Chương 11 quản lý bộ nhớ thứ cấp

Lý do chọn đĩa mềm để nghiên cứu trước khi nghiên cứu đĩa cứngChương 11: Quản lý bộ nhớ thứ cấp ■ Đây là loại đĩa sơ khai sử dụng hệ thống file FAT ■ Chi phí thấp vì khi thực hành có thể

Trang 1

Chương 11: Quản lý bộ nhớ thứ cấp

Quản lý bộ nhớ thứ cấp với hệ thống File FAT

(File Allocation Table)

Trang 2

■ Trình bày cấu trúc, tổ chức vật lý và logic của

đĩa từ khi sử dụng hệ thống file FAT.

■ Từ đó đi đến giải quyết 1 số bài toán thường

gặp trong thực tế như cứu dữ liệu, phục hồi đĩa

bị format,

Mục tiêu của chương:

Trang 3

■ Giải được một số bài toán trên đĩa từ như: Phục hồi file bị xóa, phục hội ổ đĩa bị Format, tìm kiếm các file bị phân mảnh, phát hiện mã nguồn B-virus, …

Sau khi học chương này sinh viên phải nắm được

Trang 4

● 4.2.2 Cung từ khởi động (Boot Record - DBR).

● 4.2.3 Tổ chức truy nhập tập tin trong FAT16, 32 .

■ 4.3 Phần tự lực – Quản lý đĩa với hệ thống file NTFS

■ 4.4 Định thời truy cập đĩa

● 4.4.1 Các vấn đề trong truy xuất đĩa

Trang 6

Các câu hỏi thường gặp

HĐH quản lý file và dung lượng đĩa như thế nào?

Hệ điều hành

Dựa vào đâu mà HĐH có thể:

-Quản lý được danh mục các file

và folder.

-Quản lý được dung lượng đĩa.

Trang 7

Khi HĐH xóa file hoặc format ổ, dựa vào cơ chế gì mà các chương trình có thể phục hồi lại dữ liệu?

Các câu hỏi thường gặp

Trang 8

Ý tưởng về quản lý thông tin trên sách

• Giả thiết giấy ngay sau khi xuất xưởng chưa được đóng thành các

quấn, và chúng ta ghi chép ngay thông tin lên đó

Ở đâu ?

• Khi cần đọc 1 thông tin nào đó người

đọc phải lục tung cả quận giấy dài đó để

tìm, công việc thực sự khó khăn tỉ lệ

với chiều dài của quận giấy

Trang 9

giản hơn?

Mục lục Abc 12 Bcd 34

Trang 10

■ Cách quản lý, ghi, đọc thông tin trên đĩa từ cũng tuân theo

ý tưởng đó

Trang 12

Lý do chọn đĩa mềm để nghiên cứu trước khi nghiên cứu đĩa cứng

■ Đây là loại đĩa sơ khai sử dụng hệ thống file FAT

■ Chi phí thấp vì khi thực hành có thể gây hỏng đĩa

■ Cấu trúc của đĩa mềm gần như đồng dạng với đĩa cứng

Trang 13

■ Đĩa được chia thành các vòng

tròn đồng tâm và được gọi là các rãnh – Track

Trang 14

■ Có 18 cung từ trên mỗi rãnh và

được đánh số từ 1, 2, …, đến 18

■ 1 sector = 512 Bytes

■ Việc chia định dạng phân chia số

sector, track, kích thước của sector được thực hiện bằng phần mềm (format)

4.1.1 C u trúc a m m 1,44 Mb ấ đĩ ề

Sector 0

(?)

Trang 15

■ Như vậy, để xác định vị trí của một sector thì ta

cần ba thông số, là:

Sector đó thuộc mặt nào (mặt 0 hay mặt 1)

Sector đó thuộc rãnh nào [0 79]

Sector thứ mấy [1 18]

■ Địa chỉ này của sector được gọi là địa chỉ tuyệt

đối hay địa chỉ vật lý Các thủ tục của ROM- BIOS dùng địa chỉ tuyệt đối.

Trang 17

■ Như vậy, theo cách đánh địa chỉ này ta chỉ cần một thông

số là đủ để xác định vị trí của sector trên đĩa

■ Nếu biết được địa chỉ logic, ta có thể xác định được địa chỉ vật lý của sector như sau:

Sector vật lý = Sector logic mod 18 +1.

Mặt đĩa = (Sector logic div 18) mod 2.

Thứ tự track = Sector logic div (18*2).

Trang 18

4.1.2 Cách t ch c a v i FAT ổ ứ đĩ ớ

-Bảng tham số đĩa: chứa thông

tin về cấu hình đĩa, và loại

HĐH được cài đặt

-Mã lệnh khởi động.

-Bảng cấp phát và định vị file

-Bảng thư mục gốc của đĩa

-Vùng lưu dữ liệu thực sự của các file trên đĩa

■ FAT chia đĩa thành 4 vùng với 4

công dụng khác nhau

Trang 20

VÞ trÝ ChiÒu dµi Néi dung 00h 3 byte Lệnh nhẩy đến chương trình khởi động 0Bh 1 tõ Sè byte trªn mçi cung tõ

0Dh 1 byte Sè cung tõ trong mçi liªn cung 0Eh 1 tõ VÞ trÝ cña FAT tÝnh tõ cung tõ ®Çu tiªn cña ph©n khu 10h 1 byte Sè FAT

18h 1 tõ Sè cung tõ trªn mét tõ cluster 1Ah 1 tõ Sè mÆt

24h 1 tõ Tæng sè cung tõ trong mét FAT 2Ch 1 tõ kÐp VÞ trÝ liªn cung b¾t ®Çu cña th môc gèc (FAT32) 43h Dword Serial Number

47h 11 byte Volume 52h 8 byte File system ID 5Ah 436 byte Chương trình khởi động

Trang 21

4.1.3 N i dung các vùng ộ

b) Bảng cấp phát tập tin FAT

■ Bảng FAT là phần quan trọng nhất trên đĩa, nếu

nó bị phá hỏng thì toàn bộ dữ liệu trên đĩa sẽ rất khó khôi phục lại được.

■ Luôn có thêm một bản sao của FAT để dự phòng

Trang 22

■ Bảng FAT chỉ là một bảng số mà mỗi vị trí trên

đó tương ứng với một liên cung Vị trí đầu tiên biểu diễn liên cung số 0, vị trí kế tiếp biểu diễn liên cung số 1, vv…

Trang 23

■ Nếu mục vào có giá trị FF7 hex thì liên cung tương ứng đã bị đánh dấu là không dùng được từ lúc Format đĩa hoặc chạy chương trình sửa đĩa (Bad Block).

Trang 24

■ Nếu mục vào là số FFF hex thì có nghĩa liên cung này là liên cung cuối cùng của tập tin.

Trang 25

xxx 000 xxx FFF xxx FF7 xxx xxx

data free data End data bad data data

Cluster 0 Entry 0

Cluster 1 Cluster 2 Cluster i

Cluster n

Entry 1 Entry 2 Entry i

Entry n

Trang 26

■ DOS và Windows sử dụng ba loại FAT là FAT

12, FAT 16 và FAT 32 bit để quản lý các ổ đĩa mềm và đĩa cứng.

■ FAT 12 bit dùng cho các ổ đĩa có dung lượng dưới 16Mb.

■ FAT 16 được dùng cho các ổ đĩa dung lượng lớn hơn 16Mb nhỏ hơn 2Gb.

■ FAT 32 dùng cho ổ cứng có dung lượng lớn hơn 2Gb

Trang 29

Cách th c qu n lý FILE trên FAT ứ ả

■ Cách thức HĐH ghi 1 file lên đĩa từ

• Giả thiết cần lưu 1 file có tên baigiang.doc có kích thước 1.5kb lên đĩa A Biết rằng 1 sector=512byte

• HĐH phân tích:

1.5kb = 1.5 x 1024b = 3 x 512b = 3 sector

sector 1 D1

sector 2 D2

sector 3 D3

Trang 30

First sector=95

xxx xxx

Thư mục gốc

000 FF7

Fat

000 000

Trang 31

000

xxx Baigiang.doc

First sector=95

xxx xxx

000 FF7

Fat

000 000

• Thao tác khi HĐH xóa File baigiang.doc

• Dữ liệu thực vẫn còn trên vùng

Trang 32

Th o lu n v FAT ả ậ ề

■ Vậy cơ chế để phục hồi lại file bị xóa là gì?

■ Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hiệu quả của việc phục hồi?

Trang 33

File name Text.doc First Sector 25

Size of file 3Kb

■ Biết rằng: 1 Sector = 512 byte và Sector 26, 28 bị Bad

■ Hãy mô tả (bằng sơ đồ) cách thức mà file Text.doc được lưu trên đĩa nếu nó không bị phân mảnh ?

Trang 34

Cách truy xu t vào FAT ấ

■ Mặc dù FAT được tổ chức như là một bảng số giản đơn, nhưng nó được lưu trữ trên đĩa khá phức tạp nhằm mục đích nén chặt bảng đến mức có thể.

■ Mỗi mục vào chứa số hiệu liên cung chỉ gồm tối đa 12 bit hay 1,5 byte Các mục vào của FAT được tổ chức thành từng cặp, mỗi cặp chiếm 3 byte (các mục vào 0 và 1 chiếm

3 byte đầu tiên, mục vào 2, 3 chiếm 3 byte kế tiếp, vv…)

Trang 35

Cách truy xu t vào FAT ấ

Trang 37

24 2 Giờ của lần sửa chữa cuối cùng

25 - 26 2 Ngày của lần sửa chữa cuối cùng

27 –28 2 Liên cung bắt đầu của tập tin

29 -32 3 Kích thước tập tin (tính bằng

Byte)

Entry 0 Entry 1 Entry 2 Entry i

Entry n

Trang 39

Tên t p tin ậ

■ Có ba mã số: 00, E5 và 2E dùng để báo hiệu ba tình huống đặc biệt, có thể xuất hiện trong byte đầu tiên của trường tên tập tin.

● 00: Các entry hoàn toàn chưa sử dụng

● E5(?): Báo hiệu tập tin đã bị xoá

● 2E(.): Entry này là thư mục con

● Nếu byte thứ hai cũng là 2E(.) thì entry này ứng với thư mục cha của thư mục hiện hành

Trang 41

Th m c con ư ụ

Thư mục con 1 Thư mục con 2 Thư mục con n File m

Thư mục con 21 Thư mục con 22

File m

File nk Thư mục con n1

File n1k

Trang 44

Nam := 1980 + Date div 512;

Thang := (Date mod 512) div 32

Trang 45

4.2 Đĩa cứng

Track n

Trang 46

• Cluster là đơn vị lưu trữ

thông tin nhỏ nhất trên đĩa Tức là phần kích thước vật lý trên đĩa cấp phát để lưu file luôn là một số nguyên lần của cluster

Trang 47

 Cấu trúc vật lý của đĩa cứng:

Cylinder: đối với các loại

đĩa cứng có nhiều hơn

sector, side là tùy thuộc

vào từng kích thước của

đĩa từ

Trang 48

 Cấu trúc vật lý của đĩa cứng:

Partition size Sectors per

Trang 50

 Thảo luận về việc lựa chọn kích thước của Cluster

Trang 51

Cấu trúc logic của đĩa cứng

?

HĐH làm thế nào để xác định đâu là ổ C, D, E

Trang 52

4.2.1 Cung từ khởi động chủ

(Master Boot Record - MBR)

■ Master Boot Record - MBR

Trang 53

(Master Boot Record - MBR)

■ Cấu trúc của Master boot record.

?

Trang 54

■ Vị trí: Cylinder 0, mặt 0 và sector 1 (thường ký hiệu là C/H/S = 0/0/1)

■ Tuy cung MBR chỉ nằm trong một cung từ, nhưng toàn bộ

từ đạo vẫn dành cho nó, các cung từ còn lại để trống hoàn toàn

Trang 55

● Phần tiếp theo gồm 64 bytes là bảng phân khu.

● Hai bytes cuối cùng luôn có giá trị là 55 AA h để chỉ dấu hiệu hợp lệ của một MBR

Trang 56

(offset) Chiều

1BE hex 1 byte 80 hex ứng với khu dùng để khởi động, nếu không sẽ có

giá trị 00 hex 1BF hex 1 byte Chỉ ra khu ở mặt nào 1C0 hex 16 bit Chỉ ra từ trụ đầu tiên của phân khu chính (10bit) và cung

từ đầu tiên của phân khu chính (6 bit) 1C2 hex 1 byte Chỉ định hệ điều hành

1C3 hex 1 byte Chỉ ra khu kết thúc ở mặt nào 1C4 hex 16 bit Chỉ ra từ trụ cuối cùng của phân khu chính (10bit) và

cung từ cuối cùng của phân khu chính (6bit) 1C6 hex 1

dwo rd

Vị trí t ơng đối của khu

Code Patition Table 1

Patition Table 2

Patition Table 3

Patition Table 4

D

Trang 59

4.2.2 Cung từ khởi động (Boot Record - DBR)

DBR

Trang 60

4.2.2 Cung từ khởi động (Boot Record - DBR)

■ Cung từ đầu tiên thuộc vùng FAT quản lý gọi là cung từ khởi động DOS

■ Các DBR của các phân khu FAT có cấu trúc giống nhau

■ Mặc dù trên mỗi phân khu khả dĩ đều có một cung DBR như nhau, tuy nhiên, chỉ có chương trình của DBR nằm trên khu khởi động mới được đọc vào và chạy thực sự

■ Với mỗi cơ chế phân khu khác nhau, tương ứng với các ổ đĩa sẽ được định dạng cấp cao theo cơ chế quản lý tập tin của FAT16 hay FAT32, mà cấu trúc của DBR được tổ chức cũng khác nhau

Trang 61

00h 3 byte Lệnh nhẩy đến chương trình khởi động 0Bh 1 tõ Sè byte trªn mçi cung tõ

Trang 62

4.2.3 Tổ chức truy nhập tập tin trong FAT16, 32

■ FAT 16, 32 bit làm việc giống FAT 12bit, nhưng đơn giản hơn nhiều Do 16 bit chiếm đúng 2 byte và FAT 32 chiếm đúng 4 byte nên FAT 16, 32 chỉ là bảng các số dài 2 byte hoặc 4 byte

Trang 63

xxxx 0000 xxxx FFFF xxxx FFF7 xxxx xxxx

data free data End data bad data data

Cluster 0 Entry 0

Cluster 1 Cluster 2 Cluster i

Cluster n

Entry 1 Entry 2 Entry i

Entry n

Trang 65

■ Cách thức HĐH ghi 1 file lên đĩa từ

• Giả thiết cần lưu 1 file có tên baigiang.doc có kích thước 3kB lên đĩa Biết rằng 1 cluster = 2 sector= 1024 byte

• HĐH phân tích:

3kB = 3 x 1024B = 3 cluster

Cluster 1 D1

Cluster 2 D2

Cluster 3 D3

Trang 66

First cluster=95

xxx xxx

0000 FFF7

Fat

000 000

Trang 67

000

xxx Baigiang.doc

First sector=95

xxx xxx

000 FFF7

Fat

000 000

• Thao tác khi HĐH xóa File baigiang.doc

• Dữ liệu thực vẫn còn trên vùng

Trang 68

4.2.3 Tổ chức truy nhập tập tin trong FAT16, 32

■ Thảo luận về nhược điểm của hệ thống file FAT trong vấn

đế tiết kiệm dung lượng đĩa

Trang 69

Thư mục

■ Là một bảng gồm nhiều mục(entry) Mỗi mục vào chiếm

32 bytes, mỗi điểm vào này dành cho một File hay một

thư mục con hay ghi nhãn đĩa, theo cơ chế tên ngắn

Trang 70

24 2 Giờ của lần sửa chữa cuối cùng

25 - 26 2 Ngày của lần sửa chữa cuối cùng

27 –28 2 Liên cung bắt đầu của tập tin

29 -32 3 Kích thước tập tin (tính bằng

Byte)

Entry 0 Entry 1 Entry 2 Entry i

Entry n

Trang 71

Cơ chế tạo tên file dài trong win 32, 64

Trang 72

Tên t p tin ậ

■ Có ba mã số: 00, E5 và 2E dùng để báo hiệu ba tình huống đặc biệt, có thể xuất hiện trong byte đầu tiên của trường tên tập tin.

● 00: Các entry hoàn toàn chưa sử dụng

● E5(?): Báo hiệu tập tin đã bị xoá

● 2E(.): Entry này là thư mục con

● Nếu byte thứ hai cũng là 2E(.) thì entry này ứng với thư mục cha của thư mục hiện hành

Trang 74

Th m c con ư ụ

Thư mục con 1 Thư mục con 2 Thư mục con n File m

Thư mục con 21 Thư mục con 22

File m

File nk Thư mục con n1

File n1k

Trang 75

4.3 Phần tự lực – Quản lý đĩa với hệ thống file NTFS

NTFS

■ Sinh viên đọc thêm phần phục lục A và trả lời các câu hỏi sau.

● Cấu trúc logic của đĩa từ khi sử dụng NTFS

● Trình bày các ưu việt của NTFS so với FAT

● Tại sao NTFS lại bảo mật và tiết kiệm dung lượng đĩa hơn

Trang 76

4.4 Định thời truy cập đĩa

■ Các vấn đề trong truy xuất đĩa

■ Định thời truy cập đĩa

Trang 77

4.4.1 Các vấn đề trong truy xuất đĩa

■ Thời gian đọc/ghi trên đĩa bao gồm:

● Seek time: thời gian di chuyển đầu đọc để định vị đúng

track/cylinder (Phục thuộc tốc độ, cách thức di chuyển đầu đọc)

sector cần đọc (Phụ thuộc tốc độ quay của đĩa)

nhớ hoặc ngược lại (phụ thuộc băng thông kênh truyền giữa đĩa và bộ nhớ)

■ Disk I/O time = seek time + rotational delay + transfer time

Trang 78

4.4.1 Các vấn đề trong truy xuất đĩa

■ Để tăng hiệu xuất đĩa ta cần:

● Giảm kích thước đĩa

● Tăng tốc độ quay của đĩa

● Định thời các tác vụ truy xuất đĩa để hạn chế di chuyển đầu đọc

● Các dữ liệu liên quan (cùng 1 file) nằm trên các track gần nhau

● Bố trí các file thường sử dụng vào vị trí thích hợp

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	2,17 MB