Главная загрузочная запись

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 апреля 2011; проверки требуют 36 правок.

Главная загрузочная запись (англ. master boot record, MBR) — код и данные, необходимые для последующей загрузки операционной системы и расположенные в первых физических секторах (чаще всего в самом первом) на жёстком диске или другом устройстве хранения информации.

MBR содержит небольшой фрагмент исполняемого кода, таблицу разделов (partition table) и специальную сигнатуру.

Функция MBR — «переход» в тот раздел жёсткого диска, с которого следует исполнять «дальнейший код» (обычно — загружать ОС). На «стадии MBR» происходит выбор раздела диска, загрузка кода ОС происходит на более поздних этапах алгоритма.

В процессе запуска компьютера, после окончания начального теста (Power-on self-test — POST), Базовая система ввода-вывода (BIOS) загружает «код MBR» в оперативную память (в IBM PC обычно с адреса 0000:7c00) и передаёт управление находящемуся в MBR загрузочному коду.

Структура mbr

Структура MBR от Microsoft занимает один сектор (512 байт):

• область кода и служебных данных (446 байт)

• область partition table (4 записи по 16 байт)

• Сигнатура 55AAh (2 байта)

Содержание «Области кода и служебных данных» зависит от версии DOS и Windows, но функции остаются те же — поиск, загрузка и запуск нужного загрузочного сектора^[1][2][3].

Дополнительно

   Для начала давайте определимся с терминологией. Под словами, вынесенными в заголовок статьи, зачастую понимают две разные вещи, которые в некоторых случаях могут быть эквивалентны, а в некоторых - нет. Первое понятие - собственно Master Boot Record. Это запись (программный код и данные), которая загружается в память с винчестера и обеспечивает опознание логических разделов на нем, определяет активный раздел и загружает из него загрузочную запись (Boot Record - BR), которая продолжит запуск операционной системы (ОС). И второе понятие - Загрузочный Сектор, Master Boot Sector (MBS) - это сектор, располагающийся на цилиндре 0, плоскости (головка) 0 и имеющий номер 1. В большинстве случаев MBS содержит весь необходимый код и все данные, поэтому его содержимое и есть MBR, однако бывают случаи (которые мы рассмотрим в конце статьи), когда код и данные не помещаются в одном секторе (просто не хватает места или по соображениям безопасности), и тогда код этого сектора обеспечивает загрузку в память остальных секторов. В этом случае MBR - это совокупность всех секторов, которые должны быть загружены, а MBS - всего лишь первый сектор.    Однако начнем мы со случая, когда MBR и MBS - одно и то же, и будем называть их более привычным и широко распространённым термином MBR. Слегка отступая от темы, замечу, что такой MBR (обеспечивающий загрузку любой ОС и занимающий только MBS) обычно называют термином Generic MBR.    Вообще MBR появился на жестких дисках начиная с MS DOS версии 3.0, в более ранних версиях жёсткий диск форматировался как дискета, и в первом секторе располагался BR. Соответственно диск представлял из себя один раздел и не мог быть разбит на логические части - правда, при тех размерах дисков, которые тогда выпускались, это было неактуально.    Размер сектора на жестком диске - 512 байт. Этого пространства вполне хватает для размещения там всего необходимого - и кода, и данных. Однако только одна структура должна там присутствовать обязательно - это сигнатура. Этим словом называется специальная, строго установленная, последовательность из 2 байт с шестнадцатеричными значениями 55h AAh, которая записывается в последние 2 байта сектора и соответственно имеет смещение от начала сектора 1FEh. Если хотя бы один из двух последних байтов отличается по значению, считается, что первый сектор не является MBR и не содержит осмысленной информации. Если компьютер при старте, прочитав первый сектор, не обнаружит правильной сигнатуры, он не будет передавать управление располагающемуся там коду, даже если он правильный, а выдаст сообщение о том, что главная загрузочная запись не найдена. Или будет пробовать найти её на других устройствах - например, на дискете. Слегка отклоняясь от темы, замечу, что BR также содержит сигнатуру 55h AAh в последних двух байтах.    Ну уж коли начали с хвоста, то пойдём от него к началу сектора. Перед сигнатурой, вплотную к ней, расположены 4 блока данных по 16 байтов каждый (соответственно со смещением от начала сектора 1BEh, 1CEh, 1DEh, 1EEh). Совокупность этих блоков называется Таблица Разделов, Partition Table (PT), а каждая отдельная запись - элементом таблицы разделов (Partition Table Entry) или просто разделом (Partition). Этих 16 байтов вполне достаточно, чтобы указать все необходимые характеристики раздела, а именно: тип раздела, признак активности раздела, начальный и конечный сектора раздела в формате Цилиндр (дорожка) - Головка (сторона) - Сектор (Cylinder - Head - Sector, CHS), относительный номер первого сектора (относительно MBR) и количество секторов в разделе.    Всё остальное пространство сектора занято программным кодом, который обеспечивает разбор PT, поиск активного раздела, загрузку в память BR этого раздела и передачу ему управления. Как легко подсчитать, на код остаётся 512 - 4 * 16 - 2 = 446 байт. Этого пространства с избытком хватает для выполнения указанных действий.

Загрузочный сектор, бутсектор — это особый сектор на жёстком диске, дискете или другом дисковом устройстве хранения информации. (Для дискеты это первый физический сектор, для жесткого диска — первый физический сектор для каждого раздела) В процессе загрузки компьютера с дискеты он загружается в память программой POST (в компьютерах архитектуры IBM PC обычно с адреса 0000:7c00), ему передается управление командой long jump.

Загрузочный сектор, иногда называемый stage1, то есть первым этапом загрузки операционной системы, загружает программу второго этапа загрузки операционной системы stage2 (вторичный загрузчик, иногда в качестве stage2 загружается boot manager или программа авторизации и защиты доступа). (В некоторых ОС роль stage1 выполняет MBR и при загрузке ОС с жесткого диска загрузочный сектор не используется. На незагружаемых разделах жесткого диска загрузочные секторы также могут не содержать программу загрузки)