5.4. Стандартный накопитель информации на гибких магнитных дисках
Иногда какой-либо компании удается сделать столь хорошую продукцию,
что она становится промышленным стандартом, захватывая существенную часть
рынка за счет собственных объемов продаж и продаж близких имитаций этой
продукции.Это произошло с серией накопителей на гибких магнитных дисках ТМ
100 фирмы "Тэндон". Судя по всему, фирма "ИБМ" приняла эти дисководы в
качестве эталонных и, насколько можно о чем-либо судить в этой сфере
тщательно хранящихся секретов, только дисководы серии ТМ 100 фирмы
"Тэндон" поставляются фирмой "ИБМ" в качестве официального дисковода для
IBM/PC.
Существует четыре популярных варианта дисководов ТМ 100. Рассмотрим
эти варианты подробнее.
Устройства ТМ 100-1 предназначены для работы с односторонними дисками
с двойной плотностью записи (т.е., с 40 дорожками). Это устройство входило
в стандартный комплект первой версии IBM/PC. Позднее, одновременно с
внедрением ДОС версии 1.10, фирма "ИБМ" начала использовать дисководы ТМ
100-2, работающие по-прежнему с двойной плотностью, но уже с
двухсторонними дисками, что позволило вдвое увеличить объем хранения
информации. Ниже мы рассмотрим, как операционная система ДОС использует
разные типы дискет). Оставшиеся две модели, ТМ 100-3 и ТМ 100-4,
устройства позволяющие работать с одно- и двухсторонними дисками с
учетверенной плотностью записи, т.е. с восьмьюдесятью дорожками на
поверхности дискеты.
Не совсем понятно решение фирмы "ИБМ" использовать односторонние
дискеты наряду с двухсторонними. С точки зрения дальних перспектив
компьютера такое решение выглядит неразумным. Наиболее вероятной причиной
использования односторонних дискет является желание фирмы ИБМ снизить цену
своего компьютера, которая и так существенно превышает цену обычных
домашних компьютеров.
Имеется ряд признаков, свидетельствующих о стремлении фирмы предельно
снизить цену базовой модели. По крайней мере, это единственный аргумент
которым можно объяснить появление практически нигде не использующейся
модели с накопителем на кассетной магнитной ленте и применения
односторонних дискет в первых модификациях IBM/PC. Расчет делался на то,
что серьезные пользователи, думающие о перспективе, будут приобретать
машины, оснащенные более мощными дисками, а чтобы не отпугнуть
колеблющегося новичка высокой ценой, фирма ИБМ выбрала из всех имеющихся
дисководов устройство с наиболее умеренной ценой - устройство с
односторонними дисками.
5.5. Принципы хранения файлов
Можно использовать различные схемы для организации, хранения и учета
данных на дискете. Каждая из схем имеет свои достоинства и недостатки с
точки зрения эффективности использования пространства памяти дискеты,
скорости доступа, безопасности и качества хранения данных. (Понятие
качества хранения данных подразумевает вероятность каких-либо нарушений
при хранении и трудность восстановления данных, если нарушения произошли.)
Разработка схемы хранения данных состоит в искусстве сочетания всех этих
аспектов, иногда противоречащих друг другу.
В этом параграфе будет описана схема хранения данных, используемая в
MS-ДОС. Прежде чем перейти к подробному рассмотрению схемы хранения,
опишем ее в общих чертах. Первое, что следует подчеркнуть, это
использование для хранения данных стандартных 512-байтных секторов.
Второе. Все сектора извлекаются из общего пула свободных секторов -
никакие сектора или области на дискете не резервируются (исключение
составляет область для размещения системных файлов IBMBIO.COM и
IBMDOS.COM, о чем будет сказано ниже). Третье. Распределение секторов
данных и обьединение секторов, образующих файл данных, выполняется
независимо от обслуживания самих секторов данных, с помощью механизма,
получившего название Таблицы Распределения Файлов (ТРФ). И последнее.
Каждая дискета имеет справочник или таблицу содержимого, которая служит
для учета файлов, хранящихся на дискете файлов. Описанная схема хранения
данных предполагает существование четырех различных типов секторов, один
из которых используется для хранения данных, а три других имеют
специальное назначение.
Как уже упоминалось в предыдущей главе, любая дискета, которая должна
использоваться для запуска операционной системы, должна иметь программу
загрузки, записывающуюся в самом первом секторе дискеты. Программа
загрузки всегда записывается в первый сектор любой форматируемой дискеты
(если задан соответствующий режим форматирования) независимо от того,
будет ли она когда-нибудь использоваться для запуска системы. Сектор с
программой загрузки представляет собой первый специальный тип сектора в
ДОС.
Второй специальный тип сектора используется для хранения таблицы
таблицы размещения файлов (ТРФ). ТРФ занимает два сектора, следующих за
сектором с программой загрузки. Таблица размещения файлов служит для
индикации занятости секторов данных на дискете.
Третий и последний специальный тип сектора используется для хранения
справочника дискеты. Справочник располагается следом за ТРФ. Справочник
может иметь различные размеры: односторонние дискеты имеют четыре сектора
справочника, а двусторонние дискеты - семь.
Все эти сектора специального назначения занимают семь первых секторов
односторонней дискеты или десять - двусторонней. Bcе остальные сектора
используются для хранения данных. На рис. 5.3 показано размещение всех
этих четырех типов секторов на дискете.
Справочник и таблица размещения файлов располагаются в начале
дискеты. На первый взгляд это представляется оптимальным размещением.
Однако, при доступе к файлу ДОС сначала должен найти элемент этого файла в
справочнике, а потом обратиться собственно к данным на дискете. В среднем,
расстояние между справочником и собственно файлом на дискете составляет 20
дорожек, то есть, практически половину дискеты. Перемещение головок
чтения-записи в дисководе является самой медленной операцией. Так что
расстояние между справочником и самим файлом может иметь важное значение с
точки зрения временных характеристик работы.
Если бы справочник располагался в середине дискеты, то среднее
расстояние до секторов данных уменьшилось бы вдвое, т.е., до 10 дорожек. С
другой стороны, работа с пространством данных, состоящим из двух частей,
по обе стороны от справочника, будет значительно сложнее. Для операционных
систем персональных компьютеров выгода от размещения справочника посредине
дискеты слишком мала, чтобы браться за разрешение возникающих при этом
дополнительных проблем. Такой прием обычно используется в больших
компьютерных системах.
Далее мы подробно рассмотрим справочник дискеты и таблицу размещения
файлов. Разобравшись в этом вопросе нам легче будет понять, как
производится распределение пространства на диске между файлами.
5.6. Организация справочника
Справочник дискеты содержит список всех файлов, находящихся на
дискете. Элементы справочника содержат всю необходимую информацию о файле,
за исключением информации о размещении файла (которая хранится в ТРФ).
Каждый элемент справочника имеет длину 32 байта. Следовательно, в
512-байтном секторе помещается ровно 16 элементов справочника. На
односторонней дискете выделено 4 сектора для справочника, что позволяет
хранить 64 элемента справочника. Семь секторов справочника двусторонней
дискеты позволяет разместить 112 элементов.
Большая часть из 32 байтов элемента справочника используется для
хранения информации о файле, однако имеется ряд неиспользуемых полей,
зарезервированных для дальнейшего использования. Одно из различий между
версиями ДОС 1.00 и 1.10 заключается в использовании некоторых из этих
полей, а ДОС версии 2.00 еще более расширяет использование справочника.
Теперь подробно рассмотрим каждую часть элемента справочника.Листинг
программы 5.1 содержит об'явления форматов данных на языке Паскаль, а
листинг 5.3 содержит несколько процедур для работы со справочником -
чтения, интерпретации и записи обратно на дискету.
Программа DiskLook, входящая в пакет программ, прилагаемых к этой
книге, разработана для отображения полной информации из справочника
дискеты. Во время изучения этой главы можно использовать эту программу,
чтобы лучше понять назначение всех полей элемента справочника. Если
используется программа DiskLook, то для получения на экране информации из
справочника нужно нажать функциональную клавишу F4.
Каждый элемент справочника состоит из восьми частей или полей
следующего назначения:
ИМЯ ФАЙЛА: Это поле имеет длину восемь байт, расположенных в элементе
справочника со смещениями от 0 до 7 и содержит имя файла. Если длина имени
меньше восьми символов, то недостающие символы заменяются пробелами.
Правилами оформления имен файлов в ДОС запрещается включать пробелы в
середину имени файла. Но такие имена файлов все же могут создаваться. Это
можно делать на языке Бейсик, поскольку в нем ограничителем имени служат
кавычки. Например, следующий оператор Бейсика позволяет создать файл, имя
которого содержит пробел:
OPEN "AA BB.FIL"
Программа "IBM Typing Tutor", написанная на Бейсике, использует
файлы, имена которых содержит пробелы. При использовании программы поиска
имени файла в справочнике, не следует считать, что имя файла завершается
первым же встреченным пробелом - имя может продолжаться и после этого
пробела.
Если первый байт имени файла имеет шестнадцатеричное значение Е5,
CHR$(229), это означает, что элемент справочника не используется. Это
может значить, что он никогда не использовался или что файл, которому
соответствовал этот элемент, уже уничтожен. Проверка второго байта имени
позволяет установить отличие неиспользовавшегося элемента от элемента
уничтоженного файла (если значение второго байта больше символьного кода
"Z", этот элемент не использовался). В последних версиях ДОС
неиспользованные элементы справочника содержат в первом байте 0.
После уничтожения файла с ним происходит следующее: занимаемое им
место возвращается в общий пул (об этом будет подробнее сказано в
следующем разделе) и первый символ имени файла заменяется
шестнадцатеричным кодом Е5, CHR$(229). Вся информация в элементе
справочника, за исключением первого символа имени, сохраняется. Благодаря
этому, программа DiskLook может отображать имена уничтоженных файлов, а
программа подобная UnErase - восстанавливать файлы.
Еще один код, который может встретиться в первом байте имени файла -
это шестнадцатеричный код 2Е, который указывает на справочник нижнего
уровня.
РАСШИРЕНИE: Это поле имеет длину три байта, которые расположены со
смещениями от 8 до 10 от начала элемента справочника. Оно содержит
расширение имени файла. Как и в случае с самим именем, короткое расширение
дополняется пробелами. Если файл не имеет расширения, то это поле содержит
три пробела.
АТРИБУТ: Это поле состоит из одного байта, расположенного со
смещением 11 от начала элемента справочника. Поле атрибута используется
для установления признака "скрытого" файла, т.е. такого файла, имя
которого не обнаруживается обычными программами работы со справочниками.
Два бита этого байта служат для индикации атрибутов "скрытого" и
"системного" файла. Остальные шесть бит не были определены в ранних
