آشنايي با مفاهيم سخت افزار

آشنايي با مفاهيم سخت افزاري
DMA & PIO
در ابتدا به برخي از تعاريف اوليه مربوط به هارد ديسك مي پردازيم :
DMA يا Direct Memory Access همونطور كه از نامش پيداست امكان دستيابي مستقيم به حافظه رو براي دستگاه مربوطه فراهم مي كنه . يعني در اين نوع تبادل داده ، انتقال بين Device و Ram بطور مستقيم و بدون دخالت CPU انجام مي گيره و طبعا سريع تره . و همونطور كه روي Hardها و ساير وسايل IDE رو نوشته براي هر يك ميزان انتقال فرق مي كنه .Ultra DMA 33 / 66 /100/133 كه به ترتيب به نام مد شماره گذاري مي شن . يعني Ultra DMA 33 مد 2 ، بعدي مد 4 ، بعدي مد 5 و آخري نيز مد 6 است . كه در جدولي كه بعد از Bios روي سيستم نمايش داده ميشه براي هر يك از وسايل شماره اين مد ها رو نوشته . ( مد 33 يعني امكان انتقال يكجا به اندازه 33 مگابايت در ثانيه براي اون وسيله وجود داره و..)
PIO يا Programmed Input / Output در اينجا بلوكي از دادها به رجيسترهاي CPU انتقال داده مي شن و سپس CPU اونها رو به مقصد مورد نظر مي رسونه . در واقع در اين روش انتقال داده با واسطه CPU انجام مي گيره ، كاملا بر عكس روش قبل . و به همين خاطر در انجام چند كار بصورت همزمان سيستم كند تر عمل خواهد كرد
براي تغيير تنظيمات مربوط به مد تبادل داده : در Windows XP داخل Device Manager گزينه IDE ATA /ATAPI controllesr بطور معمول دو گزينه براي دستگهايي كه به IDE ها وصل هستند ، نشون مي ده ؛ يكي براي Primary و يكي براي Secondary وقتي روي هر يك از اين كانال ها كليك كنيد جزييات مربوط به وسايل وصل شده به اون رو نشون مي ده ( Hard , CDRom , writer ,....) و داخل گزينه Advanced Settings براي هر يك از Device ها يك Transfer Mode وجود داره كه اصولا قابل تنظيمه و در پايين اون نيز نوع تبادل داده هاي فعلي اون Device رو نشون مي ده ( يعني در حال حاضر روي چه مدي كار مي كنه )
انواع فايل سيستم : Fat , Fat32 , NTFS
File System در يك سيستم عامل به ساختار كلي نامگذاري ، ذخيره سازي و سازماندهي فايل ها گفته مي شود . سيستم فايل ها ، داده ها را به واحدهايي به نام Cluster تقسيم بندي مي كنند . هر كلاستر مي تواند فقط بخشي از يك فايل را نگه دارد . يك فايل ممكن است چندين كلاستر را به خود اختصاص دهد ،و مقداري فضاي خالي در آخرين كلاستر بلا استفاده باقي بماند . كلاستر هاي كوچك مي توانند داده هاي بيشتري در يك ديسك جاي بدهند ( چون فضاي بلا استفاده كمتري به وجود مي آورند ) اما كلاستر هاي بزرگ ، كارايي را بالا مي برند ( در كلاسترهاي بزرگتر ، داده هاي بيشتري مي تواند در هر كلاستر نگهداري شود . بدين معني كه براي بازيابي آن ، سيستم كار كمتري انجام مي دهد و در نتيجه به طور كارآمدتر و سريعتر آن را بازيابي مي كند ) اندازه كلاستر در اندازه ديسك سختي كه كامپيوتر مي تواند پشتيباني كند نيز نقش دارد .
Fat مخفف File Allocatin Table ، جدول تخصيص فضا به فايل . اين جدول كه در نزديكيهاي ابتداي ديسك سخت ذخيره مي شود ، توسط سيستم عامل نگهداري مي شود تا فضاي مورد استفاده براي ذخيره سازي فايل ها را مديريت كند . اين جدول وظيفه نگهداري فضاهاي موجود در ديسك را بر عهده دارد تا سگمنت هاي خراب غير قابل استفاده ، علامت گذاري شوند و قسمت هاي مختلف يك فايل با يكديگر مرتبط شوند . در واقع هنگام ذخيره داده ها روي ديسك سخت ، سيستم جهت دستيابي به كلاسترهاي خالي با Fat مشورت كرده و هم در هنگام اجرا فايل ، Fat را جستجو مي كند تا كلاسترهاي مرتبط با آن را يافته و اطلاعات ذخيره شده در آن كلاسترها را بخواند . دو نوع Fat اصلي وجود دارد : Fat 16 , Fat32
Fat 16 : اين سيستم فايل ، يك سيستم فايل 16 بيتي است ، زيرا كلاستر هايي را تشخيص مي دهد كه 16 بيت طول ( يا رقم ) دارند . اندازه كلاسترهاي Fat بسته به مقدار فضا درايوي است و از آنجا كه Fat16 نمي تواند به اندازه Fat32 كلاستر داشته باشد ، براي پوشش دادن به مقدار يكساني از فضا به كلاسترهاي بزرگتري نياز دارد . Windows XP كلاسترهاي 64 كيلو بايتي را براي Fat16 پشنيباني مي كند. چون Fat16 فقط 65,536 كلاستر را پشتيباني مي كند ، با اين سيستم فايل ، حداكثر يك پارتيشن 4 گيگابايتي را مي توان تقسيم بندي كرد .
Fat32 : يك سيستم فايل 32 بيتي است ، مي تواند كلاسترهاي بيشتري را نسبت به Fat16 آدرس دهي كند . در نتيجه Fat32 مي تواند از كلاسترهاي كوچكتري براي كارآمدتر كردن سيستم ذخيره سازي ، بهره بگيرد . همچنين بدين مفهوم است كه Fat32 مي تواند پارتيشنهاي بزرگتري را پشتيباني كند . Fat32 با كلاسترهاي 32 بيتي مي تواند پارتيشنهايي تا 8 ترا بايت را پشتيباني كند .
NTFS مخفف NT File System مي باشد . در سيستم فايل fat ، جدول تخصيص فضا ( File Allocation Table ) داشتيم و در اينجا جدول فايل اصلي ( MFT: Master File Table ) داريم . البته MFT بسيار پيچيده تر است . MFT صفات فايل را براي هر فايل ذخيره شده در پارتيشن NTFS ذخيره مي كند . ( صفات فايل هر چيزي را كه لازم است درباره يك فايل دانست ، توصيف مي كند . در NTFS حتي داده هاي موجود در يك فايل نيز صفت فايل محسوب مي شود . اسم ، مكان ، و اطلاعات امنيتي نيز ، از ديگر صفات فايل محسوب مي شود )
NTFS در صورت امكان همه صفات فايل را ، شامل داده هاي فايل ، در MFT ذخيره مي كند . ( هر چند در اكثر موارد ، جاي كافي براي ذخيره همه صفات در MFT وجود ندارد . در اين زمان صفت داده اي به خارج MFT انتقال مي يابد . )
MFT بعنوان يك فايل Metadata مشهور است . ( Metadata اساسا داده هايي درباره خود Data است . بعنوان مثال عنوان ، موضوع ، مولف و اندازه يك فايل ، Metadata آن فايل را تشكيل مي دهند ) NTFS از فايلهاي Metadata براي مديريت داده هاي روي پارتيشن بهره مي گيرد . بعضي از مهمترين فايلهاي Metadata بشرح زير است :
MFT Mirror : يك نسخه پشتيبان از MFT است . MFT در ابتداي سطح ديسك ذخيره مي شود ، در حاليكه MFT Mirror در وسط ديسك قرار مي گيرد . و در صورت خراب شدن MFT اصلي مي تواند مساله را حل كند . و اطلاعات لازم را براي بازيابي داده ها روي سيستم فراهم كند .
Log File : كه Log Journal نيز ناميده مي شود ، تغييرات روي سيستم فايل را ثبت مي كند . Log File فقط عملياتي را كه انجام مي گيرد ثبت مي كند ، نه داده هايي كه اصلاح مي شوند .
Cluster Allocation Bitmap : نقشه اي از پارتيشن را در خود دارد . سيستم مي تواند اين اطلاعات را براي يافتن كلاسترهاي موحود به كار گيرد .
Bad Cluster File : بخشهايي از ديسك را كه معيوب شده اند ، علامت گذاري مي كند . بدين ترتيب NTFS از كلاسترهاي معيوب كه در اين فايل علامت گذاري شده اند براي ذخيره داده هاي جديد استفاده نخواهد كرد .
Quota Table : جدول سهميه ها ، يك خصوصيت جديد در windows 2000/xp با استفاده از اين خصوصيت مي توانيد بعنوان مدير سيستم ، دايركتوري ها و زير دايركتوري ها را در ديسك سخت كنترل كنيد . و ميزان مصرف فضاي ديسك سخت كاربران مختلف يك كامپيوتر را كنترل كنيد .
NFTS مي تواند تعداد كلاسترهاي بيشتري را نسبت به Fat32 پشتيباني كند . در نتيجه ، كلاسترهاي NTFS عموما كوچك و براي حفظ فضاي ديسك سخت ، كارآمد هستند . يكي ديگر از مزاياي NTFS پشتيباني آن براي مجوزهاي فايل و دايركتوري است . اين خصوصيت امنيتي ، اطمينان مي دهد كه فقط كاربران خاصي به فايلها و دايركتوري ها ي ويژه دسترسي دارند .
در ميان آنچه ذكر شد ، سيستم فايل كارآمد NTFS است . چون مي تواند براي پارتيشنهاي 2 گيگابايت و بيشتر ، كلاسترهاي 4 كيلو بايتي ايجاد كند ، كه بهترين تعادل بين سرعت عمل ديسك سخت و صرفه جويي در فضاي ديسك را فراهم مي سازد . و در واقع بهترين كارآيي را به سيستم مي دهد