«Физика» и «логика»
Вся информатика сводится к четырем основным процессам: вводу/выводу, хранению, обработке и передаче данных. Повсюду, где речь заходит о хранении и восстановлении данных, обязательно упоминаются логический и физический (аппаратный) уровни. Попробуем разобраться, что кроется за этими понятиями сегодня.
Логическая структура — то, что драйверы стандартных устройств (дисков) предъявляют операционной системе. В общем случае эта структура состоит из дисков (разделов, томов), файловой системы и папок (каталогов) с файлами.
На заре компьютерной эры все было очень просто. С точки зрения операционной системы диск — всего лишь последовательность байтов. Для удобства их принято группировать в блоки фиксированной длины. В определенном месте такой последовательности (в файловой системе) содержатся сведения о том, где следует искать те или иные файлы. Назовем это логическим представлением или уровнем.
Практически так же информация когда-то была расположена и на самих носителях. Разметка таких древностей, как дискеты или винчестеры емкостью 10 мегабайт (это не оговорка — о гигабайтах тогда даже не мечтали), действительно соответствовала их логической структуре. Например, каждая сторона дискеты 3,5" несла на себе 80 дорожек, каждая из 18 секторов по 512 байтов. Первый сектор нулевой дорожки хранил главную загрузочную запись с идентификатором диска и сведениями о его разметке, следующие 32 сектора занимала таблица размещения файлов (FAT), а дальше шли файлы.
На новом диске «аппаратно» присутствовали только метки, позволяющие правильно позиционировать головки на его поверхности, а дорожки и секторы при каждом полном форматировании размечались заново. Для архаичных носителей выражения о «низкоуровневом форматировании» или «исправлении дефектов поверхности» имели почти буквальный смысл.
Однако жизнь вскоре внесла в эту простую и очевидную схему свои поправки. Перед производителями всегда стоят минимум три задачи: увеличить емкость, повысить скорость чтения/записи и при этом сделать устройства хранения данных достаточно надежными. Следует помнить и о прокрустовом ложе стоимости. По большому счету — требования взаимоисключающие!
В результате в любом современном устройстве хранения (винчестере, SSD-диске или флеш-диске USB) информация записана вовсе не так, как представляется со стороны его внешнего интерфейса. Внутренние контроллеры, точнее, их микропрограммы, в процессе чтения/записи выполняют сложные преобразования. На пластинах винчестера или в ячейках полупроводниковой памяти фрагменты данных распределены так, чтобы обеспечить максимальную скорость доступа к ним. Кроме того, производятся кодирование и частичное дублирование — они повышают плотность записи и позволяют в какой-то мере корректировать ошибки внутри самого накопителя.
Такие алгоритмы каждый производитель разрабатывает для себя, совершенствует от модели к модели, и, как правило, держит в строгом секрете. Устройство становится типичным «черным ящиком». С уверенностью можно сказать только одно — если мы отправили через стандартный интерфейс (IDE, SATA, SCSI, USB) какие-то данные на запись, потом они должны будут прочитаться через этот интерфейс в неизмененном виде. Если, конечно, где-то не произойдет сбой...
Микропрограмма контроллера считывает информацию с физического носителя порциями, раскодирует ее, собирает в блоки гораздо большего размера и выдает во внешний интерфейс. Если повреждена даже малая часть данных, как правило, следует сообщение об ошибке всего блока. Таким образом, «секторы» или блоки, к которым обращается операционная система, имеют очень мало общего с действительной организацией данных внутри винчестера или «флешки».
Утилиты для восстановления данных в ряде случаев способны обойти эту проблему. Создавая образ диска, такие программы пытаются получить более точные и полные копии поврежденных блоков. Наилучшими возможностями в этом отношении обладают специальные аппаратно-программные комплексы. При обращении к дисководам они могут использовать сервисные команды, специфичные для конкретных серий и моделей накопителей. В ответ накопитель выдает вместо кодов ошибки содержимое блоков, недоступных при чтении обычным методом.
Механические носители (перфокарты и перфоленты) канули в небытие еще в конце 80-х годов прошлого столетия. Из всех способов записи информации в наши дни актуальны три: магнитный, оптический и электронный. Для начала обсудим аппаратную часть накопителей с точки зрения эксплуатации и надежности.
Поможем вернуть важную информацию, звоните!
(495) 772-36-33
