки на другую не требуется, за счет этого экономится время, затрачиваемое на поиск данных.

Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин пакета называется цилиндром (cylinder).

Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами (sectors), или блоками (blocks).

На старых дисках применялась адресация CHS (Cylinder, Head, Sector), которая предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число секторов. Сейчас применяется адресация LBA (Logical block addressing), при этом способе адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного адреса и на дорожках размещается разное количество секторов одинакового размера.

Сектор имеет фиксированный для конкретной системы размер, выражающийся степенью двойки. Чаще всего размер сектора составляет 512 байт. В 2006 году IDEMA (International Disk Drive Equipment and Materials Association) объявила о переходе на Advanced Format(новой технологии форматирования) с размером сектора 4096 байт.

Сектор — наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью.

Для того чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора:

· номер цилиндра,

· номер поверхности

· номер сектора.

Так как прикладной программе в общем случае нужен не сектор, а некоторое количество байт, не обязательно кратное размеру сектора, то типичный запрос включает чтение нескольких секторов, содержащих требуемую информацию, и одного или двух секторов, содержащих наряду с требуемыми избыточные данные. Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster).

При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.

Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска.

Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, которая этот диск будет использовать.

Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического, форматирования.

При высокоуровневом форматировании:

· определяется размер кластера

· на диск записывается информация, необходимая для работы файловой системы, в том числе информация о доступном и неиспользуемом пространстве, о границах областей, отведенных под файлы и каталоги, информация о поврежденных областях.

· на диск записывается загрузчик операционной системы — небольшая программа, которая начинает процесс инициализации операционной системы после включения питания или рестарта компьютера.

Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы.

Раздел — это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство. Логическое устройство функционирует так, как если бы это был отдельный физический диск.