Hai tiến trình định dạng được yêu cầu trước khi bạn có thể ghi dữ liệu người dùng vào một đĩa bao gồm: Định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp và định dạng logic hay định dạng cấp cao.
Khi định dạng một đĩa mềm trống, Windows Explorer hay lệnh DOS FORMAT thực hiện cả hai loại định dạng đồng thời. Nếu đĩa mềm đã được định dạng, hệ điều hành DOS và Windows sẽ mặc định chỉ làm một định dạng cao cấp.
Tuy nhiên, một ổ cứng mạnh mẽ sẽ yêu cầu bước thứ ba, giữa hai tiến trình định dạng, để ghi thông tin được chia vào đĩa. Thêm nữa, định dạng cấp thấp này được hoàn tất tại nhà máy cho tất cả các ổ đĩa hiện đại. Việc phân vùng được yêu cầu do một ổ đĩa cứng được thiết kế để chạy nhiều hơn một hệ điều hành hay hệ thống tệp tin. Dùng nhiều hệ điều hành và/hay hệ thống tệp tin trên một ổ cứng là có thể bằng cách phân vùng, tạo ra nhiều bộ đĩa trên ổ đĩa. Một ổ đĩa bộ đĩa hoặc ổ đĩa logic là bất kỳ khu vực nào của đĩa mà hệ điều hành gắn ký tự hoặc tên ổ đĩa. Và hôm nay chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu phương pháp đầu tiên: Định dạng cấp thấp!
Định dạng cấp thấp
Trong quá trình định dạng cấp thấp, các rãnh ghi được chia thành một con số sector cụ thể, tạo ra sector giữa (intersector), những kẻ hở rãnh giữa (intertrack gap), ghi thông tin đâu từ và bộ dò sector. Các vùng dữ liệu của sector được thỏa mãn một giá trị byte giả hoặc một mẫu giá trị kiểm tra. Đối với các đĩa mềm, số lượng các sector cho mỗi rãnh phụ thuộc vào loại đĩa và ổ đĩa. Đối với ổ cứng máy tính, số lượng các sector cho mỗi rãnh phụ thuộc vào ổ đĩa và giao diện bộ điều khiển.
Các bộ điều khiển ST-506/412 MFM đầu tiên luôn đặt 17 sector cho mỗi rãnh ghi trong một đĩa, mặc dù các bộ điều khiển ST-506/412 cùng với mã hoá RLL đã gia tăng số lượng các sector đến 25 hoặc 26 cho mỗi rãnh ghi và ổ đĩa ESDI có 32 hoặc nhiều hơn các sector cho mỗi rãnh ghi. Các ổ đĩa ATA/ IDE và SCSI được tìm thấy trong máy tính ngày nay, có thể có ở bất cứ nơi nào, có từ 17 đến 2,500 sector hoặc nhiều hơn cho mỗi rãnh ghi và số sector cũng thay đổi trong số những rãnh ghi khác nhau.
Hầu như tất cả các ổ đĩa ATA sử dụng một kỹ thuật được gọi là ghi bit vùng (ZBR: zoned- bit recording), đôi khi gọi ngắn gọn là ghi vùng (zoned recording), ghi biến số sector cho mỗi rãnh ghi. Không có ghi vùng, số lượng sector (và vì thế các bit) trên mỗi rãnh ghi là một hằng số. Điều này có nghĩa số lượng thực tế bit ở mỗi inch sẽ khác nhau. Thêm nhiều bit ở mỗi inch sẽ tồn tại trên rãnh trong và ít bit ở mỗi inch hơn sẽ tồn tại trên rãnh ngoài. Tốc độ dữ liệu và tốc độ quay tròn sẽ vẫn luôn luôn bất biến và số lượng bit ở mỗi rãnh cũng sẽ bất biến.
Một ghi chuẩn lãng phí dung lượng ở các rãnh ngoài vì chúng dài hơn và còn nắm giữ cùng số lượng dữ liệu (được đặt cách quãng một cách lỏng lẻo) giống như các rãnh trong. Một cách để gia tăng dung lượng của một ổ cứng trong quá trình định dạng cấp thấp là cần tạo thêm nhiêu sector ở cylinder ngoài của đĩa hơn là ở cylinder trong. Bởi vì chúng có đường tròn rộng lớn hơn, các cylinder ngoài có thể giữ nhiều dữ liệu hơn. ổ đĩa mà không có ghi vùng lưu một lượng dữ liệu giống nhau trên mỗi cylinder. Mặc dù các rãnh ghi của cylinder ngoài có lẽ dài gấp hai lần rãnh ghi của cylinder trong. Kết quả là lãng phí dung lượng lưu trữ bởi vì vùng giữa của đĩa phải có khả năng lưu trữ dữ liệu đáng tin cậy ở cùng mật độ như trong các cylinder trong. Khi số lượng sector ở mỗi rãnh ghi được cố định, như trong các bộ điều khiển cũ hơn, dung lượng ổ đĩa bị hạn chế bởi mật độ rãnh ghi ở tận trong cùng (ngắn nhất).
Các ổ đĩa có sử dụng ghi vùng tách các cylinder thành các nhóm gọi là các vùng, với mỗi vùng liên tiếp có nhiều sector cho mỗi rãnh ghi khi di chuyển từ vùng trung tâm của đĩa ra phía ngoài. Tất cả các cylinder trong một vùng riêng biệt có cùng số lượng sector ở mỗi rãnh ghi. Số lượng vùng khác nhau với các ổ đĩa cụ thể, nhưng hầu hết các ổ đĩa đều có khoảng giữa 16 đến 32 vùng.
Một hiệu quả khác của ghi vùng là các tốc độ truyền thay đổi tùy thuộc vào các đầu từ ở vùng nào. Một ổ đĩa có ghi vùng thì vẫn quay ở tốc độ bất biến. Bởi vì nhiều sector hơn tồn tại ở mỗi rãnh ghi trong các vùng ngoài, tuy nhiên chuyển giao dữ liệu ở đó là nhanh nhất. Do vậy, chuyển giao dữ liệu chậm nhất khi đọc hoặc ghi ở các vùng trong. Đó là tại sao ngày nay hầu như tất cả các ổ đĩa chỉ báo cáo tốc độ chuyển giao được duy trì ở mức tối thiểu và tối đa, mà các tốc độ này phụ thuộc vào nơi bạn đọc từ nơi nào hay ghi vào nơi nào của ổ đĩa.
Ví dụ cụ thể
Ổ đĩa này có tổng cộng 172,676 cylinder, được chia ra thành 24 vùng trung bình mỗi vùng có 7,195 cylinder. Vùng O bao gồm các cylinder phía ngoài cùng nhất, chúng là những cylinder dài nhất và chứa nhiều sector nhất (1920 cho mỗi rãnh ghi) trong khi vùng trong chỉ có 912 sector cho mỗi rãnh ghi.
Với ghi vùng, ổ đĩa này có trung bình 1,302 sector ở mỗi rãnh ghi. Không có ghi vùng, số lượng sector ở mỗi rãnh ghi sẽ bị giới hạn ở mức 920 cho tất cả các rãnh ghi. Do đó, công dụng của ghi vùng là cung cấp tăng thêm gần 43% dung lượng lưu trữ của ổ đĩa cụ thể này.
Cùng lưu ý đến sự khác biệt trong các tốc độ truyền dữ liệu của mỗi vùng. Bởi vì ổ đĩa quay ở tốc độ 5,400 rpm, nó hoàn thành một vòng quay đơn mỗi 1/90 một giây, hay mỗi 11.1 mili giây. Vì vậy, tốc độ truyền dữ liệu khác nhau tùy thuộc vào vùng mà bạn đang đọc và ghi. Trong vùng ngoài, tốc độ truyền dữ liệu là gần 118MBps, trong khi ở vùng trong chỉ là 56MBps. Tốc độ truyền trung bình của ổ đĩa này là trong vòng 80MBps. Đây là một lý do mà bạn có thể lưu ý đến các kết quả khác nhau rõ rệt được các chương trình đo lường tiêu chuẩn ổ đĩa đưa ra. Một kiểm tra đọc hoặc ghi các tập tin trong các rãnh ngoài của đĩa đương nhiên mang lại nhiều kết quả tốt hơn đọc hoặc ghi trong các rãnh trong. Có vẻ như ổ đĩa của bạn chạy chậm hơn thường lệ khi thực sự vấn đề ở đây lại là các kết quả kiểm tra mà bạn đang đối chiếu bắt nguồn từ các hoạt động ổ đĩa trên các vùng khác nhau.
Một điều cần lưu ý rằng ổ đĩa này là phù hợp với chi tiết kỹ thuật của SATA 3Gbps và có tốc độ truyền giao diện 300MBps. Như bạn có thể thấy, đó là hoàn toàn về mặt lý thuyết bởi vì tốc độ chuyển giao truyền thông thực của đĩa này thay đổi giữa 56MBps và 118MBps, trung bình khoảng 80MBps toàn bộ.
Công dụng của ghi phân vùng cho phép các nhà sản xuất ổ đĩa gia tăng dung lượng các ổ đĩa cứng của họ 20% – 50% hoặc nhiều hơn khi so với sự xếp đặt nhất định sector cho mỗi rãnh ghi. Tất cả các ổ đĩa hiện đại đều sử dụng khi phân vùng.
