Билет 17(Структура диска ms-dos)
Главная загрузочная запись
Самый первый сектор жесткого диска (сектор 1, дорожка 0, головка 0) содержит так называемую главную загрузочную запись (Master Boot Record ). Эта запись занимает не весь сектор, а только его начальную часть.
Сама по себе главная загрузочная запись является программой. Эта программа во время начальной загрузки операционной системы с НМД помещается по адресу 7C00h:0000h, после чего ей передается управление. Загрузочная запись продолжает процесс загрузки операционной системы.
Таблица разделов диска
В конце самого первого сектора жесткого диска располагается таблица разделов диска (Partition Table). Эта таблица содержит четыре элемента, описывающих до четырех разделов диска. В последних двух байтах сектора находится значение 55AAh. Это признак таблицы разделов (сигнатура таблицы разделов).
Для просмотра и изменения содержимого таблицы разделов НМД используется программа fdisk.exe .
Что представляет из себя элемент таблицы разделов диска?
Это структура размером 16 байт, соответствующая части диска, называемой разделом. В структуре располагается информация о расположении и размере раздела в секторах, а также о назначении раздела.
Разделы диска бывают активными или неактивными. Активный раздел может использоваться для загрузки операционной системы. Заметим, что диск может содержать одновременно несколько активных разделов, которые могут принадлежать разным операционным системам.
Приведем формат первого сектора жесткого диска :
Смещение, байт |
Размер, байт |
Описание |
0 |
1BEh |
Загрузочная запись |
1BEh |
10H |
Элемент таблицы разделов диска |
1CEh |
10H |
Элемент таблицы разделов диска |
1DEh |
10H |
Элемент таблицы разделов диска |
1EEh |
10H |
Элемент таблицы разделов диска |
1FEh |
2 |
Признак таблицы разделов - значение 55AAh |
Все элементы таблицы разделов диска имеют одинаковый формат:
Смещение, байт |
Размер, байт |
Описание |
0 |
1 |
Признак активного раздела: 0 - раздел неактивный; 80h - раздел активный |
1 |
1 |
Номер головки для начального сектора раздела |
2 |
2 |
Номер сектора и дорожки для начального сектора раздела в формате функции чтения сектора INT 13h |
4 |
1 |
Код системы: 0 - неизвестная система; 1, 4 - MS-DOS; 5 - расширенный раздел MS-DOS |
5 |
1 |
Номер головки для последнего сектора раздела |
6 |
2 |
Номер сектора и дорожки для последнего сектора раздела в формате функции чтения сектора INT 13h |
8 |
4 |
Относительный номер сектора начала раздела |
12 |
4 |
Размер раздела в секторах |
Загрузочная запись
В самом первом секторе активного раздела расположена загрузочная запись (Boot Record ), которую не следует путать с главной загрузочной записью (Master Boot Record ). Загрузочная запись считывается в оперативную память главной загрузочной записью, после чего ей передается управление. Загрузочная запись и выполняет загрузку операционной системы.
Загрузка операционной системы
Загрузка операционной системы с жесткого диска - двухступенчатый процесс. Вначале модули инициализации BIOS считывают главную загрузочную запись в память по адресу 7C00h:0000h и передают ей управление. Главная загрузочная запись просматривает таблицу разделов и находит активный раздел. Если активных разделов несколько, на консоль выводится сообщение о необходимости выбора активного раздела для продолжения загрузки.
После того как активный раздел найден, главная загрузочная запись считывает самый первый сектор раздела в оперативную память. Этот сектор содержит загрузочную запись, которой главная загрузочная запись и передает управление.
Загрузочная запись активного раздела выполняет загрузку операционной системы, находящейся в активном разделе.
Такой двухступенчатый метод загрузки операционной системы необходим по той причине, что способ загрузки зависит от самой операционной системы. Поэтому каждая операционная система имеет свой собственный загрузчик. Фиксированным является только расположение загрузочной записи - самый первый сектор активного раздела.
Поля элемента таблицы раздела диска
Расскажем подробнее о некоторых полях элемента таблицы раздела диска.
Байт со смещением 0, как мы уже говорили, является флагом активного раздела и может принимать одно из двух значений - 0 или 80h, соответственно, для неактивного и активного разделов диска.
Слово, имеющее размер 2 байта и расположенное со смещением 8, содержит относительный номер первого сектора раздела. Как он вычисляется?
Значение 0 соответствует дорожке 0, головке 0, сектору 1. При увеличении относительного номера сектора вначале увеличивается номер сектора на дорожке, затем номер головки , и, наконец, номер дорожки. Для вычисления относительного номера сектора можно использовать следующую формулу:
RelSect = (Cyl * Sect * Head) + (Head * Sect) + (Sect -1)
В этой формуле Cyl - номер дорожки, Sect - номер сектора на дорожке, Head - номер головки .
Замечание относительно границ разделов диска: обычно разделы начинаются с четных номеров дорожек, за исключением самого первого раздела. Этот раздел может начинаться с сектора 2 нулевой дорожки (головка 0), так как самый первый сектор диска занят главной загрузочной записью.
Байт со смещением 4 - это код системы, использующей раздел диска. Для MS-DOS зарезервированы значения 0, 1, 4, 5.
Значение 0 соответствует свободному разделу диска.
Первичный и расширенный раздел
Если код системы в элементе таблицы раздела равен 1 или 4, это означает, что раздел используется MS-DOS в качестве первичного раздела (Primary Partition ). Этот раздел обычно является активным и из него выполняется загрузка операционной системы. В зависимости от того, какой код системы указан для первичного раздела (1 или 4) меняется одна из характеристик логического диска - размер элемента таблицы размещения файлов (FAT ). Код 1 используется для обозначения 12-битовой FAT, 4 - для 16-битовой FAT. Таблица размещения файлов будет описана ниже в этой главе.
Значение кода системы, равное 5, обозначает расширенный раздел MS-DOS (Extended DOS Partiton).
Нетрудно заметить, что даже используя все элементы таблицы разделов для создания логических дисков, невозможно создать более четырех дисков. В расширенном разделе MS-DOS вы можете создать любое количество логических дисков.
Программа fdisk.exe позволяет вам создать один первичный раздел MS-DOS и один расширенный раздел . Первичный раздел должен быть активным, он используется как диск С: и из него выполняется загрузка операционной системы. Расширенный раздел разбивается программой fdisk.exe на логические диски D:, E: и т. д. Расширенный раздел не может быть активным, следовательно, невозможно выполнить загрузку операционной системы с логических дисков, расположенных в этом разделе.
Если байт кода системы имеет значение 5, то в начале соответствующего раздела располагается сектор, содержащий таблицу логических дисков. Фактически эта таблица является расширением таблицы разделов диска, расположенной в самом первом секторе физического диска.
Таблица логических дисков имеет формат, аналогичный таблице разделов диска, но содержит только два элемента. Один из них указывает на первый сектор логического диска MS-DOS, он имеет код системы 1 или 4. Второй элемент может иметь код системы 5 или 0. Если этот код равен 5, то элемент указывает на следующую таблицу логических дисков. Если код системы равен 0, то соответствующий элемент не используется.
Из сказанного выше следует, что таблицы логических дисков связаны в список, на начало этого списка указывает элемент таблицы разделов диска с кодом системы, равным 5.
Для таблицы логических дисков имеется отличие в использовании полей границ логических дисков.
Если код системы равен 1 или 4, эти границы вычисляются относительно начала расширенного раздела. Для элемента с кодом системы 5 используется абсолютная адресация (относительно физического начала диска).
Приведем конкретный пример. Пусть на диске создано два раздела - первичный и расширенный. Первичный раздел используется для загрузки MS-DOS (диск С:), расширенный раздел содержит логические диски D:, E:. На рис. 2.1 показано расположение перечисленных выше разделов на диске.
Рис. 2.1. Расположение разделов на диске