Введение в структуру магнитного диска

Структура магнитного диска. Дисковые утилиты.

1. Структура магнитного диска

2. Процесс загрузки ОС (кратко, первоначальные шаги)

3. Дисковые утилиты

· для разбиения диска на разделы (FDISK, Partiton Magic и др)

· для просмотра и редактирования содержимого разделов (DiskEdit)

· менеджеры загрузки

Информация на магнитных дисках размещается и передается блоками, которые называются секторами. Секторы расположены на дорожках диска (концентрические окружности).

Группа дорожек одного радиуса образует цилиндр.

Современные жесткие диски могут иметь несколько десятков тысяч цилиндров, на поверхности дискеты всего 80 цилиндров (дорожек).

Каждый сектор состоит из поля данных и поля служебной информации, ограничивающей и идентифицирующей его. (Самостоятельное изучение – см. студенческий реферат «Физическая структура магнитного диска»)

В большинстве ОС размер сектора выбирается равным 512 байт.

Физический адрес сектора на диске определяется триадой [c-h-s], где c - номер цилиндра (cylinder), h - номер рабочей поверхности диска (магнитной головки, head), s - номер сектора на дорожке (sector).

В самом первом секторе на винчестере (по физическому адресу [0-0-1]) располагается главный загрузочный сектор.

В главном загрузочном секторе содержится главная загрузочная запись винчестера - Master Boot Record (MBR).

Формирование главной загрузочной записи происходит во время первоначальной установки компьютера и разделения его жесткого диска на разделы (логические диски).

!

MBR обычно не зависит от ОС (на платформе Intel она используется для запуска любой из ОС).

Главная загрузочная запись - MBR - состоит из

· выполняемого кода - программы начальной загрузки (внесистемный загрузчик -

non-system bootstrap)

· и таблицы разделов, или таблицы разбиения диска (Disk Partition Table).

Главный загрузочный сектор заканчивается специальной сигнатурой АА55h (2 байта).

По наличию этой сигнатуры BIOS проверяет, что первый сектор был загружен успешно.

Сигнатура выбрана не случайно. Ее успешная проверка позволяет установить, что все линии передачи данных могут передавать и нули, и единицы.

Программа начальной загрузки предназначена для анализа (сканирования) таблицы разделов, выбора активного (Bootable) раздела, считывания в ОП загрузочной записи активного раздела (Boot Record) и передачи ему управления. 446 байт.

Жесткий диск может быть разбит на несколько разделов, которые в принципе затем могут использоваться либо одной, либо различными ОС.

!

Итак.

На каждом разделе может быть организована своя файловая система.

Разделы диска могут быть двух типов:

· primary (первичный, простейший);

· extended (расширенный).

На диске обязательно должен быть по крайней мере один первичный раздел. Максимальное число первичных разделов равно 4. Если их несколько, то только один может быть активным. (Остальные для систем, использующих спецификации DOS, являются невидимыми.)

На одном жестком диске может быть только один расширенный раздел, который, в свою очередь, может быть разделен на большое количество подразделов - логических дисков.

Таким образом, расширенный раздел предназначен для увеличения количества разделов (>4, позволенных форматом MBR).

! Расширенный раздел не может быть активным.

Схема разделения жесткого диска на разделы (FAT)

В MS-DOS в первичном разделе может быть сформирован только один логический диск, а в расширенном - любое их количество.

Расширенный раздел DOS содержит вторичную запись MBR (secondary MBR, SMBR), в состав которой вместо таблицы разделов (остальные нули!) входит аналогичная таблица логического диска (LDT, logical disk table). Таблица LDT содержит 2 элемента (вместо 4). Первый описывает размещение и характеристики раздела (код 1 или 4), содержащего единственный логический диск, второй - указывает на следующую запись SMBR или содержит 0 в поле кода - означает последний логический диск.

Т.е. перед каждым логическим диском расположена SMBR.

Таким образом, если в расширенном разделе DOS создано К логических дисков, то он содержит К экземпляров SMBR, связанных в список. Каждый элемент этого списка описывает соответствующий логический диск и ссылается на следующий элемент списка.

В DiskEdit посмотреть SMBR - указать физический адрес, взятый из Partiton Table. Формат тот же, поэтому по смещ 1BEh располагается LDT. Можно просмотреть в форматном просмотре as Partition Table и найти физический адрес следующего.

! для DOS - в первичном разделе может быть создан один логический диск, в расширенном - несколько.

! Итак,расширенный раздел отличается от первичного еще и тем, что перед ним расположен сектор, содержащий таблицу LDT.

Таблица разделов содержит сведения о положении и характеристиках имеющихся на винчестере разделов. Она располагается в MBR по смещению Оx1ВЕ и занимает 64 байта.

Для описания каждого раздела отводится по 16 байт (16 * 4 = 64).

Рассмотрим формат элемента таблицы разделов.

Назначение	Длина в байтах	Замечания
Флаг активности раздела		0 - не активен; 128 (80h) - активен
Номер головки начала раздела
№ дорожки №сектора Номер сектора и номер цилиндра загрузочного сектора раздела		15 6 5 0
Кодовый идентификатор ОС (System ID) 1 или 4 - первичный раздел DOS 5 - расширенный раздел		Указывает на принадлежность к той или иной ОС и установке на нем соответствующей файловой системы
Номер конца головки раздела
Номер сектора и номер цилиндра последнего сектора раздела
Относительный номер сектора начала раздела		*** см. ниже
Размер раздела в секторах

*** Относительный номер 0 соответствует [0-0-1]. При увеличении относительного номера сектора вначале увеличивается № сектора, затем № головки, затем № дорожки Þ относительный номер сектора можно вычислить по формуле

Rsec = (Cyl*Sect*Head) + (Head*Sect) + (Sect-1), где Sect - №сектора на дорожке, Cyl - №дорожки, Head - № головки.

Процесс загрузки ОС (кратко)

Сразу после того, как включается питание компьютера, начинает работать процедура проверки POST (Power On Self Test). В ходе проверки определяется конфигурация компьютера, проверяется работоспособность основных подсистем. Процедура POST записана в микросхеме постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), расположенного на системной плате компьютера. Часто ее называют системным загрузчиком.

Процедура начальной загрузки вызывается как программной прерывание (BIOS INT 19h).

Затем из CMOS-памяти считываются значения текущей даты и времени, конфигурация дисковой подсистемы.

Затем процедура определяет первое готовое устройство из списка разрешенных и доступных (гибкий или жесткий диск, CD-ROM, сетевой адаптер или другое устройство) и пытается загрузить с него в ОП главную программу загрузчик.

Необходимо заметить, что почти все современные системные платы и версии программы Setup позволяют изменить порядок загрузки компьютера.

Для жесткого диска - это программа-загрузчик из MBR. Повторим, что она анализирует таблицу разбиения диска, выбирает активный (Bootable) раздел и считывает загрузочную запись активного раздела (Boot Record). Эта (system bootstrap) загрузочная запись продолжает загрузку операционной системы. Она заключается просто в считывании с

диска необходимых файлов операционной системы и передачи им управления.

Заметим, что в случае загрузки с гибкого диска - программа-загрузчик, записанная в загрузочном секторе дискеты, аналогична загрузочной записи активного раздела. Таким образом, при загрузке с дискеты опускается этап анализа таблицы разбиения и поиска активного раздела.

Дата добавления: 2014-01-11