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HARD DISK
Concetti di Base
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Sommario• Cos’è un disco rigido?
– Componenti di base di un disco rigido– In che modo i dati vengono memorizzati e richiamati?
• Cosa significa formattare un disco?– Formattazione fisica del disco– Formattazione logica del disco
• File system– FAT– FAT32– NTFS– NetWare File System– Linux Ext2 e Linux Swap
• Partizioni
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Cos’è un disco rigido?
• DISPOSITIVO responsabile della memorizzazione a lungo termine delle informazioni
• Capacità di memorizzazione molto superiori alla RAM
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Componenti di base di un HD
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Componenti di base di un HD
• piatti• albero,• testine di lettura/scrittura• componenti elettronici
integrati
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In che modo i dati vengono memorizzati e
…• sotto forma di serie di bit binari.• come carica magnetica sul rivestimento
di ossido del piatto di un disco.• Quando un computer salva i dati, li invia
al disco rigido sotto forma di serie di bit. • Quando il disco riceve i bit, utilizza le
testine di lettura/scrittura per registrarli magneticamente
• I bit di dati non vengono necessariamente memorizzati in successione
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… richiamati?
• I piatti ruotano e le testine di lettura/scrittura si spostano in avanti e all’indietro sulle aree di dati specificate.
• Le testine di lettura/scrittura leggono i dati mediante la determinazione del campo magnetico di ogni bit, positivo o negativo, quindi trasmettono le informazioni al computer.
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Accesso casuale o diretto
• Le testine di lettura/scrittura possono accedere a qualsiasi area dei piatti in qualsiasi momento, consentendo di accedere ai dati in modo casuale (invece che sequenziale, come per un nastro magnetico).
• Grazie a questa possibilità di accesso casuale dei dischi rigidi, essi in genere sono in grado di accedere ai dati in pochi millesimi di secondo.
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Cosa significa formattare un disco?
• I computer devono essere in grado di accedere alle informazioni necessarie a comando;
• anche il più piccolo disco rigido può memorizzare milioni e milioni di bit.
• In che modo il computer sa dove cercare le informazioni necessarie?
• Per risolvere questo problema, i dischi rigidi sono organizzati in divisioni singole, identificabili, che consentono al computer di trovare in modo semplice una particolare sequenza di bit.
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Cosa significa formattare un disco?
• La forma più semplice di organizzazione del disco viene chiamata formattazione.
• La formattazione prepara il disco rigido in modo che i file possano essere scritti sui piatti e quindi richiamati rapidamente quando necessario.
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Cosa significa formattare un disco?
I dischi rigidi devono essere formattati in due modi:
•fisicamente •logicamente
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Formattazione fisica del disco
• Deve esser eseguita prima di quella logica• Viene in genere eseguita dal costruttore
(denominata anche formattazione di basso livello)
• Divide i piatti del disco rigido negli elementi fisici di base:– tracce – settori – cilindri.
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Formattazione fisica del disco
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tracce
• percorsi circolari concentrici scritti su ogni lato di un piatto
• vengono identificate da un numero, a partire dalla traccia zero fino al bordo più esterno.
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settori
• utilizzati per memorizzare una quantità fissa di dati
• I settori vengono in genere formattati per contenere 512 byte di dati
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cilindro
• è composto da una serie di tracce che si trovano alla stessa distanza dall’albero su entrambi i lati di tutti i piatti.
• utilizzati spesso da HW e SW perché accessibili più velocemente.
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settori danneggiati
• settori che non possono più essere utilizzati per contenere i dati
• rari nei dischi moderni• possono essere identificati e
contrassegnati e non utilizzati• proprietà magnetiche del rivestimento del
piatto possono deteriorarsi col tempo• di conseguenza, diventa sempre più
difficile per le testine di lettura/scrittura leggere o scrivere
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Calcolo capacità disco dalla geometria fisica
• La seguente formula:
N°Cilindri*N°testine*N°settori*N°byte/settore
• fornisce la capacità del disco in esame
• Per reperire tali informazioni useremo partition magic
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Calcolo capacità
N°Cilindri*N°testine*N°settori*N°byte/sett =
3618*240*63*512=
28’008’529’920 byte
Per avere i MB devo dividere per 220
28’008’529’920 byte/ 220= 26711 MB
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Formattazione logica del disco
• inserisce un file system sul disco,• consentendo a un sistema operativo
(DOS, OS/2, Windows o Linux) di utilizzare lo spazio disponibile su disco per memorizzare e richiamare i file
• dipende dal SO che si intende installare in quanto i vari sistemi operativi (SO) utilizzano file system diversi
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Formattazione logica del disco
• La scelta di un file system limita necessariamente il numero ed i tipi di SO che è possibile installare sul disco
Soluzione:• Prima di formattare un disco
logicamente, questo può essere diviso in partizioni che possono essere formattate con un file system diversi ed ospitare SO diversi
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File system
• consistono in strutture necessarie per la memorizzazione e la gestione dei dati:– record di avvio del sistema operativo– directory – file
• Alcuni SO possono riconoscere solo un file system, mentre altri SO possono riconoscerne vari.
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File systemesegue tre funzioni
principali:1. tiene traccia dello spazio
assegnato e di quello libero 2. gestisce le directory ed i nomi file3. tiene traccia del punto in cui è
fisicamente memorizzato ogni file sul disco
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File systemi più comuni
• FAT (File Allocation Table)• FAT32 (File Allocation Table 32)• NTFS (New Technology File
System)• NetWare File System• Linux Ext2 e Linux Swap
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FATFile Allocation Table
Usato da:• DOS• Windows 3.x• Windows 95Accessibile da:• Windows 98/Me/NT/2000 • OS/2• Linux
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FATcaratterizzato da
• tabella di assegnazione file (FAT) che è il cuore del file system; per sicurezza viene duplicata per proteggere i dati che contiene dall’eliminazione o dal danneggiamento casuali.
• Cluster che sono la più piccola unità del sistema FAT per la memorizzazione dei dati e consiste di un numero fisso di settori del disco.
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La File Allocation Tablememorizza:
• i cluster utilizzati • i cluster non utilizzati• dove si trovano i file all’interno dei
cluster.
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Il file system FAT supporta dischi o
partizioni• fino a 2 GB (2*230 byte ~ 2 miliardi byte)• massimo di 65.525 cluster utilizzabili e 216 totaliQuindi, indipendentemente dalle dimensioni del
disco / partizione, il numero di settori in un cluster deve essere grande abbastanza da poter includere tutto lo spazio disponibile in 65.525 cluster.
Dunque quanto maggiore è lo spazio disponibile, tanto maggiori devono essere le dimensioni dei cluster.
In generale, cluster grandi tendono a sprecare più spazio di quelli piccoli.
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FATdirectory radice (root)
• Il file system FAT utilizza anche una directory radice.
• Questa directory presenta un numero massimo di voci consentite e deve trovarsi in un punto specifico del disco o della partizione.
• I SO che utilizzano il file system FAT rappresentano la directory radice con la barra retroversa (\) ed inizialmente visualizzano questa directory all’avvio.
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FATdirectory radice (root)
• La directory radice memorizza le informazioni relativa a ciascuna sottodirectory e a ciascun file sotto forma di singole voci di directory.
• Ad esempio, una voce della directory di un file contiene informazioni quali:– nome file, – le dimensioni del file, – data e ora dell’ultima modifica al file, – il numero di cluster iniziali (quale cluster contiene
la prima parte del file)– gli attributi del file (ovvero nascosto o sistema)
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FATdirectory radice (root)
• ESERCIZIO• ACCEDERE AL PROMPT DEL DOS (Start
esegui digitare cmd)• Cd <nome dir> cambio directory• Cd \ mi porta nella dir root• Dir visualizza directory• . Directory corrente .. Directory superiore• Type• > >>
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FAT32
Il file system FAT32 può essere utilizzato con:
• Windows 95 OEM Service Release 2 (versione 4.00.950B),
• Windows 98• Windows Me• Windows 2000• Windows XP
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FAT32
Non riconoscono il file system FAT32 e non sono in grado di avviare il computer o utilizzare i file presenti in un disco o una partizione di tale tipo:
• Windows NT 3.51/4.0• Windows 95• OS/2.
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FAT32
• FAT32 è un miglioramento del file system FAT
• si basa sulle voci della tabella di assegnazione file a 32 bit, piuttosto che sulle voci a 16 bit utilizzate dal file system FAT
• Come risultato, FAT32 supporta dischi più grandi o partizioni di maggiori dimensioni (fino a 2 terabyte).
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FAT32
• utilizza cluster più piccoli del file system FAT
• ha record di avvio duplicati • ha una directory radice che
– può essere di qualsiasi dimensione – può trovarsi in qualsiasi punto del
disco o della partizione.
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NTFS New Technology File
SystemE’ accessibile soltanto da:• Windows NT• Windows 2000• Windows XPPoiché NTFS utilizza un’elevata quantità
di spazio per le strutture di sistema, si consiglia di non utilizzare tale file system con i dischi di capacità inferiorea 400 MB.
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NTFStabella file master
La struttura del sistema centrale del file system NTFS è la tabella file master (MFT Master File Table).
NTFS conserva più copie della parte critica della tabella file master come protezione contro il danneggiamento o la perdita di dati.
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NTFSdimensione cluster
• utilizza i cluster per memorizzare i file di dati;
• la dimensione dei cluster non dipende dalle dimensioni del disco o della partizione.
• è possibile specificare dimensioni di cluster pari a 512 byte, senza tener conto delle dimensioni della partizione che può essere di 500 MB o di 5 GB.
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NTFSvantaggi cluster piccoliUso cluster piccoli:• riduce la quantità di spazio sprecato
su disco• riduce la frammentazione dei file,
una condizione in cui i file sono suddivisi in molti cluster non contigui che rallenta l’accesso al file.
• fornisce ottime prestazioni su grosse unità.
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NTFSframmentazione
Disco vuoto
Copio 3 file
Cancello il secondo
Memorizzo un quarto file più grande del precedente
Ottengo un file frammentato
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NTFSframmentazione
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NTFSaltri vantaggi
Infine il file system NTFS consente di • apportare correzioni rapide, ossia
un processo attraverso il quale i settori danneggiati vengono automaticamente rilevati e contrassegnati in modo da non essere più utilizzati.
• protezione di file e cartelle
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NetWare File System
Il sistema operativo NetWare della Novell utilizza il NetWare File System, che è stato sviluppato specificamente per essere utilizzato dai server NetWare.
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Linux Ext2 e Linux Swap
• I file system Linux Ext2 e Linux Swap sono stati sviluppati per il SO Linux (una versione freeware di UNIX).
• Il file system Linux Ext2 supporta dimensioni del disco o delle partizioni massime di 4 terabyte.
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Hard DiskPartizioni
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Partizionidefinizione
• Dopo la formattazione fisica, un disco può essere diviso in sezioni fisiche o partizioni separate.
• Ogni partizione funziona come unità singola e può essere formattata logicamente con il file system desiderato.
• Una volta formattata logicamente, la partizione del disco viene denominata volume.
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Partizionivolumi
Come parte dell’operazione di formattazione, all’utente viene richiesto di dare un nome alla partizione, denominato “etichetta di volume”.
• Questo nome aiuta ad identificare facilmente il volume
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Partizioni Perché utilizzarle
• Molti dischi rigidi sono formattati come una singola, grande partizione
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Partizioni Perché utilizzarle
• Molti dischi rigidi sono formattati come una singola, grande partizione
• Questa impostazione, però, non sempre garantisce il miglior utilizzo possibile dello spazio o delle risorse del disco.
• L’alternativa è di dividere il disco rigido in partizioni.
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Partizioni Perché utilizzarle
Usando partizioni multiple, è possibile:• Installare più di un SO sul disco rigido• Utilizzare nel modo più efficiente lo
spazio disponibile su disco• Rendere i file il più sicuri possibile• Separare fisicamente i dati in modo
da poter facilmente trovare i file ed eseguire il backup dei dati
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Tipi di partizioni
Esistono tre tipi di partizioni:•Primaria•Estesa•Logica
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Tipi di partizioni
• Le partizioni primarie ed estese sono le divisioni principali del disco;
• Un disco rigido può contenere:– fino a quattro partizioni primarie – o tre partizioni primarie ed una partizione
estesa.
• La partizione estesa può essere ulteriormente divisa in diverse partizioni logiche.
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Tipi di partizionifigura
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Partizioni primarie
• Una partizione primaria può contenere un sistema operativo insieme a vari file di dati (ad esempio file di programma o file utente).
• Prima di installare un SO, la partizione primaria deve essere formattata logicamente con un file system compatibile.
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Partizioni primariePartizioni attive
• Se sul disco rigido vi sono partizioni primarie multiple, può essere attiva e visibile solo una partizione primaria alla volta.
• La partizione attiva è la partizione dalla quale viene avviato il SO quando si accende il computer.
• Le partizioni primarie non attive sono nascoste, impedendo in tal modo l’accesso ai dati che contengono.
• Così, ai dati in una partizione primaria può accedere (per tutti gli usi pratici) solo il SO installato su quella partizione.
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Partizioni primarie
Se si pensa di installare più di un sistema operativo sul disco rigido, è probabilmente necessario creare partizioni primarie multiple in quanto la maggior parte dei sistemi operativi può essere avviata solo da una partizione primaria.
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Partizioni estese
• La partizione estesa rappresenta un modo di aggirare il limite arbitrario di quattro partizioni.
• Una partizione estesa è essenzialmente un contenitore in cui è possibile dividere ulteriormente lo spazio fisico su disco creando un numero illimitato di partizioni logiche.
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Partizioni estese
• Una partizione estesa non contiene direttamente i dati.
• È necessario creare partizioni logiche all’interno di una partizione estesa per memorizzare i dati.
• Una volta create, le partizioni logiche devono essere formattate logicamente, ma ognuna può utilizzare un diverso file system.
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Partizioni logiche
Le partizioni logiche possono esistere solo all’interno di una partizione estesa e sono progettate in modo da contenere solo file di dati e SO che possono essere avviati da una partizione logica (OS/2, Linux e Windows NT XP).
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Partizioni nascoste
• E’ possibile nascondere una partizione e renderla invisibile al SO
• non viene assegnata una lettera di unità durante l’avvio del SO.
• Alle partizioni successive che sono ancora visibili al SO viene assegnata una nuova lettera di unità.
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Partizioni nascoste
Nascondere una partizione è utile quando:
• è necessario proteggere dati riservati da altri utenti
• si desidera impedire ad altri di eliminare inavvertitamente file critici.
È possibile nascondere qualsiasi partizione primaria o logica FAT, FAT32 o NTFS.
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Partizioni nascoste
• Le partizioni nascoste in Windows 2000 si comportano in modo diverso rispetto ad altri sistemi operativi Microsoft.
• Pur utilizzando PartitionMagic e VolumeManager per nascondere una partizione in Windows 2000 e rimuovere l’assegnazione della lettera di unità, è ancora possibile accedere alla partizione e riassegnare una lettera di unità con Gestione dischi.
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Floppy Disk
• 3”1/2 1,44 MB
• 18 settori
• 2 facce x 80 tracce =160 tracce
• 2 floppy drive per connettore (A: B:)