硬盤分區簡介

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硬盤相關知識

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(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定規則編號為1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector個扇區。這三個參數即是硬盤的物理參數。我們下面的很多實踐需要深刻理解這三個參數的意義。

硬盤的CHS參數：

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

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

         S(Sector)：扇區

形成的扇區總數為：Heads*Cylinders*Sector

主引導記錄(主引導扇區)位于0柱面0磁頭1扇區(硬盤的第一扇區)。

硬盤分區實際上是對硬盤的格式化。

分區狀態：主分區，擴展分區，非DOS分區。

常見分區格式：FAT12,FAT16,FAT32,NTFS,EXT2,EXT3,EXT4等等。

而MBR，GPT是硬盤格式與FAT12，FAT32有區別的。

FAT，NTFS是描述分區的情況，而MBR，GPT描述的是這個硬盤的情況

硬盤的物理結構

MBR分區

MBR，全稱為Master Boot Record，即硬盤的主引導記錄。

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

硬盤的0柱面、0磁頭、1扇區稱為主引導扇區（也叫主引導記錄MBR）。它由三個部分組成，主引導程序、硬盤分區表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，因而分區空間內的格式化命令FORMAT. COM不能清除主引導記錄的任何信息。

硬盤的引導記錄（MBR）是不屬于任何一個操作系統，也不能用操作系統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的內容，也可用軟件工具Norton8.0中的DISKEDIT.EXE來讀取。

0000-0088	Master Boot Record 主引導程序	主引導 程序
0089-01BD	出錯信息數據區	數據區
01BE-01CD	分區項1（16字節）	分區表
01CE-01DD	分區項2（16字節）
01DE-01ED	分區項3（16字節）
01EE-01FD	分區項4（16字節）
01FE	55	結束標志
01FF	AA

具體含義

         ●主引導程序：它負責從活動分區中裝載，并運行系統引導程序。（每個活動分區都有一個引導程序）
            ●分區表（DPT,Disk Partition Table）含4個分區項，偏移地址01BEH--01FDH,每個分區表項長16個字節，共64字節為分區項1、分區項2、分區項3、分區項4。

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

其中分區項表（16字節）內容及含義

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

MBR特點：

●支持大卷(分區)為2TB

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

啟動PC機時，BIOS自檢，系統首先對硬件設備進行測試，測試成功后進入自舉程序INT 19H,然后讀系統磁盤0柱面、0磁頭、1扇區的主引導記錄（MBR）內容到內存指定單元0：7C00地址開始的區域，并執行MBR程序段。
 硬盤的主引導記錄（MBR）是不屬于任何一個操作系統的，它先于所有的操作系統而被調入內存，并發揮作用，然后才將控制權交給主分區（活動分區）內的操作系統，并用主分區信息表來管理硬盤。

MBR程序段的主要功能如下：

        ●檢查硬盤分區表是否完好。

        ●在分區表中尋找可引導的“活動”分區。

        ●多重引導時，提供菜單，用戶可以選擇不同的開機選項這也是多重引導的重要功能
        ●將活動分區的引導扇區(Boot Sector)內容裝入內存。在DOS分區中，此扇區內容稱為DOS引導記錄（DBR）。

GPT分區

Globally Unique Identifier Partition TableFormat

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

GUID 分區表 (GPT) 磁盤分區樣式支持大卷為 18 EB (exabytes)并且每磁盤最多有 128 個分區。與 MBR 分區的磁盤不同，至關重要的平臺操作數據位于分區，而不是位于非分區或隱藏扇區。另外，GPT 分區磁盤有多余的主要及備份分區表來提高分區數據結構的完整性。

下面說一下MBR分區的電腦啟動時的大概流程

電腦的啟動流程

一個操作系統, MBR分區

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。硬件自檢的內容主要是看CPU、顯卡、內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），現在XP后已經默認不顯示了)
         在自檢過程中，若出現問題，電腦會報出指定的各種“嘀”聲音，如內存沒插好一般會出現“嘀…嘀…”的連續有間隔的長音，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將這主引導記錄區(512字節)讀到內存RAM中，將控制權交給中央CPU，CPU首先檢查扇區結束標志已確認引導記錄沒有被破壞。

3.執行MBR，選擇活動分區：接下來執行主引導記錄MBR，MBR在分區表DPT或擴展分區表中選擇默認的活動分區。

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

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