La Información almacenada en Discos rígidos, que constituye la principal unidad de almacenamiento masivo de cualquier PC…

Permiten guardar gran cantidad de información a pesar de que la misma, para su procesamiento, deberá previamente ser transferida a la memoria de trabajo.

Capacidad de almacenamiento

Unidad de almacenamiento

BYTE

1 1024 1048576 10737418242 2048 2097152 21474836484 4096 4194304 42949672968 8192 8388608 8589934592

16 16384 16777216 1717986918432 32768 33554432 3435973836864 65536 67108864 68719476736

128 131072 134217728 137438953472256 262144 268435456 274877906944512 524288 536870912 549755813888

1024 1048576 1073741824 1099511627776

B x 2

B x 210

1KB

KB2 =1MB KB3 = 1GB KB4 = 1TB

Los archivos son colecciones de información relacionada, definidas por sus creadores. Éstos almacenan programas y datos tales como imágenes, textos, información de bases de datos, etc. El SO es responsable de:•Construir y eliminar archivos y directorios.•Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios. •Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento. •Realizar copias de seguridad de archivos.

Sistema de Archivos

Existen diferentes Sistemas de Archivos, es decir, existen diferentes formas de organizar la información que se almacena en los discos rígidos de las computadoras. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32, EXT2, NTFS...

Sistema de Archivos• Establece los parámetros

lógicos: organiza la informaciòn dentro del disco duro para su grabación y lectura de datos

• Provee mecanismos para acceder a estos datos y en caso de corrupción, que sea posible restaurar los datos.

• Se basan en una zona de tablas que hacen corresponder a cada sector en el disco (cluster, bloque) con el archivo en si.

• Permite armar varias formas de almacenar los datos, por ejemplo varias particiones.

Desde el punto de vista del usuario estas diferencias

pueden parecer insignificantes a primera vista, sin embargo,

existen diferencias muy importantes.

Por ejemplo, los sistemas de archivos FAT32 y NTFS, que se utilizan fundamentalmente en Windows, tienen una gran diferencia para un usuario que utilice una base de datos con bastante información ya que el tamaño máximo de un archivo con un Sistema de Archivos FAT32 está limitado a 4 gigabytes, sin embargo en un sistema NTFS el tamaño es considerablemente mayor.

El sistema de archivos es el que asigna a cada sector una

identificación, y lleva un registro de qué información se

guardó allí, para luego recuperarla cuando el sistema lo pide, eliminarla o cambiarla

de lugar, etc. Esto se llama direccionamiento.

Diferentes Sistemas Operativos emplean diferentes sistemas de archivos. Por ejemplo:

DOS, Windows 3.x: Fat 8 ó 12Windows 95: Fat 16 ó 32

Windows 98, Me, XP: Fat 32Windows 2000, NT, y Vista: NTFS

Divisiones del Disco

Pistas

Sector

Divisiones del Disco

Cluster

ClusterArchivo 1800 B

Espacio desperdiciado 264 B

Pistas concéntricas trazadas a través de la superficie circular del plato de un disco. Son como anillos circulares sobre un lado del disco. Cada pista está formada por uno o mas cluster.

Pista

Sector

Es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre discos: los discos almacenan los datos en sectores. En la mayoría de los discos duros los sectores son de 512 Bytes cada uno.

Es la pila tridimensional de pistas verticales de los múltiples platos. El número de cilindros de un disco corresponde al número de posiciones diferentes en las cuales las cabezas de lectura pueden moverse.

Cilindro

Se le llama cilindro al conjunto de pistas a las que el sistema operativo puede acceder simultáneamente en cada posición de las cabezas. En discos duros cada cilindro tiene tantas pistas como la suma de los platos multiplicado por 2

Es un grupo de sectores y representa la unidad más pequeña de almacenamiento. El tamaño del cluster depende de la capacidad de cada disco.

Cluster

Un disco está dividido en miles de clusteres de igual tamaño y los archivos son repartidos y almacenados en distintos clusteres.

Entre mayor sea el cluster mas se simplifica la administración del índice de los archivos del disco (FAT), pero también se desperdicia mas espacio cuando se manejan archivos pequeños

Cluster

Ejemplo: si se esta grabando un archivo de 1800 bytes en un disco duro, el número mínimo de bytes que el sistema puede leer o escribir en este disco es de 512 (un sector) por lo cual, al archivo se le asignan 4 sectores desperdiciándose así 264 bytes

Consiste en dividir un disco duro en una o mas particiones lógicas que se comportan cada una como si fuese un disco independiente del resto, asignándole a cada unidad con una letra.

Particiones del disco

La unidad C es la partición primaria y D -- Z seria la partición extendida.

Por medio del “FDISK” del DOS o con programas especializados es posible hacer particiones del disco y especificar qué unidad es la de arranque del sistema.

Es el índice del disco duro y especifica la ubicación y el tamaño de cada una de las particiones del disco. El sistema operativo puede manejar varias tablas de particiones lógicas

Tabla de particiones

Este registro tiene características relacionadas con el disco, como son:

Sector ó Registro de arranque (BOOT)

•Versión del sistema operativo utilizado en el formateo•Numero de cabezas

•Números de Bytes por sector•Numero de sectores por en el disco

En discos duros, el registro de arranque se localiza en el segundo sector de la pista cero, después de la tabla de particiones.

El registro de arranque es creado en el disco durante el formateo lógico de este

Tiene la información sobre cada sector del disco, indicándole al Sistema Operativo que cluster esta ocupado, cuales disponibles y cuales se encuentran defectuosos. Tiene también el nombre del archivo al que le pertenece los datos almacenados.

FAT (File Alocation Table)

La Fat está ubicada a continuación del registro de arranque

( File alocation Table )

La Fat es utilizada como medio para representar los archivos

Cada archivo es una lista enlazada de bloques de la fat

FAT

Directorio Raíz Tabla de

Asignación de archivos

Registro de arranque

Bloque de parámetros de la bios

Fat 1 Fat 2duplicado

Directorio Raíz

Area dearchivos

Estructura de un sistema de archivo tipo Fat

Bloque de carga de la partición, con los parámetros que le indica a la BIOS donde se encuentra el sistema Operativo.

Esto en caso que sea una partición activa

Bloque de parámetros de la bios

Fat 1 Fat 2duplicado

Directorio Raíz

Area dearchivos

Estructura de un sistema de archivo tipo Fat

Fat 1. Permite direccionar bloques (cluster), lugar donde se alojaran los archivos

En caso de ser una Fat de 16 bits, permite direccionamientos de hasta 32 MB

Bloque de parámetros de la bios

Fat 1 Fat 2duplicado

Directorio Raíz

Area dearchivos

Estructura de un sistema de archivo tipo Fat

Copia de la Fat original. La fat 2 resulta redundante, pero ofrece la ventaja de que se puede sustituir la FAT primaria en caso de que una de las copias esté defectuosa y así poder evitar la pérdida de datos.

Bloque de parámetros de la bios

Fat 1 Fat 2duplicado

Directorio Raíz

Area dearchivos

Estructura de un sistema de archivo tipo Fat

Directorio Raíz, permite el acceso y direcciona otros subdirectorios y archivos. Se utiliza para almacenar informaciones como nombre de archivo, localización, etc.

Bloque de parámetros de la bios

Fat 1 Fat 2duplicado

Directorio Raíz

Area dearchivos

Estructura de un sistema de archivo tipo Fat

Bloque restante constituye la denominada área de datos donde residirán los datos de los archivos

¿Por qué Fat 16?

El Nº 16 significa la cantidad de bits que se han de utilizar para direccionar los cluster en el disco

Por la cantidad de cluster, su dirección se representa mediante 2 bytes lo que significa a 8 bits c/u disponer de 16 bits para su direccionamiento

1 1024 1048576 10737418242 2048 2097152 21474836484 4096 4194304 42949672968 8192 8388608 8589934592

16 16384 16777216 1717986918432 32768 33554432 3435973836864 65536 67108864 68719476736

128 131072 134217728 137438953472256 262144 268435456 274877906944512 524288 536870912 549755813888

1024 1048576 1073741824 1099511627776

Cada cluster es una agrupación de sectores la cual deberá ser una potencia de 2

Cantidad de sectores por cluster

¿Cuantos cluster podemos tener?

Debido al direccionamiento de 2 bytes o sea 16 bits es posible realizar el siguiente cálculo

216

65536

Cant. cluster x espacio en sectores =

Capacidad del disco

65536 X 16384 = 1073741824

1 GB

FAT

Directorio Raiz

Nombre TamañoFecha Atributos

1 2 3 4

4

21 3

Area de Datos

Ventajas

Se dispone de una pequeña tabla de 65536 direcciones y que facilmente puede residir en memoria ya que serian

65536 * 2 = 128 KB

Desventajas

Al ser cluster tan grandes y al no poder subdividir los cluster, ante información pequeña,se desperdicia grandes espacios del disco

Si se redujese el tamaño del cluster a 8192 y disponiendo de 1 disco de 1 GB

65536 X 8192 = 536870912

500 MBLo que dejaría medio disco inutilizado desaprovechando ese espacio

SoluciónParticionar el disco en 2 unidades lógicas de 500 MBA pesar de eso, los cluster aun siguen siendo demasiados grandes lo que continua desperdiciando parte del discoLos discos actuales tienen capacidades de mas de 30 GB,

¿Cuantas particiones serían necesarias?

Características•Permite la identificación de archivos por un nombre de hasta 8 caracteres y de 3 caracteres para la extensión.

•Las direcciones de clúster no pueden ser mayores a 16 bits. 

•Este sistema de archivos FAT16 es original del sistema operativo MS DOS. 

Cumple con las mismas características, normas y reglas que la anterior pero en lugar de tener 2 bytes, tiene 4 Bytes (32 bits)

El tamaño de los clusters es mucho menor, y no se desperdicia tanto espacio en el disco.

Esto permite direccionar 232 es decir unos 4000 millones de cluster, permitiendo de esta forma realizar cluster mucho mas pequeños

Se desperdicia menos espacio

En un disco de 2 GB se obtiene una mejora de hasta un 30% de ahorro

Ventajas

En un disco de 2 GB tiene 550.000 direcciones y c/u de 4 bytes lo que aumenta el tamaño de la tabla a algo mas de 2 MB lo que para optimizar el rendimiento debe estar en memoria

Al ser una tabla mas grande se tarda mas tiempo en la búsqueda y recorrer la mismaEn un Pentium se pierde hasta un 7% de velocidad

Desventajas

New Technology File

System

Sistemas Operativos – ICC243 [ 43 ] Prof. Jonathan Makuc

Ejemplo Esquema partición NTFS

Sector de Partición de arranque

MFT (Tabla Maestra

de Archivos)

Archivosde Sistema

Área de archivos

Boot Partition RecordEn los primeros 8kb se contiene la información sobre el volumen (tipo de partición, largo, etc), junto con el bloque de código básico para iniciar al sistema operativo. Contiene tambien un puntero a la MFT.

MFT – Master File TableLa Tabla Maestra de archivos contiene los datos sobre dónde y cómo están almacenados los archivos, junto con todos los atributos asociados a éstos.

Archivos de SistemaContienen la información sobre los datos y operaciones que se realizan sobre el sistema de archivos: espacio libre, etc.

Área de archivosDonde realmente se almacenan los datos del usuario.

NTFS

•Operaciones de alto rendimiento sobre archivos y discos muy grandes

•Usa agrupaciones como unidad de asignación y 64 bits para numerar los bloques y grupos

•Características de seguridad incluyendo recuperación de archivos, integridad de datos, etc.

Características

•Diferencia nombres de archivos según usen minúsculas o mayúsculas

•Nombres de archivos largos de hasta 256 caracteres

•Para lograr el objetivo de diseño, el sistema de archivos y los archivos de NTFS tienen una estructura muy diferente de los de tipo FAT.

Características

•Necesita para si mismo una buena cantidad de espacio en disco duro por lo

que no es recomendable su uso en discos menores de 400MB.

MFT

Copia de MFT

Registro de archivos log

Archivos de volumen

Definición de atributos

Directorio Raíz

...

Reg de arch pequeños

...

Reg de arch grandes

Reg de dir pequeños

...

Extensión 1

Extensión 2

Extensión 1

Extensión 2

Extensión 3