Внешняя память

Август 24, 2022

Главная
Информатика
Внешняя память

Содержание

2. Типы накопителей (альтернативные) Накопители на жестких магнитных дисках – HDD (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD,
3. Накопитель на жёстких магнитных дисках, или НЖМД запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи
4. Твердотельный накопитель - SSD энергоНЕзависимое НЕмеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти Пример - флэш-память Используется
5. Накопители RAM SSD построены на использовании энергозависимой памяти (как в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением,
6. Структура жесткого диска
7. Дорожки (цилиндры) нумеруются с 0 (с внешней – бОльшего радиуса) Головки нумеруются с 0 !!! Секторы
8. Информация на магнитных дисках размещается и передается блоками, которые называются секторами Секторы расположены на дорожках диска
9. Группа дорожек одного радиуса образует цилиндр
10. Каждый сектор состоит из поля данных и поля служебной информации, ограничивающей и идентифицирующей его. В большинстве
11. Два типа организации логической структуры на основе MBR на основе GPT
12. SYS main sys1 sys2 Раздел 1 Раздел 2 Может быть максимум 4 раздела SYS main –
13. Master Boot Record – главная загрузочная запись Главная загрузочная запись - MBR - состоит из исполняемого
14. Разделы жесткого диска Жесткий диск может быть разбит на несколько разделов, которые могут использоваться либо одной,
15. Логическая структура ЖД [C-H-S] Boot Record Boot Record
16. MBR: Таблица разделов (Disk Partition Table) содержит сведения об имеющихся на жестком диске разделах: их положение
17. Элемент таблицы разделов Относительный номер 0 соответствует [0-0-1]. При увеличении относительного номера сектора вначале увеличивается №
18. MBR Boot Record Раздел 1 (активный) Логический диск 1 Master Boot Record – системная информация обо
19. MBR: Внесистемный загрузчик Имеет размер 446 байт (из 512 байт главного загрузочного сектора) Программа начальной загрузки
20. Загрузка компьютера = загрузка ОС Два метода загрузки компьютера традиционный метод BIOS-MBR более современный UEFI-GPT
21. Загрузка BIOS-MBR (1) включается питание компьютера начинает работать процедура проверки POST (Power On Self Test) определяется
22. Загрузка BIOS-MBR (2) программа-внесистемный загрузчик из MBR анализирует таблицу разделов диска, выбирает активный (Bootable) раздел, считывает
23. Внедрение загрузочных вирусов Boot Record С: Раздел 1 (активный) Boot Record MBR В И Р У
24. Структура разделов GPT GPT − более новая и продвинутая структура разделов Основные термины UEFI (Unified Extensible
25. Структура разделов GPT GPT состоит из логических блоков (LBA) размером 512 байт. GPT так же, как
26. Структура разделов GPT Таблица разделов в GPT может иметь размер в 16 КБ (при размере сектора
27. Таблицы разделов Итак, MBR содержится в блоке LBA 0, оглавление GPT — в блоке LBA 1.
29. Скачать презентацию

Слайд 2

Типы накопителей (альтернативные)
Накопители на жестких магнитных дисках – HDD
(англ. hard (magnetic) disk drive,

HDD, HMDD)
жёсткий диск, винчестер
Известны с 1956 (IBM)
Твердотельные накопители - SSD
(англ. Solid-State Drive, SSD)
Известны с 1978

Слайд 3

Накопитель на жёстких магнитных дисках, или НЖМД
запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи
С

2012 года осталось три основных производителя — Seagate, Western Digital и Toshiba

В 2018 году компания Seagate заявила о создании жёсткого диска объёмом 16 ТБ

Слайд 4

Твердотельный накопитель - SSD
энергоНЕзависимое НЕмеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти
Пример - флэш-память
Используется чаще в

ноутбуках, планшетах, нетбуках
Преимущества
меньше размер и вес
беззвучны
более устойчивы к повреждениям (например, к падению)
бóльшая скорость записи
Недостатки
в несколько раз бóльшая стоимость (в расчете на гигабайт)
ограниченное число циклов перезаписи (меньший ресурс записи)

Слайд 5

Накопители RAM SSD
построены на использовании энергозависимой памяти (как в ОЗУ персонального компьютера)
характеризуются сверхбыстрыми чтением,

записью и поиском информации
Основной недостаток - чрезвычайно высокая стоимость за единицу объёма
Используются в основном для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций

Слайд 6

Структура жесткого диска

Слайд 7

Дорожки (цилиндры) нумеруются с 0
(с внешней – бОльшего радиуса)
Головки нумеруются с

!!! Секторы нумеруются с 1

Слайд 8

Информация на магнитных дисках размещается и передается блоками,
которые называются секторами
Секторы

расположены на дорожках диска (концентрические окружности).

Слайд 9

Группа дорожек одного радиуса образует цилиндр

Слайд 10

Каждый сектор состоит из поля данных и поля служебной информации, ограничивающей

и идентифицирующей его.
В большинстве ОС размер сектора выбирается равным 512 байт
Физический адрес сектора на диске определяется триадой [c-h-s], где
c - номер цилиндра (cylinder)
h - номер рабочей поверхности диска (магнитной головки, head)
s - номер сектора на дорожке (sector)

Слайд 11

Два типа организации логической структуры
на основе MBR
на основе GPT

Слайд 12

SYS
main
sys1
sys2
Раздел 1
Раздел 2
Может быть максимум 4 раздела
SYS main – MBR (Master

Boot Record – главная загрузочная запись
Находится в первом секторе, то есть адресу [c-h-s] ⇒ [0-0-1])

Логическая структура MBR-диска

Слайд 13

Master Boot Record – главная загрузочная запись
Главная загрузочная запись - MBR

- состоит из
исполняемого кода - программы начальной загрузки (внесистемный загрузчик - non-system bootstrap)
MBR обычно не зависит от ОС (на платформе Intel она используется для запуска любой из ОС)
и таблицы разделов, или таблицы разбиения диска (Disk Partition Table).
Главный загрузочный сектор заканчивается специальной сигнатурой АА55h (2 байта)
По наличию этой сигнатуры BIOS проверяет, что первый сектор был загружен успешно.
Сигнатура выбрана не случайно. Ее успешная проверка позволяет установить, что все линии передачи данных могут передавать и нули, и единицы. АА55h = 1010 1010 0101 0101 bin

Слайд 14

Разделы жесткого диска
Жесткий диск может быть разбит на несколько разделов,
которые

могут использоваться либо одной, либо различными ОС.
На каждом разделе может быть организована своя файловая система.
Разделы диска могут быть двух типов:
primary (первичный, простейший);
extended (расширенный).
На диске обязательно должен быть по крайней мере один первичный раздел.
Максимальное число первичных разделов равно 4.
На одном жестком диске может быть только один расширенный раздел, который, в свою очередь, может быть разделен на большое количество подразделов - логических дисков.
Таким образом,
расширенный раздел предназначен для увеличения количества разделов
(>4, позволенных форматом MBR).

Слайд 15

Логическая структура ЖД
[C-H-S]
Boot Record
Boot Record

Слайд 16

MBR: Таблица разделов (Disk Partition Table)
содержит сведения об имеющихся на жестком

диске разделах:
их положение (адреса первого и последнего секторов: c-h-s)
признак активности
размер раздела в секторах
DPT располагается в MBR по смещению Оx1ВЕ h (начиная с этого адреса)
занимает 64 байта
для описания каждого раздела отводится 6 байт (16 * 4 = 64)

Слайд 17

Элемент таблицы разделов
Относительный номер 0 соответствует [0-0-1].
При увеличении относительного номера

сектора
вначале увеличивается № сектора, затем № головки, затем № дорожки
⇒ относительный номер сектора можно вычислить по формуле
Rsec = (Cyl*Sect*Head) + (Head*Sect) + (Sect-1)

Проблема с [C-H-S] адресацией состоит в том, что
с помощью такой записи можно адресовать максимум 8 Гб диска.
Первоначально этого было достаточно, но с увеличением емкости дисков становилось недостаточно.
⇒ была разработана система адресации LBA (Logical Block Addressing),
которая использовала плоскую 32-битную нумерацию секторов диска (относительные адреса секторов).
Это позволило адресовать диски размером до 2Тб.
Позже разрядность LBA увеличили до 48 бит, однако MBR эти изменения не затронули.
В нем по-прежнему осталась 32-битная адресация секторов

! 4 байта = 32 бита

Слайд 18

MBR
Boot
Record
Раздел 1
(активный)
Логический
диск 1
Master Boot Record – системная информация обо всем

физическом диске
Boot Record – о логическом диске и активном разделе

Загрузочные записи MBR-диска

Boot
Record

Логический
диск 2

Boot
Record

Слайд 19

MBR: Внесистемный загрузчик
Имеет размер 446 байт (из 512 байт главного загрузочного

сектора)
Программа начальной загрузки (внесистемный загрузчик) предназначена для
анализа (сканирования) таблицы разделов,
выбора активного (Bootable) раздела,
считывания в ОП загрузочной записи активного раздела (Boot Record) и передачи ей управления
в зависимости от вида загрузчика
- либо передаётся управление загрузочному коду активного раздела жёсткого диска (загрузочный код = системный загрузчик, он хранится в загрузочной записи активного раздела)
- либо загружается ядро ОС с активного раздела в оперативную память и передаётся ему управление
Некоторые загрузчики имеют имена, например,
NTLDR — загрузчик ядра Windows NT/2000/XP.
Windows Boot Manager (bootmgr, winload.exe) — загрузчик ядра Windows Vista, Windows 7, Windows 8 и Windows 10

Слайд 20

Загрузка компьютера = загрузка ОС
Два метода загрузки компьютера
традиционный метод BIOS-MBR
более

современный UEFI-GPT

Слайд 21

Загрузка BIOS-MBR (1)
включается питание компьютера
начинает работать процедура проверки POST (Power On

Self Test)
определяется конфигурация компьютера,
проверяется работоспособность основных подсистем.
из CMOS-памяти считываются значения текущей даты и времени, конфигурация дисковой подсистемы
определяется первое готовое устройство из списка разрешенных и доступных (программа SetUp) и с этого устройства в ОП загружается программа-загрузчик
! Для жесткого диска в ОП загружается MBR
и начинает работать внесистемный загрузчик

Процедура POST записана в микросхеме
постоянного запоминающего устройства (ПЗУ),
расположенного на системной плате компьютера.
Часто ее называют системным загрузчиком

Мигают лампочки

Слайд 22

Загрузка BIOS-MBR (2)
программа-внесистемный загрузчик из MBR
анализирует таблицу разделов диска,
выбирает активный

(Bootable) раздел,
считывает загрузочную запись активного раздела (Boot Record)
системный загрузчик (system bootstrap) из Boot Record активного раздела продолжает загрузку операционной системы -
считываются с диска необходимые файлы операционной системы и им передается управление

Повторим в зависимости от вида внесистемного загрузчика
либо передаётся управление системному загрузчику активного раздела жёсткого диска
- либо загружается ядро ОС с активного раздела в оперативную память и передаётся ему управление

Слайд 23

Внедрение загрузочных вирусов
Boot
Record
С:
Раздел 1
(активный)
Boot
Record
MBR
В
И
Р
У
С
При загрузке компьютера в ОП в первую

очередь скопируется вирус !
Код вируса выполнит «заражение» и деструктивные действия или оставит свой код в ОП,
а затем скопирует в ОП истинный MBR («знает» его местоположение), который и загрузит ОС.
В результате пользователь даже не замечает, что кроме процедуры загрузки
«отработал» еще и вирус

Загрузочный вирус переносит оригинальный MBR в какой-нибудь сектор жесткого диска,
помечая его как «занятый», а на его место записывает себя. Записывает адрес сектора с MBR

D:
Логический диск

Слайд 24

Структура разделов GPT
GPT − более новая и продвинутая структура разделов
Основные термины
UEFI

(Unified Extensible Firmware Interface) - унифицированный расширяемый интерфейс прошивки
GPT - GUID Partition Table
(коротко: глобальная таблица разделов)
GUID (Globally Unique IDentifier) –
глобальный уникальный идентификатор

Слайд 25

Структура разделов GPT
GPT состоит из логических блоков (LBA) размером 512 байт.

GPT так же, как и MBR, располагается в начале диска, но занимает 32сектора
(файлы записываются с 34-го сектора жесткого диска (1 сектор на MBR+32 на GPT)
Первый сектор резервируется для MBR, которая в дисках с GPT присутствует для совместимости со старыми операционными системами

Слайд 26

Структура разделов GPT
Таблица разделов в GPT может иметь размер в 16

КБ
(при размере сектора в 512 байт располагается в 32 секторах).
присущее MBR ограничение на максимальный размер диска в 2 ТБ снимается!
В GPT максимальный размер диска может составлять более 9 зеттабайт (1 зеттабайт = 1 000 000 000 ТБ)

Слайд 27

Таблицы разделов
Итак, MBR содержится в блоке LBA 0, оглавление GPT — в

блоке LBA 1. В оглавлении содержится адрес блока, где начинается сама таблица разделов, обычно это следующий блок — LBA 2.

Помимо оригинала GPT в начале диска существует ее копия в самом конце диска,
позволяющая восставить таблицу разделов в случае повреждения

Внешняя память

Содержание

Типы накопителей (альтернативные)Накопители на жестких магнитных дисках – HDD(англ. hard (magnetic) disk drive,

Накопитель на жёстких магнитных дисках, или НЖМД запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записиС

Твердотельный накопитель - SSDэнергоНЕзависимое НЕмеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памятиПример - флэш-памятьИспользуется чаще в

Накопители RAM SSDпостроены на использовании энергозависимой памяти (как в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением,

Структура жесткого диска

Дорожки (цилиндры) нумеруются с 0(с внешней – бОльшего радиуса)Головки нумеруются с

Информация на магнитных дисках размещается и передается блоками, которые называются секторамиСекторы

Группа дорожек одного радиуса образует цилиндр

Каждый сектор состоит из поля данных и поля служебной информации, ограничивающей

Два типа организации логической структуры на основе MBRна основе GPT

SYSmainsys1sys2Раздел 1Раздел 2Может быть максимум 4 разделаSYS main – MBR (Master

Master Boot Record – главная загрузочная записьГлавная загрузочная запись - MBR

Разделы жесткого дискаЖесткий диск может быть разбит на несколько разделов, которые

Логическая структура ЖД[C-H-S]Boot RecordBoot Record

MBR: Таблица разделов (Disk Partition Table) содержит сведения об имеющихся на жестком

Элемент таблицы разделовОтносительный номер 0 соответствует [0-0-1]. При увеличении относительного номера

MBRBootRecordРаздел 1(активный)Логический диск 1Master Boot Record – системная информация обо всем

MBR: Внесистемный загрузчикИмеет размер 446 байт (из 512 байт главного загрузочного

Загрузка компьютера = загрузка ОСДва метода загрузки компьютера традиционный метод BIOS-MBRболее

Загрузка BIOS-MBR (1)включается питание компьютера начинает работать процедура проверки POST (Power On

Загрузка BIOS-MBR (2) программа-внесистемный загрузчик из MBR анализирует таблицу разделов диска, выбирает активный

Внедрение загрузочных вирусов BootRecordС:Раздел 1(активный)BootRecordMBRВИРУСПри загрузке компьютера в ОП в первую

Структура разделов GPTGPT − более новая и продвинутая структура разделовОсновные терминыUEFI

Структура разделов GPTGPT состоит из логических блоков (LBA) размером 512 байт.

Структура разделов GPTТаблица разделов в GPT может иметь размер в 16

Таблицы разделовИтак, MBR содержится в блоке LBA 0, оглавление GPT — в

Похожие презентации