盤結構，主引導記錄MBR，硬盤分區(qū)表DPT，主分區(qū)、擴展分區(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，還是先總結下FAT的一些基本知識吧。
硬盤結構
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)。
主引導扇區(qū)
主引導扇區(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)的控制權交由mbr來執(zhí)行。主引導扇區(qū)主要由三部分組成:主引導記錄 MBR（Master Boot Record或者Main Boot Record）、硬盤分區(qū)表 DPT（Disk Partition Table）和結束標志字三大部分組成。
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的主引導記錄中，MBR的引導程序 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)有效結束標志。
主引導記錄MBR（master boot record）
主引導記錄中包含了硬盤的一系列參數(shù)和一段引導程序。其中的硬盤引導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具有激活標志的分 區(qū)上的操作系統(tǒng)，并將控制權交給啟動程序。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)，而且硬盤引導程序也是可以改變的，從而能 夠實現(xiàn)多系統(tǒng)引導。
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)結構信息。
結束標志字
結束標志字55，AA（偏移1FEH- 偏移1FFH）是MBR扇區(qū)的最后兩個字節(jié)，是檢驗主引導記錄是否有效的標志。
電腦啟動過程
系統(tǒng)開機或者重啟。
BIOS 加電自檢 ( Power On Self Test -- POST )。BIOS執(zhí)行內存地址為 FFFF:0000H 處的跳轉指令，跳轉到固化在ROM中的自檢程序處，對系統(tǒng)硬件(包括內存)進行檢查。
讀取主引導記錄(MBR)扇區(qū)。當BIOS檢查到硬件正常并與 CMOS 中的設置相符后，按照 CMOS 中對啟動設備的設置順序檢測可用的啟動設備。BIOS將相應啟動設備的第一個扇區(qū)(也就是MBR扇區(qū))讀入內存地址為0000:7C00H 處。
檢查0000:7DFEH-0000:7DFFH(MBR的結束標志位)是否等于 AA55H，若不等于則轉去嘗試其他啟動設備，如果沒有啟動設備滿足要求則顯示"NO ROM BASIC"然后死機。
當檢測到有啟動設備滿足要求后，BIOS將控制權交給相應啟動設備。啟動設備的MBR將自己復制到0000:0600H處, 然后繼續(xù)執(zhí)行。
在主分區(qū)表中搜索標志為活動的分區(qū)，也就是檢驗磁盤分區(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)引導記錄區(qū)，Dos Boot Recorder,DBR)讀入內存地址 0000:7C00H 處。
檢查0000:7DFEH-0000:7DFFH(DBR的結束標志位)是否等于 AA55H, 若不等于則顯示 : "Missing Operating System" 然后停止。
當檢測到有分區(qū)滿足要求后，MBR將控制權交給相應的活動分區(qū)。
for short：
BIOS -> 硬盤MBR -> 活動分區(qū)DBR -> 操作系統(tǒng)
主引導扇區(qū)與硬盤分區(qū)
從主引導扇區(qū)的結構可以知道，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)結構的硬盤(其磁盤卷標 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)結構的硬盤來說，想要得到4個以上的主要分區(qū)是不可能的。這里就需要引出擴展 分區(qū)了。擴展分區(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)。
擴展分區(qū)中邏輯驅動器的引導記錄是鏈式的。每一個邏輯分區(qū)都有一個和MBR的分區(qū)表結構類似的擴展引導記錄(EBR)，其分區(qū)表的第一項指向該邏輯分區(qū)本 身的引導扇區(qū)，第二項指向下一個邏輯驅動器的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展分區(qū)。
藍色是主分區(qū)；綠、紅、紫是邏輯分區(qū)；灰色包含著邏輯分區(qū)是擴展分區(qū)；
擴展分區(qū)表項的內容
擴展分區(qū)表項 分區(qū)表項的內容
第一個項 包括數(shù)據(jù)的開始地址在內的與擴展分區(qū)中當前邏輯驅動器有關的信息
第二個項 有關擴展分區(qū)中的下一個邏輯驅動器的信息，包括包含下一個邏輯驅動器的EBR的扇區(qū)的地址。如果不存在進一步的邏輯驅動器的話，該字段不會被使用
第三個項 未用
第四個項 未用
reference：
http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E4%B8%BB%E5%BC%95%E5%AF%BC%E6%89%87%E5%8C%BAwww.raid-recovery.org/Article/sjhfdoc/200404/1.htmlwww.pcguide.com/ref/hdd/file/structPartitions-c.htmlwww.msexchange.org/tutorials/Disk-Geometry.html
