БІЛЕТ № 21

№1

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.

После форматирования гибкого диска 3, 5" его параметры будут следующими (рис. 4.24):

информационная емкость сектора - 512 байтов;

количество секторов на дорожке - 18;

дорожек на одной стороне - 80;

сторон - 2. Рис 4.24. Физическая структура дискеты

 

 

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.

 

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, Файл_1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл_2 объемом 1 Кбайт - сектора 36 и 49.Таблица 1.4. Логическая структура гибкого диска формата 3, 5" (2-я сторона) 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 (табл. 4.5).Таблица 4.5. Структура записей в каталоге 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.

 

Например, для двух рассмотренных выше файлов таблица FAT с 1 по 54 сектор принимает вид, представленный в табл. 4.6.Таблица 4.6. Фрагмент FAT Цепочка размещения для файла Файл_1 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.

Стандартное форматирование гибкого диска

 

1. В контекстном меню выбрать пункт Форматировать. Откроется диалоговая панель Форматирование. С помощью переключателя Способ форматирования выбрать пункт Полное.

 

В поле Метка можно ввести название диска. Для получения сведения о результатах форматирования установить флажок Вывести отчет о результатах. Щелкнуть по кнопке Начать. В целях защиты информации от несанкционированного копирования можно задавать нестандартные параметры форматирования диска (количество дорожек, количество секторов и др.). Такое форматирование возможно в режиме MS-DOS.

Нестандартное форматирование гибкого диска

 

1. Ввести команду [Программы-Сеанс MS-DOS]. Появится окно приложения Сеанс MS-DOS.

 

2. Ввести команду нестандартного форматирования гибкого диска А:, на котором будет 79 дорожек и 19 секторов на каждой дорожке:

 

Информационная емкость гибких дисков. Рассмотрим различие между емкостью неформатированного гибкого магнитного диска, его информационной емкостью после форматирования и информационной емкостью, доступной для записи данных.

 

Заявленная емкость неформатированного гибкого магнитного диска формата 3, 5" составляет 1, 44 Мбайт.

 

Рассчитаем общую информационную емкость отформатированного гибкого диска:

 

Количество секторов: N = 18 х 80 х 2 = 2880.

 

Информационная емкость:

 

512 байт х N = 1 474 560 байт = 1 440 Кбайт = 1, 40625 Мбайт.

 

Однако для записи данных доступно только 2847 секторов, то есть информационная емкость, доступная для записи данных, составляет:

 

512 байт х 2847 = 1 457 664 байт = 1423, 5 Кбайт» 1, 39 Мбайт.

 

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 150 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.

 

Преобразование FAT16 в FAT32 можно осуществить с помощью служебной программы Преобразование диска в FAT32, которая входит в состав Windows.

 

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.

Дефрагментация диска

 

1. Для запуска программы Дефрагментация диска, необходимо из Главного меню ввести команду [Стандартные-Служебные-Дефрагментация диска].

 

2. Диалоговая панель Выбор диска позволяет выбрать диск, нуждающийся в процедуре дефрагментации. После нажатия кнопки ОК появится петель Дефрагментация диска.

 

3. Процесс дефрагментации диска можно визуально наблюдать, если щелкнуть по кнопке Сведения. Каждый квадратик соответствует одному кластеру, при этом неоптимизированные, уже оптимизированные, а также считываемые и записываемые в данный момент кластеры имеют различные цвета. Головни́ й заванта́ жувальний за́ пис (англ. master boot record, MBR) — це перший фізичний сектор на жорсткому диску або іншому пристрої зберігання інформації, що розбивається на логічні диски (розділи). MBR містить таблицю розділів (partition table) і невеликий фрагмент виконуваного коду.

 

Мета MBR — ще не завантаження ОС, а всього лише вибір «з якого розділу жорсткого диску слід завантажувати ОС». На стадії MBR відбувається вибір розділу диску і нічого більше. Завантаження самої ОС відбувається на пізніших етапах.

 

У процесі запуску комп'ютера при завантаженні з жорсткого диску MBR завантажується до пам'яті базовою системою вводу-виводу (BIOS) після закінчення тесту POST (на комп'ютерах архітектури IBM PC зазвичай з адреси 0000: 7c00), йому передається управління командою long jump.

 

Для деяких ОС в MBR міститься програма stage1, тобто перший етап завантаження операційної системи, який завантажує програму другого етапу завантаження операційної системи stage2 (іноді в якості stage2 завантажується завантажувальний сектор активного розділу, boot manager або програма авторизації та захисту доступу).

№2

Найнижчий рівень моделі, призначений безпосередньо для передачі потоку даних. Здійснює передачу електричних або оптичних сигналів у кабель і відповідно їхній прийом і перетворення в біти даних відповідно до методів кодування цифрових сигналів. Інакше кажучи, здійснює інтерфейс між мережним носієм і мережним пристроєм. На цьому рівні працюють концентратори й повторювачі (ретранслятори) сигналу. Фізичний рівень визначає електричні, процедурні і функціональні специфікації для середовища передачі даних, в тому числі роз'єми, розпаювання і призначення контактів, рівні напруги, синхронізацію зміни напруги, кодування сигналу.

Цей рівень приймає кадр даних від канального рівня, кодує його в послідовність сигналів, які потім передаються у лінію зв'язку. Передача кадру даних через лінію зв'язку вимагає від фізичного рівня визначення наступних елементів: тип середовища передавання (дротовий або бездротовий, мідний кабель або оптичне волокно) і відповідних конекторів; як повинні бути представлені біти даних у середовищі передавання; як кодувати дані; якими повинні бути схеми приймача і передавача.

Фізичним рівнем в лінію зв'язку кадр даних (фрейм) не передається як єдине ціле. Кадр представляється як послідовність сигналів, що передаються один за одним. Сигнали, в свою чергу, представляють біти даних кадру.

В сучасних мережах використовуються 3 основних типа середовища передавання: мідний кабель (copper), оптичне волокно (fiber) та бездротове середовище передавання (wireless). Тип сигналу, за допомогою якого здійснюється передача даних, залежить від типу середовища передавання. Для мідного кабелю сигнали, що представляють біти даних є електричними імпульсами, для оптичного волокна - імпульсами світла. У випадку використання бездротових з'єднань сигнали є радіохвилями (електромагнітними хвилями).

Коли пристрій, що працює на фізичному рівні кодує біти кадру в сигнали для конкретного середовища передавання, він має розрізняти кадри. Тобто позначати, де закінчується один кадр і починається іншій. Інакше мережеві пристрої, що здійснюють прийом сигналів, не зможуть визначити, коли кадр буде отриманий повністю. Відомо, що початок і кінець кадру позначається на канальному рівні, але в багатьох технологіях фізичний рівень також може додати спеціальні сигнали, що використовуються тільки для позначення початку і кінця кадру даних.

Технології фізичного рівня визначаються стандартами, що розробляються наступними організаціями: The International Organization for Standardization (ISO), The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), The American National Standards Institute (ANSI), The International Telecommunication Union (ITU), The Electronics Industry Alliance/Telecommunications Industry Association (EIA/TIA) тощо. Дані стандарти охоплюють 4 області, що належать фізичному рівню: фізичні та електричні властивості середовища передавання, механічні властивості (матеріали, розміри, розпаювання контактів конекторів), кодування (представлення бітів сигналами), визначення сигналів для управління інформацією. Всі компоненти апаратного забезпечення такі, як мережеві карти (Network interface card, NIC), інтерфейси і конектори, матеріали кабелів та їх конструкція визначаються стандартами фізичного рівня. Можна зазначити, що функції фізичного рівня вбудовані у мережеве обладнання (hardware).

Основними функціями фізичного рівня є: фізичні компоненти, кодування даних, передача даних. Фізичні компоненти - електронне обладнання, середовище передавання і конектори, через які передаються сигнали, що представляють біти даних.

Кодування Кодування є процесом, за допомогою якого потік бітів даних перетворюється у певний код. Кодування здійснюється над групою бітів. Це необхідно для того, щоб забезпечити створення передбачуваної комбінації кодів, яка буде правильно розпізнаватися як передавачем, так і приймачем.

Використання передбачуваної комбінації кодів допомагає розрізняти біти даних від бітів, що використовуються для управління, а також забезпечує краще виявлення помилок у середовищі передавання. При створенні кодів даних, методи кодування фізичного рівня також забезпечують створення кодів управління, що допомагають, наприклад, визначати початок і кінець кадру.

№3

Процес написання програм для МК AVR як і для будь-яких інших МК, складається з декількох етапів:

– підготовка вихідного тексту програми на якій-небудь мові програмування;

– компіляція програми;

– налагодження й тестування програми;

– остаточне програмування й підготовка до серійного виробництва.

 

Мікропрограма пристрою повинна бути написана на одній з мов програмування.

На даний час для МК AVR існують декілька мов програмування, а також різних засобів підтримки розробки, що використовують одну мову, але різняться за функціональністю.

На кожному з етапів необхідне застосування спеціальних програмних й апаратних засобів. Варто відзначити, що базовий набір програмного забезпечення (компілятор асемблера, ПЗ для програмування) поширюється фірмою Atmel безкоштовно. Однак за досить довгий період часу, що пройшов з моменту появи цих МК, з'явилася велика кількість програмного забезпечення сторонніх виробників.