Форматирование диска. Диагностика диска. Дефрагментация диска

Тема: «Форматирование диска. Диагностика диска. Дефрагментация диска. Восстановление информации на диске. Правила записи и считывания информации с дискет».
Цели урока:
помочь учащимся получить представление о файлах и файловых системах, познакомиться с понятием структура диска, дать основные понятия, необходимые для грамотной работы на компьютере.
воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
развитие познавательных интересов, навыков работы на компьютере, самоконтроля, умения конспектировать.
Оборудование:
доска, компьютер, компьютерная презентация.
План урока:
Орг. момент. (1 мин)
Проверка и актуализация знаний. (5 мин)
Теоретическая часть. (15 мин)
Практическая часть. (10 мин)
Д/з (2 мин)
Вопросы учеников. (5 мин)
Итог урока. (2 мин)
Ход урока:
I. Орг. момент.
Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.
II. Проверка и актуализация знаний.
Несколько уроков назад мы с вами обсуждали понятия файла и файловой системы. Давайте вспомним, что такое файл и файловая система, как записывается имя файла, в чем измеряется размер файлов, какие операции можно производить над файлами?
Файл это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.
Работа с файлами на компьютере производится с помощью файловой системы, которая является частью операционной системы.
Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл.
Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.
III. Теоретическая часть.
На этом уроке мы познакомимся с тем, как хранятся файлы на дисках.
Физическая и логическая структура дисков.
Форматирование дисков.
Для того, чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован, то есть должна быть создана физическая и логическая структура диска.
Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.
Форматирование выполняется служебными программами. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради.
Логическая структура гибких дисков.
Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

У гибкого диска две стороны, на которых создается по 80 дорожек. На каждой дорожке по 18 секторов. Общая емкость гибкого диска составляет 2 * 80 * 18 * 512 = 1474560 байт
· 1.44 Мбайт.
Самая первая дорожка магнитного диска (нулевая) считается служебной – там хранится служебная информация. Например, на этой дорожке хранится так называемая таблица размещения файлов.
На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.
При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.
Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках. Например, Файл1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл2 объемом 1 Кбайт сектора 36 и 49.
№ дорожки
№ сектора

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

1
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

2
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54

 


79
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2280

Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных. Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания.
Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT File Allocation Table). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, то есть последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.
Цепочка размещения для файла Файл1 выглядит следующим образом: в начальном 34-м секторе хранится адрес 35, в 35-м секторе хранится адрес 47, в 47-м 48, в 48-м знак конца файла (К).
Для размещения каталога базы данных и таблицы FAT на гибком диске отводятся секторы со 2 по 33. Первый сектор отводится для размещения загрузочной записи операционной системы. Сами файлы могут быть записаны, начиная с 34 сектора.
Виды форматирования.
Существуют два различных вида форматирования дисков: полное и быстрое форматирование. Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и секторы), так и логическое форматирование (создание каталога и таблицы размещения файлов). После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов. Информация, то есть сами файлы, сохраняется и в принципе возможно восстановление файловой системы.
Логическая структура жестких дисков.
Логическая структура жестких дисков несколько отличается от логической структуры гибких дисков. Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя несколько секторов. Размер кластера зависит от типа используемой таблицы FAT и от емкости жесткого диска.
На жестком диске минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит несколько секторов.
Таблица FAT16 может адресовать 216 = 65 536 кластеров. Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим, так как информационная емкость жестких дисков может достигать сотен Гбайт.
Например, для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:
40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.
Файлу всегда выделяется целое число кластеров. Например, текстовый файл, содержащий слово «информатика», составляет всего 11 байтов, но на диске этот файл будет занимать целиком кластер, то есть 640 Кбайт дискового пространства для диска емкостью 150 Гбайт. При размещении на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что приведет к большим потерям свободного дискового пространства.
Эта проблема частично решается с помощью использования таблицы FAT32, в которой объем кластера принят равным 8 секторам или 4 килобайтам для диска любого объема.
В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов на диске хранятся две идентичные копии таблицы FAT.
В последнее время в основном на компьютерах с ОС Windows используется файловая система NTFS. Файловая система NTFS – улучшенная файловая, обеспечивающая уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в одной версии файловой системы FAT. Например, для обеспечения целостности данных тома в файловой системе NTFS используются стандартные технологии записи и восстановления транзакций. В случае сбоя компьютера целостность файловой системы восстанавливается с помощью файла журнала NTFS и данных о контрольных точках. В операционных системах Windows 2000 и Windows XP файловая система NTFS также обеспечивает такие дополнительные возможности, как разрешения для файлов и папок, шифрование, дисковые квоты и сжатие.
Дефрагментация дисков.
Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов. Фрагментация файлов (фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластерах) возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других.
Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним (магнитным головкам придется постоянно перемещаться с дорожки на дорожку) и в конечном итоге приводить к преждевременному износу жесткого диска. Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.
1. Для запуска программы Дефрагментация диска, необходимо из Главного меню ввести команду [СтандартныеСлужебныеДефрагментация диска].
2. Диалоговая панель Выбор диска позволяет выбрать диск, нуждающийся в процедуре дефрагментации. После нажатия кнопки ОК появится панель Дефрагментация диска.
Физические и логические диски.
При использовании файловых систем FAT размер кластера зависит от объема диска. Получается чем больше жесткий диск, тем больше места на нем пропадает в пустую из-за не совершенной системы адресации файлов.
Для борьбы с нерациональными потерями или, просто, для удобства, часто жесткий диск разбивают на несколько разделов. Для этого есть специальные программы. Каждый такой раздел можно рассматривать как отдельный логический жесткий диск.
Обычный жесткий диск – это устройство физическое. Его можно установить или удалить. Логический жесткий диск нельзя потрогать руками – физически он не существует. Это просто один из разделов жесткого диска. Работая с компьютером, мы не замечаем разницу между физическими и логическими дисками.
Каждый логический диск имеет свою собственную таблицу размещения файлов, поэтому на нем действует своя система адресации. В итоге потери из-за размеров кластеров становятся меньше.
Удобно использовать логические диски и для того чтобы разделить систему и пользовательские данные. Например, в одном разделе диска устанавливаем ОС Windows, а в другом храним свои данные. В этом случае переустановка или восстановление (например, из образа раздела) ОС в случае каких-либо сбоев не затронет пользовательские данные.
Каждый диск присутствующий в компьютере, имеет уникальное имя. Неважно, что это за диск: физический, логический или еще какой. Имя диска состоит из одной буквы английского алфавита и двоеточия, например А: или С:.
Когда на компьютере устанавливается новый диск, он получает букв, следующую за последней использованной буквой.
Буквой А: общепринято обозначать дисковод для гибких дисков.
Буквой С: обозначается первый жесткий диск. Следующий диск получает букву D:, потом F: и так далее.
Вопросы:
Что такое форматирование диска? Почему отличаются реальный информационный объем файла и объем, который он занимает на диске? Чем отличается полное и быстрое форматирование? Для чего необходимо проводить дефрагментацию диска? Что такое логический диск?
IV. Д/з
Знать, что такое файл, файловая система, уметь находить и открывать файлы, уметь копировать и переименовывать файлы.
Дополнительное задание: отформатировать дискету.
V. Итог урока.
Подведение итога урока. Выставление оценок.
На уроке мы познакомились со структурой данных на магнитных дисках, повторили понятие файла и файловая система.


15