سازمان دهی داده ها در دیسک های مغناطیسی

سازمان دهی داده ها در دیسک مغناطیسی

در هر طرف یک دیسک مغناطیسی دوایر متحدالمرکزی وجود دارد که به آنها شیار گفته می شود. داده ها در یک دیسک، روی شیارهای آن ذخیره می شوند و هر چقدر فاصله شیارها از یک دیگر کم تر و تعداد آن ها بیش تر باشد، ظرفیت دیسک بیش تر است.

هر شیار به تعداد مساوی از قطاع ها تقسیم شده است و ظرفیت هر قطاع 512 بایت است سرعت چرخش دیسک های مغناطیسی ثابت است و در نتیجه شیارهایی که نزدیک محیط دیسک هستند سریع تر از شیار هایی که نزدیک مرکز دیسک هستند حرکت می کنند. به عبارت دیگر قطاع هایی که روی شیارهای بیرونی قرار دارند سریع تر از زیر هد رد می شوند و باید از نظر فیزیکی طویل تر باشند تا داده از تمام قطاع ها با یک سرعت ثابت خوانده شود. این امر باعث به هدر رفتن مقدار زیادی از فضای دیسک در شیارهای بیرونی می شود. ولی سرعت خواندن داده از دیسک را افزایش می دهد.

قالب بندی دیسک ها

قبل از آنکه بتوان از یک دیسک استفاده نمود باید آن را قالب بندی نمود. این کار برای سازمان دهی و یافتن پرونده هایی که روی یک دیسک ذخیره شده اند ضروری است. در فرآیند قالب بندی سطح دیسک به وسیله ی علامت گذاری (با استفاده از توالی خاصی از صفرها و یک ها) به شیارها و قطاع ها تقسیم می شود. از مجموع دو یا چند قطاع که روی یک شیار قرار دارند یک Cluster ایجاد می شود. اندازه cluster در یک دیسک بستگی به ظرفیت دیسک و سیستم عاملی دارد که برای قالب بندی دیسک به کار رفته است.

یک cluster در واقع کوچک ترین واحد یک دیسک است که سیستم عامل می تواند آدرس دهی کند. این مطلب به این معنی است که حداقل فضایی که به ذخیره ی یک پرونده اختصاص می یابد یک cluster است.

برای مثال اگر اندازه ی cluster ها در یک دیسک سخت 32 کیلو بایت باشند و بخواهیم پرونده ای را که حجم آن 100 بایت است را ذخیره کنیم، یک cluster کامل یا 32 کیلوبایت به این پرونده اختصاص داده می شود.

در قالب بندی دیسک یک پرونده با نام FAT یا جدول تخصیص پرونده ها در قطاع صفر دیسک ایجاد می شود. این پرونده شامل اطلاعاتی است از قبیل ساختار فهرست دیسک و شماره ی Custer هایی که برای ذخیره هر پرونده به کار رفته و آدرس شروع هر پرونده در دیسک. ساختار FAT  در سیستم عامل های مختلف متفاوت است. برای مثال در سیستم عامل DOS از FAT16 (16 بیت) و در سیستم عامل ویندوز عمدتاً از FAT32 (32 بیت) استفاده می کنند. در FAT16، پرونده ها به صورت 16 بیتی و در FAT32 به صورت 32 بیتی خوانده می شوند. در نتیجه FAT32 سریع تر است.

در FAT16، اسامی پرونده ها می توانند حداکثر 11 حرف باشند در حالی که در FAT32، 255 حرف قابل قبول است. در FAT16 حداکثر ظرفیت قابل قالب بندی (اندازه ی هر پارتیشن) 2 گیگابایت است و اندازه ی هر Custer  هم 32 کیلو بایت خواهد شد در حالی که  FAT32 چنین محدودیتی را ندارد و در هر پارتیشن تا ظرفیت 8 گیگابایت اندازه ی هر CLUSTER تنها 4 کیلوبایت خواهد شد در حالی که FAT32 چنین محدودیتی را ندارد و در هر پارتیشن تا ظرفیت 8 گیگابایت اندازه ی هر cluster تنها 4 کیلو بایت است. بنابراین، ذخیره یک پرونده 1 کیلوبایتی در FAT16 می تواند 32 کیلوبایت و در FAT32 هم 4 کیلوبایت را اشغال می کند.