Форматирование диска

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 8 октября 2011.

Формати́рование ди́ска — программный процесс разметки области хранения данных электронных носителей информации, расположенной на магнитной поверхности (жёсткие диски, дискеты), оптических носителях (CD/DVD/Blu-ray-диски), твердотельных накопителях (флеш-память, SSD) и др. Существуют разные способы этого процесса.

Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например, структур файловой системы. При этом возможность прямого доступа к находящейся на носителе информации теряется, часть ее безвозвратно уничтожается. Некоторые программные утилиты дают возможность восстановить некоторую часть (обычно — большую) информации с отформатированных носителей. В процессе форматирования также может проверяться и исправляться целостность носителя.

Процесс форматирования

Форматирование жесткого диска включает в себя три этапа:

1. Низкоуровневое форматирование. Это базовая разметка области хранения данных, которая выполняется на заводе-изготовителе в качестве одной из заключительных операций изготовления устройства хранения данных. При этом процессе в области хранения данных создаются физические структуры: треки (дорожки), сектора, при необходимости записывается программная управляющая информация. Впоследствии в подавляющем большинстве случаев эта разметка остается неизменной за все время существования носителя. Большинство программных утилит с заявленной авторами возможностью низкоуровневого форматирования на самом деле, в лучшем случае, перезаписывают только управляющую информацию.
2. Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объём винчестера на логические диски (например, C:, D:…; sda1, sda2…; hda1, hda2…). Это осуществляется с помощью встроенных служб самой операционной системы или соответствующими утилитами сторонних производителей (см. Программы для работы с разделами); метод разбиения существенно зависит от типа операционной системы. Этот шаг принципиально необязателен (если его пропустить весь объем носителя будет состоять из одного раздела), но в виду очень больших объемов современных жестких дисков (до 4 000 Гб) их разбиение на логические разделы обычно осуществляется.
3. Высокоуровневое форматирование. Этот процесс записывает (формирует) логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов (файловые таблицы), а также, в некоторых случаях, загрузочные файлы для разделов, имеющих статус активных. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном — сначала производится верификация (проверка) физической поверхности носителя, при необходимости исправляются поврежденные сектора, т.е. участки оптической поверхности, имеющие физические повреждения (маркируются как неисправные, что исключает в последующем запись в них информации), а уже потом производится запись таблицы файловой системы.

Низкоуровневое форматирование

Низкоуровневое форматирование (англ. Low level format) — операция, в процессе которой на магнитную поверхность жёсткого диска наносятся так называемые сервометки — служебная информация, которая используется для позиционирования головок диска. Выполняется в процессе изготовления жёсткого диска, на специальном оборудовании, называемом серворайтером.

Низкоуровневое форматирование — это процесс нанесения информации о позиции треков и секторов, а также запись служебной информации для сервосистемы. Этот процесс иногда называется «настоящим» форматированием, потому что он создает физический формат, который определяет дальнейшее расположение данных. Когда в первый раз запускается процесс низкоуровневого форматирования винчестера, пластины жесткого диска пусты, то есть не содержат абсолютно никакой информации о секторах, треках и так далее. Это последний момент, когда у жесткого диска абсолютно пустые пластины. Информация, записанная во время этого процесса, больше никогда не будет переписана.

Старые жёсткие диски имели одинаковое количество секторов на трек и не имели встроенных контроллеров, так что низкоуровневым форматированием занимался внешний контроллер жесткого диска, и единственной нужной ему информацией было количество треков и количество секторов на трек. Используя эту информацию, внешний контроллер мог отформатировать жесткий диск. Современные жёсткие диски имеют сложную внутреннюю структуру, включая изменение количества секторов на трек при движении от внешних треков к внутренним, а также встроенную сервоинформацию для контроля за приводом головок. Также современные накопители используют технологию «невидимых» плохих секторов, могут автоматически помечать поврежденные сектора как нерабочие, исключая последующую возможность запись в них информации. Вследствие такой сложной структуры данных, все современные жесткие диски проходят низкоуровневое форматирование только один раз — на заводе-изготовителе. Нет никакого способа в домашних условиях произвести настоящее низкоуровневое форматирование любого современного жесткого диска, будь это IDE/ATA, SATA или SCSI винчестер. Причем это невозможно сделать даже в условиях сервисного центра.

Старые жёсткие диски нуждались в неоднократном низкоуровневом форматировании на протяжении всей своей жизни, в связи с эффектами температурного расширения, связанного с применением шаговых моторов в приводе головок, у которых перемещение головок было разбито на сетку с фиксированным шагом. С течением времени у таких накопителей смещалось физическое расположение секторов и треков, что не позволяло правильно считывать информацию, применяя шаговый двигатель в приводе магнитных головок. Головка выходила на нужную, по мнению контроллера, позицию, в то время как позиция заданного трека уже сместилась, что приводило к появлению сбойных секторов. Эта проблема решалась переформатированием накопителя на низком уровне, перезаписывая треки и сектора по новой сетке шагов привода головок. В современных накопителях, использующих в приводе головок звуковую катушку, проблема температурного расширения ушла на второй план, вынуждая производить лишь температурную перекалибровку рабочих параметров привода головок.

Результатом выполнения «низкоуровневого» форматирования из BIOS может быть:

• Отсутствие результата, то есть полное игнорирование винчестером этой процедуры. Позиционирование будет отработано, но никаких действий на дисках произведено не будет.
• Запись нулей во все сектора, то есть простое стирание информации пользователя.
• Возникновение проблем с жёсткими дисками старых серий, не обеспечивающих надёжную защиту от пользователя. Некоторые старые жёсткие диски ёмкостью 40—80 Гб могут на команду 50h отвечать ошибкой, что может привести к маркировке всех секторов как «bad», или наоборот, записать нулями часть служебных треков, что приведёт к неработоспособности накопителя.

Информацию после проведения реального низкоуровневого форматирования восстановить нельзя никаким образом.

Высокоуровневое форматирование

Высокоуровневое полное форматирование — процесс, который заключается в создании главной загрузочной записи с таблицей разделов и (или) структур пустой файловой системы, установке загрузочного сектора и тому подобных действий, результатом которых является возможность использовать носитель в операционной системе для хранения программ и данных. В процессе форматирования также проверяется целостность оптической поверхности носителя для исправления (блокировки) дефектных секторов. Известен также способ без проверки носителя, который называется «быстрым форматированием».

В случае использования, к примеру, операционной системы DOS команда format выполняет эту работу, записывая в качестве такой структуры главную загрузочную запись и таблицу размещения файлов. Высокоуровневое форматирование выполняется после процесса разбивки диска на разделы (логические диски), даже если будет использоваться только один раздел, занимающий весь объём накопителя. В современных операционных системах процесс разбиения винчестера на разделы и форматирования может выполнятся как в процессе установки операционной системы, так и на уже установленной системе средствами самой системы или утилитами сторонних производителей, с использованием графического интуитивно понятного интерфейса.

См. также

• Сектор диска