硬盘分区简介

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硬盘相关知识

硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有N个盘片。就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的)。每个盘片的划分规则通常是一样的。这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆在逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。这三个参数即是硬盘的物理参数。我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。

 

硬盘的CHS参数：

          C(Cylinders)：柱面——也就是磁道柱面数也就是磁道数

          H(Heads)：磁头——每个盘片的每个面都有一个读写磁头。

          S(Sector)：扇区

形成的扇区总数为：Heads*Cylinders*Sector

主引导记录(主引导扇区)位于0柱面0磁头1扇区(硬盘的第一扇区)。

硬盘分区实际上是对硬盘的格式化。

分区状态：主分区，扩展分区，非DOS分区。

常见分区格式：FAT12,FAT16,FAT32,NTFS,EXT2,EXT3,EXT4等等。

而MBR，GPT是硬盘格式与FAT12，FAT32有区别的。

FAT，NTFS是描述分区的情况，而MBR，GPT描述的是这个硬盘的情况

 

硬盘的物理结构

MBR分区

MBR，全称为Master Boot Record，即硬盘的主引导记录。

一般将MBR分为广义和狭义两种：广义的MBR包含整个扇区（主引导程序、分区表及分隔标识），也就是上面所说的主引导记录；而狭义的MBR仅指主引导程序而言。通常都指的都是广义。

硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partitiontable）和硬盘有效标志,其值为AA55，存储时低位在前，高位在后，即看上去是55AA。注意：55在低位，AA在高位

它不属于磁盘上的任何分区，因而分区空间内的格式化命令FORMAT. COM不能清除主引导记录的任何信息。

硬盘的引导记录（MBR）是不属于任何一个操作系统，也不能用操作系统提供的磁盘操作命令来读取它。但我们可以用ROM-BIOS中提供的INT13H的2号功能来读出该扇区的内容，也可用软件工具Norton8.0中的DISKEDIT.EXE来读取。

0000-0088	Master Boot Record 主引导程序	主引导 程序
0089-01BD	出错信息数据区	数据区
01BE-01CD	分区项1（16字节）	分区表
01CE-01DD	分区项2（16字节）
01DE-01ED	分区项3（16字节）
01EE-01FD	分区项4（16字节）
01FE	55	结束标志
01FF	AA

具体含义

         ●主引导程序：它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。（每个活动分区都有一个引导程序）
            ●分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH--01FDH,每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4。

            ●结束标志字，偏移地址01FE--01FF的2个字节值为结束标志55AA,如果没有这个标志，操作系统会认为磁盘没有初始化，无法正确加载磁盘的分区。

其中分区项表（16字节）内容及含义

存贮字节位	内容及含义
第1字节	引导标志。80H表示活动分区， 00H表示非活动分区。
第2、3、4字节	本分区的起始磁头号、扇区号、柱面号。其中：    磁头号——第2字节；    扇区号——第3字节的低6位；    柱面号——为第3字节高2位+第4字节8位。
第5字节	分区类型符。     00H——表示该分区未用（即没有指定）；      06H——FAT16基本分区；     0BH——FAT32基本分区；     05H——扩展分区；      07H——NTFS分区；     0FH——（LBA模式）扩展分区（83H为Linux分区等）。
第6、7、8字节	本分区的结束磁头号、扇区号、柱面号。其中：    磁头号——第6字节；    扇区号——第7字节的低6位；    柱面号——第7字节的高2位+第8字节。
第9、10、11、12字节	本分区之前已用了的扇区数。
第13、14、15、16字节	本分区的总扇区(共32位，232*512B=2TB，故最大支持2T分区)

MBR特点：

         ●支持最大卷(分区)为2TB

      ●每个磁盘最多由4个主分区或三个主分区，1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器

启动PC机时，BIOS自检，系统首先对硬件设备进行测试，测试成功后进入自举程序INT 19H,然后读系统磁盘0柱面、0磁头、1扇区的主引导记录（MBR）内容到内存指定单元0：7C00地址开始的区域，并执行MBR程序段。
 硬盘的主引导记录（MBR）是不属于任何一个操作系统的，它先于所有的操作系统而被调入内存，并发挥作用，然后才将控制权交给主分区（活动分区）内的操作系统，并用主分区信息表来管理硬盘。

MBR程序段的主要功能如下：

         ●检查硬盘分区表是否完好。

         ●在分区表中寻找可引导的“活动”分区。

         ●多重引导时，提供菜单，用户可以选择不同的开机选项这也是多重引导的重要功能
         ●将活动分区的引导扇区(Boot Sector)内容装入内存。在DOS分区中，此扇区内容称为DOS引导记录（DBR）。

GPT分区

Globally Unique Identifier Partition TableFormat

一种由基于 Itanium计算机中的可扩展固件接口 (EFI)使用的磁盘分区架构。与主启动记录 (MBR)分区方法相比，GPT具有更多的优点

 

GUID分区表 (GPT)磁盘分区样式支持最大卷为 18 EB (exabytes)并且每磁盘最多有 128个分区。与 MBR分区的磁盘不同，至关重要的平台操作数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT分区磁盘有多余的主要及备份分区表来提高分区数据结构的完整性。

下面说一下MBR分区的电脑启动时的大概流程

电脑的启动流程

一个操作系统, MBR分区

1.BIOS自检：打开电脑电源，此时主板通电，ROM里的BIOS运行（此时控制权还在BIOS，CPU尚未通电），BIOS会对整个电脑的硬件进行自检。硬件自检的内容主要是看CPU、显卡、内存等是否安装好或有松动等等。(这个过程在早期的windows 95和windows 98中是可以看到的（如下图），现在XP后已经默认不显示了)
         在自检过程中，若出现问题，电脑会报出指定的各种“嘀”声音，如内存没插好一般会出现“嘀…嘀…”的连续有间隔的长音，不同的主板对不同的错误定义的声音是不同的

2.将MBR读入RAM：若主板自检成功，BIOS根据用户指定的启动顺序启动。大部分都从硬盘启动。这里以最常见的MBR为例。接下来BIOS将这主引导记录区(512字节)读到内存RAM中，将控制权交给中央CPU，CPU首先检查扇区结束标志已确认引导记录没有被破坏。

3.执行MBR，选择活动分区：接下来执行主引导记录MBR，MBR在分区表DPT或扩展分区表中选择默认的活动分区。

4.加载活动分区引导程序：再加载活动分区的引导程序进一步完成电脑的启动。(每个分区都有一个引导扇区，引导程序就在这个引导扇区内)
下图是C为活动分区的示意图。

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