Cấu trúc vật lý
Đĩa từ là loại đĩa có khả năng lưu trữ thông tin rất lớn được dùng làm bộ nhớ ngoài máy tính, hỗ trợ cho CPU trong việc xử lý và khai thác dữ liệu.
Người ta phân biệt hai loại đĩa từ: Đĩa mềm (Floppy disk hay diskette) và đĩa cứng (hard disk) đĩa từ là tấm hình tròn đường kính từ 3,5 đến 5,25 inch làm bằng chất dẻo, thuỷ tinh hay kim loại trên có phủ một lớp bụi từ tính oxit sắt có khả năng nhiễm từ.
Đĩa mềm thường chỉ có một đĩa từ, làm bằng chất dẻo (nên gọi là đĩa mềm), bảo vệ bởi một lớp nhựa cứng hay giấy cứng có khoét lỗ dài để cho dầu đọc khi tiếp xúc vào đĩa để đọc hay ghi thông tin.
Đĩa cứng thường làm bằng nhiều đĩa từ làm bằng kim loại hay nhựa cứng được xếp thành một chồng theo đường trục đứng bằng kim loại có chứa một loại khí đặc biệt bụi không thể vào.
Đĩa mềm được đọc bởi ổ đĩa mềm (Floppy Disk Driver: FDD ) gắn trong máy tính còn đĩa cứng được đọc bằng ổ đĩa cứng (Hard Disk Driver: HDD) được gắn ngay trên đĩa.
Đĩa từ dùng kỹ thuật từ tính để ghi dữ liệu, nghĩa là dữ liêu được ghi thành những tấm từ tính nhỏ li ti có thể nhiễm từ hay không mà mắt thường không thể nhận biết được. Mỗi chấm ghi một bit: nhiễm từ là bit 1 còn không nhiễm từ là bit 0. Dữ liệu được ghi lên đĩa bằng máy đọc đĩa. Khi đọc nó có khả năng nhận biết những chấm nhiễm từ hay không. Khi ghi có khả năng biến một chấm trở thành nhiễm từ hay không nhiễm từ.
Tổ chức vật lý của đĩa từ:
Mỗi đĩa từ chia thành nhiều mặt đĩa (side) được đánh số từ 0,1,2,3,… mỗi mặt được chia thành nhiều vòng đồng tâm (track). Mỗi vòng lại được chia thành nhiều cung (sector) mỗi cung có dung lượng là 512 byte, mỗi byte có 8 bit. Những cung trên cùng một trục gọ là cylinder được đánh số từ ngoài voà trong bắt đầu từ số 0 (đĩa mềm mỗi cylinder có hai track còn đĩa cứng tuỳ thuộc vào số mặt đĩa).
Hiện nay trên thị trường Việt Nam có bán hai loại đĩa thông dụng: Đĩa 51/4’’ =13,3 cm có dung lượng 360KB, đĩa 1,2MB và Đĩa 31/2’’ =8,9 cm có dung lượng 720KB, 1,44MB và 2,88MB.
Các track, sector trên đĩa không là tổ chức vật lý, nghĩa là không có các rãnh trên mặt đĩa mà chỉ được phân chia logic. Một đĩa khi mới sản xuất chưa có cấu trúc vật lý như trên, muốn đưa vào sử dụng, một đĩa phải được (format) vật lý.
Đinh dạng vật lý một đĩa do chương trình FORMAT của DOS thực hiện nhằm xác định cấu trúc logic của đĩa, phân chia đĩa từ thành hai thành phần: phần hệ thống (System area) phân dữ liệu (data area).
a. Cấu trúc logic.
Phần hệ thống:
Sau khi định dạng một đĩa mềm phần hệ thống được chia thành các vùng nhỏ:
Cung mồi (boot sector)
Là sector đầu tiên của đĩa (sector 0 track 0 trên side 0) trên đó ghi các thông tin về tổ chức vật lý của đĩa. Số side, số track trên mỗi side,…trên boot sector chứa chương trình mồi (boot rountine 452B) dùng để nạp chương trình cốt lõi của DOS(Dos kernel) vào RAM khi khởi động máy. Ngoài ra, trên boot sector còn một số thông tin tên đĩa, version, tên HĐH đã format đĩa.
Bảng FAT(File Allocation Table).
Dos dùng một số sector tiếp theo boot sector để là bảng FAT.
Đối với DOS phần dữ liệu ghi trên đĩa được chia thành những liên cung (cluster), mỗi liên cung gồm một số sector, mà DOS gọi nó là đơn vị cấp phát ( allocation unit). Mỗi tập tin được lưu trữ trên một số clusters. Để theo dõi những cluster đã được sử dụng hay còn trống trên đĩa. DOS dựa trên cấu trúc gọi là bảng FAT. Bảng FAT là một dãy các mục, số mục tương ứng với số liên cung trên đĩa, mỗi muc quản lý một liên cung cho biết liên cung tương ứng của nó đang chứa tập tin nào hay còn trống. Khi được yêu cầu ghi một tập tin lên đĩa, DOS sẽ tìm đến các liên cung còn trống trên đĩa để cấp phát, do đó, khi không còn đủ liên cung để lưu tập tin thì DOS thông báo đầy đĩa (Disk full). Do bảng FAT là cấu trúc quản lý nơi lưu trữ nội dung những tập tin trên đĩa nên nếu bảng FAT bị hỏng thì không thể tìm được tập tin. Vì lý do rất quan trọng này nên trên đĩa DOS tổ chức hai bảng FAT có thông tin giống nhau, phòng khi hỏng bảng này thì còn bảng kia.
Thư mục gốc (Root Directory)
DOS dùng một số Sector tiếp theo bảng FAT thứ hai để làm thư mục gốc.
Thư mục là nơi lưu trữ những thông tin chính của tập tin như: Tên, phần mở rộng, thuộc tính, ngày giờ cập nhập cuối cùng, kích thước của tập tin và địa chỉ liên cung đầu tiên chứa tập tin. Thư mục được tổ chức thành nhiều cấp, nên trong một thư mục có chứa thông tin chính của thư mục con.
Trong một thư mục được chia thành nhiều mục, mỗi mục gồm 32 byte quản lý một tập tin hay thư mục con. Số mục trong một thư mục do đĩa và Version của DOS ấn định. Vì số mục có hạng, nếu không đủ để lưu các tập tin, DOS cho phép người sử dụng dùng một số Sector trên phần dữ liệu làm thư mục. Thư mục đầu tiên là thư mục gốc do hệ điều hành tạo khi định dạng đĩa.
Phần thuộc tính cho biết mục này quản lý tập tin hay thư mục con.
Phần hệ thống của một đĩa cứng cơ bản giống như đĩa mềm, chỉ khác chỗ boot sector gọi là Master boot nằm ở sector 1, còn sector 0 dành cho Partition Table.
Đĩa cứng có dung lượng rất lớn (hiện nay - 2004 trên thị trường VN có đĩa cứng của máy vi tính đến 80GB, ổ đĩa nhỏ nhất là 3.2 GB) nên DOS cho phép chia thành nhiều phân khu, mỗi phân khu gọi là một đĩa Logic, trên mỗi phân khu có thể dùng một hệ điều hành khác nhau. DOS dùng sector 0 và track 0 trên side 0 là Partition Table, là bảng lưu trữ những thông tin về tổ chức phân khu của đĩa.
Phần dữ liệu:
Phần dữ liệu chiếm phần không gian còn lại sau phần hệ thống của đĩa. Phần dữ liệu được chia nhiều liên cung (clusters) mỗi liên cung gồm một số sector, mà DOS gọi là một đơn vị cấp phát (allocation unit). Một tập tin được lưu trữ trên một số clusters. Phần dữ liệu chỉ lưu nội dung của tập tin.