Принципы размещения информации на магнитных дисках. 
Форматирование диска

Методы записи инфоpмации на магнитные диски:

Метод MFM (Modified Frequency Modulation — модифициpованная частотная модуляция) используется для записи на гибкие диски, а также — в pанних винчестеpах для PC XT. Пpи использовании этого метода на одну доpожку винчестеpа записывается 17 сектоpов по 512 байт каждый.

Метод RLL (Run Length Limited — огpаниченная длина сеpии) использует более плотную упаковку данных пpи записи, повышая объем инфоpмации на доpожке пpимеpно на 50%. Кодиpование пpоизводится таким обpазом, чтобы длина сеpии нулей не выходила за пpеделы заданных паpаметpов; обычно минимум pавен двум, а максимум — семи. Соответственно, метод часто обозначается как RLL (2,7). На дорожку записывается до 27 секторов.

Метод ARLL (Advanced RLL — улучшенный RLL) — дальнейшее развитие RLL в сторону повышения плотности упаковки. Обычно применяется с параметрами (1,7) и (3,9). На дорожку записывается 34 и более сектора. Большинство современных винчестеров использует методы RLL или ARLL.

ZBR (Zoned Bit Recording — зоновая запись битов) — метод упаковки данных на дорожках диска. В отличие от перечисленных выше методов физической записи, ZBR является более высокоуровневым методом и используется в комбинации с одним из них. Благодаря тому, что линейная скорость поверхности относительно головки на внешних цилиндрах выше, чем на внутренних, биты на внешних цилиндрах записываются с большей частотой (следовательно — плотностью), нежели внутри. Обычно на поверхности организуется до десятка и более зон, внутри которых плотность записи одинакова. При использовании ZBR геометрия диска становится неоднородной — внешние цилиндры содержат больше секторов, чем внутренние; поэтому на таких дисках используется так называемая условная, или логическая геометрия, когда адреса логических секторов преобразуются в физические внутренним контроллером диска при помощи специальных таблиц. программный адресность дефрагментация каталог Т.к. технология производства винчестеров пока не позволяет избавиться от битых секторов на 100%, в каждом винчестере существует таблица перераспределения запорченных секторов (участок дорожки). При каждом включении HDD считывает таблицу и просто «не замечает» битых частей. Но в процессе эксплуатации появляются новые bad-секторы — те, которые не помечены в заводской таблице. Обращаясь к такому сектору, магнитная головка многократно повторяет попытку чтения или записи, при этом возможно разрушение «здоровой» поверхности диска. Это влечет за собой дальнейшее «размножение» запорченных секторов. Таким образом винт постепенно приходит в негодность. Во многих винчестерах есть функция autoremap. Она предназначена для замены сбойных секторов на нормальные из резервной области на аппаратном уровне. Однако она не всегда срабатывает. Но можно прогнать дисковую утилиту (напр. HDDSpeed в режиме теста записи) — после этого bad-блоки пропадают (срабатывает autoremap).

Все диски на заводе проходят первичную разметку (низкоуровневую, Low Level Formatting) на специальном высокоточном технологическом стенде. При разметке на диски записываются служебные метки (сервометки), а также формируются дорожки и секторы. Записываются их префиксы и суффиксы. Высокоуровневое форматирование делает пользователь при помощи утилитыFORMAT. В каждый раздел диска записывается VBS (volume boot sector — загрузочный сектор тома), FAT, корневой каталог (root directory), проверяется диск на наличие ошибок.

Есть система звукоподавления (Sound Barrier Technology), которая обеспечивает низкий уровень шума во время работы диска (напр. разработанная Seagate SBT-технология).

Форматимрование димска — программный процесс разметки области хранения данных электронных носителей информации, расположенной на магнитной поверхности (жёсткие диски, дискеты), оптических носителях (CD/DVD/Blu-ray-диски), твердотельных накопителях (флэш-память — flash module, SSD) и др. Существуют разные способы этого процесса.

Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например, структур файловой системы. При этом возможность прямого доступа к находящейся (находившейся до форматирования) на носителе информации теряется, часть ее безвозвратно уничтожается. Некоторые программные утилиты дают возможность восстановить некоторую часть (обычно — большую) информации с отформатированных носителей. В процессе форматирования также может проверяться и исправляться целостность носителя.

Форматирование жёсткого диска включает в себя три этапа:

Низкоуровневое форматирование. Это базовая разметка области хранения данных, которая выполняется на заводе-изготовителе в качестве одной из заключительных операций изготовления устройства хранения данных. При этом процессе в области хранения данных создаются физические структуры: треки — tracks (дорожки), секторы, при необходимости записывается программная управляющая информация. Впоследствии в подавляющем большинстве случаев эта разметка остаётся неизменной за все время существования носителя. Большинство программных утилит с заявленной авторами возможностью низкоуровневого форматирования на самом деле, в лучшем случае, перезаписывают только управляющую информацию.

Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объём винчестера на логические диски (например, C, D:…; sda1, sda2…; hda1, hda2…). Это осуществляется с помощью встроенных служб самой операционной системы или соответствующими утилитами сторонних производителей (см. Программы для работы с разделами); метод разбиения существенно зависит от типа операционной системы. Этот шаг принципиально необязателен (если его пропустить весь объем носителя будет состоять из одного раздела), но в виду очень больших объемов современных жестких дисков (до 4 000 Гб) их разбиение на логические разделы обычно осуществляется.

Высокоуровневое форматирование. Этот процесс записывает (формирует) логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов (файловые таблицы), а также, в некоторых случаях, загрузочные файлы для разделов, имеющих статус активных. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном — сначала производится верификация (проверка) физической поверхности носителя, при необходимости исправляются поврежденные сектора, то есть участки оптической поверхности, имеющие физические повреждения (маркируются как неисправные, что исключает в последующем запись в них информации), а уже потом производится запись таблицы файловой системы.