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硬盤結(jié)構(gòu)，主引導(dǎo)記錄MBR，硬盤分區(qū)表DPT，主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)和邏輯分區(qū)，電腦啟動過程

waston >《boot》

2010.09.20

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盤結(jié)構(gòu)，主引導(dǎo)記錄MBR，硬盤分區(qū)表DPT，主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)和邏輯分區(qū)，電腦啟動過程

2010-04-17 22:12

filex的文件系統(tǒng)看的云里霧里，還是先總結(jié)下FAT的一些基本知識吧。

硬盤結(jié)構(gòu)

硬盤有很多盤片組成，每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭。如果有N個盤片。就有2N個面，對應(yīng)2N個磁頭(Heads)，從0、1、2開始編號。每個盤片的半徑均為固定值R的同心圓再邏輯上形成了一個以電機(jī)主軸為軸的柱面(Cylinders)，從外至里編號為0、1、2……。每個盤片上的每個磁道又被劃分為幾十個扇區(qū)(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定規(guī)則編號為1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector個扇區(qū)。

主引導(dǎo)扇區(qū)

主引導(dǎo)扇區(qū)位于整個硬盤的0柱面0磁頭1扇區(qū){(柱面，磁頭，扇區(qū))|(0，0，1)}，bios在執(zhí)行自己固有的程序以后就會jump到MBR中的第一條指令。將系統(tǒng)的控制權(quán)交由mbr來執(zhí)行。主引導(dǎo)扇區(qū)主要由三部分組成:主引導(dǎo)記錄 MBR（Master Boot Record或者M(jìn)ain Boot Record）、硬盤分區(qū)表 DPT（Disk Partition Table）和結(jié)束標(biāo)志字三大部分組成。

對于硬盤而言，一個扇區(qū)可能的字節(jié)數(shù)為128×2n (n=0,1,2,3)。大多情況下，取n=2，即一個扇區(qū)(sector)的大小為512字節(jié)。在總共512byte的主引導(dǎo)記錄中，MBR的引導(dǎo)程序占了其中的前446個字節(jié)(偏移0H~偏移1BDH)，隨后的64個字節(jié)(偏移1BEH~偏移1FDH)為DPT(Disk PartitionTable，硬盤分區(qū)表)，最后的兩個字節(jié)“55 AA”(偏移1FEH~偏移1FFH)是分區(qū)有效結(jié)束標(biāo)志。

主引導(dǎo)記錄MBR（master boot record）

主引導(dǎo)記錄中包含了硬盤的一系列參數(shù)和一段引導(dǎo)程序。其中的硬盤引導(dǎo)程序的主要作用是檢查分區(qū)表是否正確并且在系統(tǒng)硬件完成自檢以后引導(dǎo)具有激活標(biāo)志的分區(qū)上的操作系統(tǒng)，并將控制權(quán)交給啟動程序。MBR是由分區(qū)程序（如Fdisk）所產(chǎn)生的，它不依賴任何操作系統(tǒng)，而且硬盤引導(dǎo)程序也是可以改變的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)引導(dǎo)。

硬盤分區(qū)表DPT（Disk Partition Table）

硬盤分區(qū)表占據(jù)MBR扇區(qū)的64個字節(jié)(偏移01BEH--偏移01FDH)，可以對四個分區(qū)的信息進(jìn)行描述，其中每個分區(qū)的信息占據(jù)16個字節(jié)。具體每個字節(jié)的定義可以參見硬盤分區(qū)結(jié)構(gòu)信息。

結(jié)束標(biāo)志字

結(jié)束標(biāo)志字55，AA（偏移1FEH- 偏移1FFH）是MBR扇區(qū)的最后兩個字節(jié)，是檢驗(yàn)主引導(dǎo)記錄是否有效的標(biāo)志。

電腦啟動過程

系統(tǒng)開機(jī)或者重啟。

BIOS 加電自檢 ( Power On Self Test -- POST )。BIOS執(zhí)行內(nèi)存地址為 FFFF:0000H 處的跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到固化在ROM中的自檢程序處，對系統(tǒng)硬件(包括內(nèi)存)進(jìn)行檢查。

讀取主引導(dǎo)記錄(MBR)扇區(qū)。當(dāng)BIOS檢查到硬件正常并與 CMOS 中的設(shè)置相符后，按照 CMOS 中對啟動設(shè)備的設(shè)置順序檢測可用的啟動設(shè)備。BIOS將相應(yīng)啟動設(shè)備的第一個扇區(qū)(也就是MBR扇區(qū))讀入內(nèi)存地址為0000:7C00H 處。

檢查0000:7DFEH-0000:7DFFH(MBR的結(jié)束標(biāo)志位)是否等于 AA55H，若不等于則轉(zhuǎn)去嘗試其他啟動設(shè)備，如果沒有啟動設(shè)備滿足要求則顯示"NO ROM BASIC"然后死機(jī)。

當(dāng)檢測到有啟動設(shè)備滿足要求后，BIOS將控制權(quán)交給相應(yīng)啟動設(shè)備。啟動設(shè)備的MBR將自己復(fù)制到0000:0600H處, 然后繼續(xù)執(zhí)行。

在主分區(qū)表中搜索標(biāo)志為活動的分區(qū)，也就是檢驗(yàn)磁盤分區(qū)表DPT的首字節(jié)是不是80H。如果檢測到80H，則表示該分區(qū)為活動分區(qū)，將該活動分區(qū)的第一個扇區(qū)(操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)，Dos Boot Recorder,DBR)讀入內(nèi)存地址 0000:7C00H 處。

檢查0000:7DFEH-0000:7DFFH(DBR的結(jié)束標(biāo)志位)是否等于 AA55H, 若不等于則顯示 : "Missing Operating System" 然后停止。

當(dāng)檢測到有分區(qū)滿足要求后，MBR將控制權(quán)交給相應(yīng)的活動分區(qū)。

for short：

BIOS -> 硬盤MBR -> 活動分區(qū)DBR -> 操作系統(tǒng)

主引導(dǎo)扇區(qū)與硬盤分區(qū)

從主引導(dǎo)扇區(qū)的結(jié)構(gòu)可以知道，它僅僅包含一個64個字節(jié)的硬盤分區(qū)表。由于每個分區(qū)信息需要16個字節(jié)，所以對于采用MBR型分區(qū)結(jié)構(gòu)的硬盤(其磁盤卷標(biāo) 類型為MS-DOS)，最多只能識別4個主要分區(qū)。所以對于一個采用此種分區(qū)結(jié)構(gòu)的硬盤來說，想要得到4個以上的主要分區(qū)是不可能的。這里就需要引出擴(kuò)展分區(qū)了。擴(kuò)展分區(qū)也是Primary partition的一種，但它與主分區(qū)的不同在于可以劃分為無數(shù)個邏輯分區(qū)。

擴(kuò)展分區(qū)中邏輯驅(qū)動器的引導(dǎo)記錄是鏈?zhǔn)降?。每一個邏輯分區(qū)都有一個和MBR的分區(qū)表結(jié)構(gòu)類似的擴(kuò)展引導(dǎo)記錄(EBR)，其分區(qū)表的第一項(xiàng)指向該邏輯分區(qū)本身的引導(dǎo)扇區(qū)，第二項(xiàng)指向下一個邏輯驅(qū)動器的EBR。對于Windows系統(tǒng)而言，一般都是只劃分一個主分區(qū)給系統(tǒng)，剩余的部分全部劃為擴(kuò)展分區(qū)。