硬盤分區(qū)簡介

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硬盤相關(guān)知識

硬盤由很多盤片(platter)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。每個盤片被劃分成若干個同心圓磁道(邏輯上的，是不可見的)。每個盤片的劃分規(guī)則通常是一樣的。這樣每個盤片的半徑均為固定值R的同心圓在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)。這三個參數(shù)即是硬盤的物理參數(shù)。我們下面的很多實踐需要深刻理解這三個參數(shù)的意義。

硬盤的CHS參數(shù)：

         C(Cylinders)：柱面——也就是磁道柱面數(shù)也就是磁道數(shù)

         H(Heads)：磁頭——每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭。

         S(Sector)：扇區(qū)

形成的扇區(qū)總數(shù)為：Heads*Cylinders*Sector

主引導(dǎo)記錄(主引導(dǎo)扇區(qū))位于0柱面0磁頭1扇區(qū)(硬盤的第一扇區(qū))。

硬盤分區(qū)實際上是對硬盤的格式化。

分區(qū)狀態(tài)：主分區(qū)，擴展分區(qū)，非DOS分區(qū)。

常見分區(qū)格式：FAT12,FAT16,FAT32,NTFS,EXT2,EXT3,EXT4等等。

而MBR，GPT是硬盤格式與FAT12，F(xiàn)AT32有區(qū)別的。

FAT，NTFS是描述分區(qū)的情況，而MBR，GPT描述的是這個硬盤的情況

硬盤的物理結(jié)構(gòu)

MBR分區(qū)

MBR，全稱為Master Boot Record，即硬盤的主引導(dǎo)記錄。

一般將MBR分為廣義和狹義兩種：廣義的MBR包含整個扇區(qū)（主引導(dǎo)程序、分區(qū)表及分隔標識），也就是上面所說的主引導(dǎo)記錄；而狹義的MBR僅指主引導(dǎo)程序而言。通常都指的都是廣義。

硬盤的0柱面、0磁頭、1扇區(qū)稱為主引導(dǎo)扇區(qū)（也叫主引導(dǎo)記錄MBR）。它由三個部分組成，主引導(dǎo)程序、硬盤分區(qū)表DPT（Disk Partitiontable）和硬盤有效標志,其值為AA55，存儲時低位在前，高位在后，即看上去是55AA。注意：55在低位，AA在高位

它不屬于磁盤上的任何分區(qū)，因而分區(qū)空間內(nèi)的格式化命令FORMAT. COM不能清除主引導(dǎo)記錄的任何信息。

硬盤的引導(dǎo)記錄（MBR）是不屬于任何一個操作系統(tǒng)，也不能用操作系統(tǒng)提供的磁盤操作命令來讀取它。但我們可以用ROM-BIOS中提供的INT13H的2號功能來讀出該扇區(qū)的內(nèi)容，也可用軟件工具Norton8.0中的DISKEDIT.EXE來讀取。

0000-0088	Master Boot Record 主引導(dǎo)程序	主引導(dǎo) 程序
0089-01BD	出錯信息數(shù)據(jù)區(qū)	數(shù)據(jù)區(qū)
01BE-01CD	分區(qū)項1（16字節(jié)）	分區(qū)表
01CE-01DD	分區(qū)項2（16字節(jié)）
01DE-01ED	分區(qū)項3（16字節(jié)）
01EE-01FD	分區(qū)項4（16字節(jié)）
01FE	55	結(jié)束標志
01FF	AA

具體含義

         ●主引導(dǎo)程序：它負責(zé)從活動分區(qū)中裝載，并運行系統(tǒng)引導(dǎo)程序。（每個活動分區(qū)都有一個引導(dǎo)程序）
            ●分區(qū)表（DPT,Disk Partition Table）含4個分區(qū)項，偏移地址01BEH--01FDH,每個分區(qū)表項長16個字節(jié)，共64字節(jié)為分區(qū)項1、分區(qū)項2、分區(qū)項3、分區(qū)項4。

            ●結(jié)束標志字，偏移地址01FE--01FF的2個字節(jié)值為結(jié)束標志55AA,如果沒有這個標志，操作系統(tǒng)會認為磁盤沒有初始化，無法正確加載磁盤的分區(qū)。

其中分區(qū)項表（16字節(jié)）內(nèi)容及含義

存貯字節(jié)位	內(nèi)容及含義
第1字節(jié)	引導(dǎo)標志。80H表示活動分區(qū)， 00H表示非活動分區(qū)。
第2、3、4字節(jié)	本分區(qū)的起始磁頭號、扇區(qū)號、柱面號。其中：    磁頭號——第2字節(jié)；    扇區(qū)號——第3字節(jié)的低6位；    柱面號——為第3字節(jié)高2位+第4字節(jié)8位。
第5字節(jié)	分區(qū)類型符。    00H——表示該分區(qū)未用（即沒有指定）；     06H——FAT16基本分區(qū)；    0BH——FAT32基本分區(qū)；    05H——擴展分區(qū)；     07H——NTFS分區(qū)；    0FH——（LBA模式）擴展分區(qū)（83H為Linux分區(qū)等）。
第6、7、8字節(jié)	本分區(qū)的結(jié)束磁頭號、扇區(qū)號、柱面號。其中：    磁頭號——第6字節(jié)；    扇區(qū)號——第7字節(jié)的低6位；    柱面號——第7字節(jié)的高2位+第8字節(jié)。
第9、10、11、12字節(jié)	本分區(qū)之前已用了的扇區(qū)數(shù)。
第13、14、15、16字節(jié)	本分區(qū)的總扇區(qū)(共32位，232*512B=2TB，故大支持2T分區(qū))

MBR特點：

●支持大卷(分區(qū))為2TB

     ●每個磁盤最多由4個主分區(qū)或三個主分區(qū)，1個擴展分區(qū)和無限制的邏輯驅(qū)動器

啟動PC機時，BIOS自檢，系統(tǒng)首先對硬件設(shè)備進行測試，測試成功后進入自舉程序INT 19H,然后讀系統(tǒng)磁盤0柱面、0磁頭、1扇區(qū)的主引導(dǎo)記錄（MBR）內(nèi)容到內(nèi)存指定單元0：7C00地址開始的區(qū)域，并執(zhí)行MBR程序段。
 硬盤的主引導(dǎo)記錄（MBR）是不屬于任何一個操作系統(tǒng)的，它先于所有的操作系統(tǒng)而被調(diào)入內(nèi)存，并發(fā)揮作用，然后才將控制權(quán)交給主分區(qū)（活動分區(qū)）內(nèi)的操作系統(tǒng)，并用主分區(qū)信息表來管理硬盤。

MBR程序段的主要功能如下：

        ●檢查硬盤分區(qū)表是否完好。

        ●在分區(qū)表中尋找可引導(dǎo)的“活動”分區(qū)。

        ●多重引導(dǎo)時，提供菜單，用戶可以選擇不同的開機選項這也是多重引導(dǎo)的重要功能
        ●將活動分區(qū)的引導(dǎo)扇區(qū)(Boot Sector)內(nèi)容裝入內(nèi)存。在DOS分區(qū)中，此扇區(qū)內(nèi)容稱為DOS引導(dǎo)記錄（DBR）。

GPT分區(qū)

Globally Unique Identifier Partition TableFormat

一種由基于 Itanium 計算機中的可擴展固件接口 (EFI) 使用的磁盤分區(qū)架構(gòu)。與主啟動記錄 (MBR) 分區(qū)方法相比，GPT 具有更多的優(yōu)點

GUID 分區(qū)表 (GPT) 磁盤分區(qū)樣式支持大卷為 18 EB (exabytes)并且每磁盤最多有 128 個分區(qū)。與 MBR 分區(qū)的磁盤不同，至關(guān)重要的平臺操作數(shù)據(jù)位于分區(qū)，而不是位于非分區(qū)或隱藏扇區(qū)。另外，GPT 分區(qū)磁盤有多余的主要及備份分區(qū)表來提高分區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性。

下面說一下MBR分區(qū)的電腦啟動時的大概流程

電腦的啟動流程

一個操作系統(tǒng), MBR分區(qū)

1.BIOS自檢：打開電腦電源，此時主板通電，ROM里的BIOS運行（此時控制權(quán)還在BIOS，CPU尚未通電），BIOS會對整個電腦的硬件進行自檢。硬件自檢的內(nèi)容主要是看CPU、顯卡、內(nèi)存等是否安裝好或有松動等等。(這個過程在早期的windows 95和windows 98中是可以看到的（如下圖），現(xiàn)在XP后已經(jīng)默認不顯示了)
         在自檢過程中，若出現(xiàn)問題，電腦會報出指定的各種“嘀”聲音，如內(nèi)存沒插好一般會出現(xiàn)“嘀…嘀…”的連續(xù)有間隔的長音，不同的主板對不同的錯誤定義的聲音是不同的

2.將MBR讀入RAM：若主板自檢成功，BIOS根據(jù)用戶指定的啟動順序啟動。大部分都從硬盤啟動。這里以最常見的MBR為例。接下來BIOS將這主引導(dǎo)記錄區(qū)(512字節(jié))讀到內(nèi)存RAM中，將控制權(quán)交給中央CPU，CPU首先檢查扇區(qū)結(jié)束標志已確認引導(dǎo)記錄沒有被破壞。

3.執(zhí)行MBR，選擇活動分區(qū)：接下來執(zhí)行主引導(dǎo)記錄MBR，MBR在分區(qū)表DPT或擴展分區(qū)表中選擇默認的活動分區(qū)。

4.加載活動分區(qū)引導(dǎo)程序：再加載活動分區(qū)的引導(dǎo)程序進一步完成電腦的啟動。(每個分區(qū)都有一個引導(dǎo)扇區(qū)，引導(dǎo)程序就在這個引導(dǎo)扇區(qū)內(nèi))
下圖是C為活動分區(qū)的示意圖。

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