Armazenamento de dados no Disco Rígido

Em cada uma das bandejas, há uma camada fina de filme magnético. O armazenamento de dados em discos rígidos é muito semelhante ao de uma fita cassete. Os dados são armazenados em muitos 1's e 0's. Esses dígitos binários são organizados de maneiras diferentes para representar diferentes personagens. Quando estes são lidos de volta pela cabeça os dados são recuperados e transformados.


Formatação do disco

Para que o sistema operativo seja capaz de gravar e ler dados no disco rígido, é preciso que antes sejam criadas estructuras que permitam gravar os dados de maneira organizada, para que eles possam ser encontrados mais tarde. Este processo é chamado de formatação.

Existem dois tipos de formatação, chamados de formatação física e formatação lógica.

A formatação física é feita na fábrica ao final do processo de fabricação, que consiste em dividir o disco virgem em trilhas, setores, cilindros e isola os badblocks (setores com defeito). Estas marcações funcionam como as faixas de uma estrada, permitindo à cabeça de leitura saber em que parte do disco está, e onde ela deve gravar dados. A formatação física é feita apenas uma vez, e não pode ser desfeita ou refeita através de software.
Porém, para que este disco possa ser reconhecido e utilizado pelo sistema operativo, é necessária uma nova formatação, chamada de formatação lógica. Ao contrário da formatação física, a formatação lógica não altera a estructura física do disco rígido, e pode ser desfeita e refeita quantas vezes for preciso, através do comando FORMAT do DOS, por exemplo.
Quando um disco é formatado, ele simplesmente é organizado à maneira do sistema operativo, preparado para receber dados. A esta organização damos o nome de “sistema de arquivos”. Um sistema de arquivos é um conjunto de estructuras lógicas e de rotinas que permitem ao sistema operativo controlar o acesso ao disco rígido. Diferentes sistemas operativos usam diferentes sistemas de arquivos.
A natureza das estructuras lógicas no disco rígido tem uma influência importante sobre o desempenho, confiabilidade, expansibilidade e compatibilidade do seu subsistema de armazenamento. Esta secção tem um olhar para as estructuras lógicas no disco rígido e como eles são criados e utilizados no PC.

 
Sistema de arquivos

Existem apenas 3 tipo de sistema de arquivos: FAT 16, FAT 32 e o sistema NTFS.

FAT (File Alocation Table)
Depois que o disco rígido foi formatado e dividido em clusters, mais alguns setores são reservados para guardar a FAT ("file alocation table" ou "tabela de alocação de arquivos"). A função da FAT é servir como um índice, armazenando informações sobre cada cluster do disco. Através da FAT, o sistema operativo sabe se uma determinada área do disco está ocupada ou livre, e pode localizar qualquer arquivo armazenado.

FAT16
O sistema de arquivos utilizado pelo MS-DOS chama-se FAT-16. Neste sistema existe uma Tabela de Alocação de Arquivos (File Allocation Table, FAT) que na verdade é um mapa de utilização do disco. A FAT mapeia a utilização do espaço do disco, ou seja, graças a ela o sistema operativo é capaz de saber onde exactamente no disco um determinado arquivo está armazenado.
O sistema FAT 16 é o sistema mais antigo, ele adopta 16 bits quanto a forma de endereçamento no HD, e permite armazenar no máximo 65526 clusters. O que seria esses clusters? é a menor parte reconhecida pelo sistema operativo, e que pode ser formado por vários sectores.

FAT 32
O sistema de arquivos FAT 16 (File Allocation Table 16) não suporta partições maiores do que 2 GB. Já o FAT 32 (File Allocation Table 32) suporta partições de até 32 GB. Outra limitação do FAT 32 está no tamanho máximo dos arquivos que não pode ultrapassar 4 GB menos 1 byte. Essas duas limitações, especialmente a última, motivaram a Microsoft a desenvolver o formato NTFS que permite partições muito maiores e tamanhos de arquivo mais adequado ao uso de mídia e sistemas maiores. Mesmo assim, o sistema FAT 32 resultou em uma mudança significativa em relação ao FAT 16 devido ao melhor aproveito das informações evitando desperdícios.

NTFS
O sistema NTFS foi criado para substituir o FAT32 devido ao seu maior nível de armazenamento, melhoria no sistema de organização dos arquivos evitando (mais ainda do que o sistema FAT32) o desperdício de dados, sem contar na melhor segurança e recuperação de dados.
Existem inúmeras partições, porém o Windows utiliza apenas FAT32 e NTFS, sendo a segunda muito mais confiável.
O NTFS permite ficheiros com mais de 4GB ao contrario do FAT32 que tem o limite de 4GB para um só ficheiro.


Fonte: http://fc-hardware.blogspot.com/2009/03/entendendo-um-pouco-sobre-o.html