硬盘的主引导扇区，分区表，MBR、DPT、BPB

硬盘的主引导扇区，分区表和分区引导扇区（MBR，DPT，DBR，BPB）是重要参数，在计算机BIOS自检后整个计算机操作期间都需要检查这些重要参数完成并且在操作系统开始引导系统之前，硬盘主引导扇区，分区表，分区引导扇区（MBR，DPT，DBR，BPB）参数错误可能会导致系统无法启动或存储的数据丢失，本文我们介绍硬盘的主引导扇区，分区表，分区引导扇区的详细信息（MBR，DPT，DBR，BPB）。硬盘的0柱面，0磁头和1扇区称为主引导扇区（也称为主引导记录MBR）。该记录占用512个字节。当硬盘启动时，它用于将系统控制权转移给指定的用户。在分区表中注册了一个特定的操作系统分区。在对硬盘进行分区时，MBR的内容由分区软件（例如FDISK）写入扇区。 MBR不属于任何操作系统，并且不会随操作系统而变化。即使它们不同，MBR也不会承载操作系统的性质。 ，具有公共指导的特点。但是，在安装某些多启动功能软件或LINUX LILO时可以重写它。它先传输到所有操作系统的内存和功能中，然后将控制权传输到活动主分区中的操作系统（如下图所示）。 MBR由三部分组成：1.主引导程序代码，占446个字节2。硬盘分区表DPT，占64个字节3。主引导扇区结束标志AA55H 一、硬盘的主引导程序代码从偏移量0000H到偏移量01BDH的末尾为446字节。主引导程序代码包括一小部分执行代码。

启动PC时，系统首先测试硬件设备，然后在成功后进入引导加载程序INT 19H；然后将系统磁盘0柱面，0磁头和主引导扇区MBR的1个扇区的内容读取到内存规范单元0：从7C00的第一个地址开始的区域，并执行MBR程序段。主引导代码实现以下功能：1.扫描分区表以找到活动分区； 2。查找活动分区的起始扇区； 3. 3.将活动分区的引导扇区读入内存； 4.执行引导扇区的操作代码。如果主引导代码无法完成这些功能，则系统将显示以下错误消息：无效的分区表加载操作系统时出错缺少操作系统二、硬盘分区表DPT是从偏移量01BEH到偏移量01FDH的64个字节（以下内容）数字 ）;硬盘分区表分为四个小部分，每个小部分代表一个分区的信息，占16个字节。在这里我们可以看到为什么硬盘的分区总数不能大于4。活动分区的数量不能大于3，扩展分区的数量不能大于1，当前活动的分区数量不能大于1。分区必须小于或等于1。分区表每个分区的第0个字节是引导标志。当其值为80H时，表示该分区当前处于活动状态并且可以启动。值为00H时，表示该分区不可引导。

第4个字节是分区类型（如下图所示）。每个分区的第一个到第三个字节是该分区的起始地址。第一个字节是起始头编号（面部编号）；第二字节的低6位是起始扇区号，高2位是起始柱面号的高2位； 3个字节为起始位柱面号的低8位。因此，该分区的起始柱面编号由10位二进制数表示，最大值为2 ^ 10 =1024。由于逻辑柱面编号从0开始，因此最大显示柱面编号为1023。由6位二进制数表示的扇区号将不超过2 ^ 6-1 = 63;用8位二进制数表示的头号将不超过2 ^ 8-1 =255。每个分区的第5至第7个字节表示分区的结束地址，并且每个字节的定义与第一个相同到第3个字节。这里我们假设一个极端的情况：如果将第5到第7个字节的所有二进制位都设置为1，则将获得可以由柱面号，磁头号和扇区号表示的最大值，并且最大绝对风扇获得。区号是：1024×256×63 = 16,515,072。该扇区之前的所有物理扇区中包含的字节数为：16,515,072×512Bytes≈8. 46GB。可以看出，为什么硬盘的容量设计有一个8. 4GB的文件，分区表的每个分区的第一至​​第三字节和第五至第七字节的数据结构不再满足要求。大于8. 46GB对大容量硬盘的需求。

考虑到向后兼容性的需要，从DOS时始，业界尚未提议对以此方式定义的硬盘分区表进行更改。否则，更改将涉及太多领域，这将导致硬件和软件开发方面的差距。被业界和用户所接受。硬盘制造商要解决此问题的解决方案是定义新的INT 13服务扩展标准。新的INT 13服务扩展标准不再使用操作系统寄存器来传输硬盘寻址参数，而是使用存储在操作系统内存中的地址包。地址包保存64位LBA地址。如果硬盘支持LBA寻址，则低28位将直接传输到ATA接口。如果不是，则操作系统将首先将LBA地址转换为CHS地址，然后将其传输到ATA接口。 。这样，基于ATA总线的CHS寻址的最大容量为13 6. 9 GB，而LBA寻址的最大容量为13 7. 4GB。新的硬盘传输规范ATA 133将可用的寄存器空间从28位增加到48位，以支持更大的硬盘。分区表每个分区的第8到第11个字节指示该分区的起始相对扇区号（即，该扇区之前的绝对扇区数），高位在右，低位在左第十二到第十五字节该字节表示分区实际占用的扇区数，高位在右，低位在左。分区表数据结构的表达式与机器中数据的实际存储方法一致，即低位在前。高位在后面。

因此，当进行从十六进制到十进制的数字转换时，该字段中的十六进制数字需要翻转并以字节为单位进行调整。 4个字节最多可以表示2 ^ 32个扇区。即2TB = 2048GB。在对系统进行分区时，每个分区都不允许跨圆柱，也就是说，所有分区都基于圆柱。这就是所谓的分区粒度。在不超过8. 4GB的分区上，C / H / S表示方法和扇区数表示方法表示相同的分区大小。超过8. 4GB的/ H / S / C通常填充为FEH / FFH / FFH，即C / H / S可以表示的最大值；有时，它会填充有一个面向1024的圆柱体的模具。但是，这几个字节到底是什么并不重要。扩展分区中的每个逻辑驱动器都有一个类似于MBR的扩展启动记录（Extended Boot Record，EBR）（如下图所示）。扩展引导记录包括扩展分区表和扇区结束标记55AA。逻辑驱动器中的引导扇区通常位于相对扇区32或63中。如果磁盘上没有扩展分区，则将没有扩展引导记录和逻辑驱动器。第一个逻辑驱动器的扩展分区表中的第一项指向其自己的引导扇区；第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。如果没有其他逻辑驱动器，则不会使用第二项。记录为一系列零。

如果存在其他逻辑驱动器，则第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第一项将指向其自己的引导扇区，第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第二项将指向该逻辑器。下一个逻辑驱动器的EBR。扩展分区表的第三和第四项将永远不会被使用。扩展分区表条目中的相对扇区数是从扩展分区的起始扇区到逻辑驱动器中第一个扇区的扇区数。占用的扇区数是指组成逻辑驱动器的扇区数。有时，磁盘末尾会有剩余空间。由于分区是基于1个柱面的容量作为分区粒度的，因此，如果磁盘总空间不是柱面的整数，则不足以容纳一个柱面的剩余空间就是剩余空间。 ，这部分空间不参与分区，因此通常不可用。 三、主引导扇区的最后两个字节（偏移1FEH和偏移1FFH），其值为AA55H，表示该扇区是有效的引导扇区，可用于引导硬盘系统。分区引导扇区DBR（DOS BOOT RECORD）是通过FORMAT高级格式化命令写入该扇区的内容； DBR是硬盘的MBR加载的程序段。 DBR加载到内存中后，它开始执行引导程序段，其主要功能是完成操作系统的引导并控制操作系统。每个分区都有一个引导扇区，但是只有设置为活动分区的DBR才会由MBR加载到内存中以运行。

DBR主要由以下部分组成：1.跳转指令，该跳转指令占用3个字节，将跳转到引导代码。 2.制造商ID和DOS版本号，此部分共占8个字节。 3. BPB（BIOS参数块，BIOS参数块）。 4.操作系统启动程序。 5.结束符字，结束符占用2个字节，其值为AA55DBR。除第五部分的结尾符号词外，其余4部分中的内容均未定义，并且内容将遵循所使用的格式。硬盘的操作系统版本和逻辑磁盘参数会更改。 一、为了使加载文件的操作更加灵活，FAT32分区的引导扇区以及FAT32文件系统采用“活动” FDT表，同时考虑了引导代码的数量并保持适当的余量为了将来的发展，FAT32文件系统分区引导扇区占用6个扇区，仅前3个扇区用作系统分区引导扇区，其余3个扇区暂时保留。分区引导扇区在操作系统的启动以及对磁盘文件的访问中起着至关重要的作用。引导程序代码的损坏将导致操作系统无法正常启动，并且磁盘读取和写入参数的损坏将导致磁盘上存储的文件无法正常工作。读和写。由于分区引导扇区的重要性，FAT32文件系统在第一个分区引导扇区的6个扇区之后的6个扇区中保留了分区引导扇区的备份。操作系统可以在启动期间执行两个分区的备份。比较引导扇区，以选择正确的引导扇区来引导系统。

由于在磁盘正常运行期间系统将不再修改引导扇区程序和数据，因此损坏备份分区的引导扇区的可能性很小。分区引导扇区的第一个扇区（图六）中的前三个字节是跳转指令，其后是8字节的OEM ID（制造商ID）和版本号，其后是缩写的BPB的BIOS参数块（BIOS参数块） ）。对于FAT32，每个部分的含义如下：从偏移量0x5A开始的数据是操作系统引导代码，由从偏移量0x00开始的跳转指令指出。操作系统和不同的引导方法。扇区的最后两个字节存储DBR有效标志，其值为0x55AA。对于其他值，系统将不执行DBR。相关命令：分区引导扇区的第二个扇区用作一个文件系统相关参数，用于存储标识扇区（下图），除了保存该扇区的标识信息（RraA（00H）和rrAa（1E4H））外，它的偏移地址1E8H还可以存储文件syst em相关信息。其中，扇区偏移地址1E8H〜1EBH的4个字节存储逻辑磁盘中未使用簇的数量，通常用于快速计算逻辑磁盘的剩余空间（典型的操作是“可用磁盘空间”参数（在资源管理器的状态栏上列出），并且1ECH〜1EFH 4个字节给出了逻辑磁盘中可以分配给该文件的下一个可用集群号，因此操作系统可以直接获取剩余的磁盘空间和集群无需访问FAT表即可分配的数字。

分区引导扇区的第三个扇区存储引导扇区后半部分的程序代码以引导系统（下图）。 二、 NTFS分区引导扇区对于NTFS分区，分区引导扇区DBR仅占用一个扇区（下面），并且在分区的最后一个扇区中进行备份。 NTFS引导扇区也很完整引导并定义分区参数。 NTFS分区的启动扇区不足以进行分区。它要求MFT中的系统记录（例如$ MFT）是正常的，才能正常访问该分区。下表显示了它的BPB参数：

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