- Сообщения
- 8,426
- Реакции
- 5,441
Навел красоту по этой статье:
Какой бы продвинутой ни была операционная система, ее загрузка невозможна без наличия двух секторов на жестком диске, которые содержат код, необходимый для запуска любой операционной системы. Первый сектор называется Master Boot Record (MBR); он всегда располагается по адресу: сектор 1/цилиндр 0/головка1 и является самым первым сектором жесткого диска. Вторым важнейшим сектором является Boot Sector (загрузочный сектор), расположенный в первом секторе каждого тома.
Master Boot Record
Master Boot Record является самой важной структурой диска; этот сектор создается при разбиении диска на разделы. В секторе MBR расположены небольшой код, называемый Master Boot Code, а также сигнатура диска и таблица разделов. В конце сектора MBR располагается двухбайтовая структура, указывающая на конец сектора. Она имеет значение 0x55AA. Сигнатура диска — это уникальное число, расположенное по смещению 0x01B8 и позволяющее операционной системе однозначно определить данный диск.
Код, находящийся в секторе MBR, выполняет следующие действия:
Если эти функции по какой-то причине не удается завершить, то выдается одно из следующих системных сообщений об ошибке:
Отметим, что для гибких дисков не существует понятия MBR. Загрузочным сектором является первый сектор на диске. Также следует помнить, что каждый жесткий диск содержит сектор MBR, но загрузочный код используется только на дисках, имеющих активный первичный раздел.
Таблица разделов
Таблица разделов — это 64-байтовая структура, используемая для определения типа и местоположения разделов на жестком диске. Содержимое данной структуры унифицировано и не зависит от операционной системы. Информация о каждом разделе занимает 16 байт — таким образом, на диске может быть не более четырех разделов.
Информация о каждом разделе начинается с определенного смещения от начала сектора, , как показано в табл. 1.
Раздел 2|0x01CE|(462)
Раздел 3|0x01DE|(478)
Раздел 4|0x01EE|(494)
На рис. 1 показано примерное содержимое таблицы разделов для диска с двумя разделами. Информация о несуществующих разделах представлена в виде нулей.
рис. 1
В табл. 2 показаны значения полей в записи о разделе. Приведенные примерные значения относятся к первому разделу (см. рис. 1) . Значения Byte Offset соответствуют первому разделу в таблице разделов.
0x01BF| 1 байт| 0x01| Начальная головка (Starting Head)
0x01C0| 6 бит| 0x01| Начальный сектор (Starting Sector) — используются биты 0-5. Биты 6 и 7 используются следующим полем
0x01C1| 10 бит| 0x00| Начальный цилиндр (Starting Cylinder) — 10-битовое число с максимальным значением 1023
0x01C2| 1 байт| 0x07| Идентификатор системы (System ID) — определяет тип тома
0x01C3| 1 байт| 0xFE| Конечная головка (Ending Head)
0x01C4| 6 бит| 0xBF| Конечный сектор (Ending Sector) — используются биты 0-5. Биты 6 и 7 используются следующим полем
0x01C5| 10 бит| 0x09| Конечный цилиндр (Ending Cylinder) — 10-битовое число с максимальным значением 1023
0x01C6| Двойное слово| 0x3F000000| Относительные сектора (Relative Sectors) — смещение от начала диска до начала тома, выраженное в числе секторов
0x01CA| Двойное слово| 0x4BF57F00| Общее число секторов (Total Sectors) — число секторов в данном томе
После того как мы ознакомились с устройством записи о разделе, более подробно рассмотрим некоторые из полей этой записи.
Поле Boot Indicator
Первый элемент таблицы разделов, поле Boot Indicator, указывает, является ли том активным разделом. Напоминаем, что только первичный раздел диска может быть активным. Имеется возможность установки различных операционных систем и различных файловых систем на различных томах. Используя утилиты типа FDISK (MS-DOS), Disk Management (Windows 2000) или утилиты сторонних производителей, можно активизировать первичный раздел и установить соответствующее значение данного поля.
Поле System ID
Это поле содержит идентификатор системы и указывает, какая файловая система — FAT16, FAT32 или NTFS — использовалась для форматирования тома, а также позволяет узнать некоторые характеристики файловой системы. Кроме того, данное поле показывает, существует ли на диске расширенный раздел (extended partition). Возможные значения поля System ID показаны в табл. 3.
0x04| Раздел или логический диск FAT16. Том имеет от 32 680 до 65 535 секторов, или размер от 16 до 33 Мбайт
0x05| Расширенный раздел
0x06| Раздел или логический диск BIGDOS FAT16. Размер от 33 Мбайт до 4 Гбайт
0x07| Раздел или логический диск NTFS. Installable File System
0x0B| Раздел FAT32 или логический диск
0x0C| Раздел FAT32 или логический диск с использованием расширений BIOS INT 13h
0x0E |Раздел BIGDOS FAT16 или логический диск с использованием расширений BIOS INT 13h
0x0F| Расширенный раздел, использующий расширения BIOS INT 13h
0x12| EISA-раздел
0x42 |Том динамического диска (Windows 2000)
Отметим, что под управлением MS-DOS доступны только тома с полем System ID, которое равно 0x01, 0x04, 0x05 или 0x06. Но тома с другим System ID этого поля могут быть удалены с помощью утилиты FDISK.
Поля Cylinder, Head и Sector
Поля Starting Cylinder, Ending Cylinder, Starting Head, Ending Head, Starting Sector и Ending Sector (общее название — CHS) являются дополнительными элементами таблицы разделов. Загрузочный код использует значения этих полей для нахождения загрузочного сектора и его активизации. Поля Starting CHS неактивных разделов указывают на загрузочные сектора первичных разделов и на расширенный загрузочный сектор первого логического диска в расширенном разделе.
На рис. 2 показаны Master Boot Record (содержащий код, таблицу разделов и сигнатуру) и загрузочные сектора для диска с четырьмя разделами.
рис. 2
Поле Ending Cylinder в таблице разделов имеет размер 10 бит и позволяет описывать цилиндры с номерами от 0 до 1023. Поля Starting Head и Ending Head имеют размер 1 бит и могут содержать номера головок от 0 до 255. Так как поля Starting Sector и Ending Sector занимают по 6 бит, они могут содержать значения от 0 до 63. Поскольку нумерация секторов начинается с 1 (а не с 0, как для других полей), то максимальное число секторов на дорожке равно 63.
При низкоуровневом форматировании для всех дисков задается стандартный размер сектора 512 байт, поэтому максимальный размер диска, описываемый в таблице разделов, может быть вычислен следующим образом:
Используя максимально допустимые значения этих величин, мы получаем:
Таким образом, без использования расширений INT 13h, известных под названием Logical Block Addressing (LBA), размер активного первичного раздела не может превышать 7,8 Гбайт независимо от используемой файловой системы.
Максимальный размер тома под FAT16 зависит от геометрии диска и максимальных значений в таблице разделов. Возможные значения при использовании и отсутствии LBA показаны в табл. 4. Число цилиндров в обоих случаях равно 1024 (0-1023). В том случае, когда первичный раздел или логическое устройство занимает область далее 1023-го цилиндра, все поля таблицы разделов будут иметь максимально допустимые значения.
Разрешен| 255| 63| 4 Гбайт
Чтобы обойти описанное выше ограничение в 7,8 Гбайт, в Windows 2000 игнорируются значения полей Starting Sector и Ending Sector — вместо этого используются значения полей Relative Sectors и Total Sectors.
Поля Relative Sectors и Total Sectors
Поле Relative Sectors содержит смещение от начала диска до начала тома, выраженное в числе секторов. Поле Total Sectors указывает общее число секторов в томе.
Используя значения двух этих полей (которые вместе являются 32-битовым числом), мы получаем дополнительные 8 бит для хранения общего числа секторов по сравнению с описанной выше схемой CHS. В этом случае число секторов может быть представлено как 232. При использовании стандартного размера сектора (512 байт) и 32-битового представления числа секторов максимальный объем раздела ограничивается числом 2 Тбайт (или 2 199 023 255 552 байт). Такая схема используется только в Windows 2000 с файловыми системами NTFS и FAT32.
Отметим, что при создании разделов под управлением Windows 2000 корректные данные заносятся и в поля Starting Cylinder, Ending Cylinder, Starting Head, Ending Head, Starting Sector и Ending Sector. Это позволяет обеспечить совместимость с MS-DOS, Windows 95 и Windows 98, а также с функциями INT 13h, используемыми BIOS при загрузке компьютера.
Расширенная загрузочная запись
Расширенная загрузочная запись (Extended Boot Record, EBR) состоит из расширенной таблицы разделов и сигнатуры — двухбайтовой структуры, имеющей значение 0x55AA. Расширенная загрузочная запись существует для каждого логического устройства в расширенном разделе. Она содержит информацию о первой стороне первого цилиндра для каждого логического устройства. Загрузочный сектор логического диска обычно располагается в относительных секторах с номером 32 либо 63. Если на диске нет расширенного раздела, то нет расширенной загрузочной записи и нет логических устройств.
Первый элемент расширенной таблицы разделов для первого логического устройства указывает на его загрузочный сектор, второй элемент — на EBR следующего логического устройства. Если следующего логического устройства не существует, то и второй элемент не используется — он содержит набор нулей. Третий и четвертый элементы расширенной таблицы разделов не используются.
На рис. 3 показано, как устроена расширенная загрузочная запись. Показаны три логических устройства в расширенном разделе.
рис. 3
За исключением последнего логического устройства в расширенном разделе (см. рис. 3), формат расширенной таблицы разделов, описанный в табл. 5, повторяется для каждого логического устройства: первый элемент описывает загрузочный сектор логического устройства, второй элемент указывает на следующую расширенную загрузочную запись. Для последнего логического устройства элементы со второго по четвертый не используются.
Второй элемент| Информация о следующем логическом устройстве в расширенном разделе, включая адрес сектора, содержащего EBR для следующего логического устройства. Это поле не используется, если нет следующих логических устройств
Третий элемент| Не используется
Четвертый элемент| Не используется
Поля каждого элемента в расширенной таблице разделов аналогичны полям обычной таблицы разделов, описанной выше.
Поле Relative Sectors в расширенной таблице разделов указывает в байтах смещение от начала расширенного раздела до первого сектора логического устройства. Число в поле Total Sectors позволяет узнать число секторов, отведенных под логическое устройство. Значение поля Total Sectors равно числу секторов от начала загрузочного сектора до конца логического раздела.
Ввиду исключительной важности информации, хранимой в секторах MBR и EBR, рекомендуется периодически проверять диск с помощью соответствующих утилит и создавать резервные копии данных.
Boot Sector
Загрузочный сектор, расположенный в секторе 1 каждого тома, является структурой, обеспечивающей запуск компьютера. В этом секторе содержатся исполняемый код и данные, которые требует этот код, включая информацию о файловой системе, используемой на данном томе. Загрузочный сектор создается при форматировании тома. В конце загрузочного сектора размещается двухбайтовая структура, называемая маркером конца сектора. Эта структура всегда содержит значение 0x55AA.
На компьютерах, работающих под управлением Windows 2000, загрузочный сектор активного раздела загружается в память и вызывает загрузчик операционной системы — NTLDR, который выполняет все необходимые действия по загрузке Windows 2000.
В Windows 2000 загрузочный сектор содержит следующие элементы:
Отметим, что загрузочные сектора для NTFS, FAT16 и FAT32 отформатированы иным образом.
Структура BPB содержит физические параметры тома, расширенная структура BPB начинается сразу же после стандартной BPB. Длина структуры BPB и содержащаяся в ней информация зависят от типа загрузочного сектора — NTFS, FAT16 или FAT32.
Информация, хранимая в BPB и расширенной структуре BPB, используется драйверами устройств для чтения и конфигурации томов.
Сразу же за расширенной структурой BPB следует загрузочный код.
Процесс загрузки
Процесс загрузки компьютера состоит из следующих основных шагов:
Если загрузочным устройством является жесткий диск, то BIOS загружает MBR. Располагаемый в MBR код загружает загрузочный сектор активного раздела и передает управление по тому адресу, куда загружен этот сектор. На компьютерах с Windows 2000 исполняемый код в загрузочном секторе находит файл NTLDR, загружает его в память и передает ему управление.
Если в дисководе A находится диск, то BIOS загружает первый сектор (загрузочный сектор) этого диска в память. Если диск является загрузочным (содержит базовые файлы операционной системы), загрузочный сектор загружается в память и использует код для передачи управления файлу IO.SYS — базовому файлу операционной системы MS-DOS. Если диск не является загрузочным, исполняемый код в загрузочном секторе выдает следующее сообщение:
Начальный процесс загрузки не зависит от формата диска и от операционной системы. Уникальные характеристики операционной и файловой систем используются уже после того, как начинается выполнение кода из загрузочного сектора.
Виды загрузочных секторов
Как мы уже знаем, MBR передает управление загрузочному сектору. Поэтому первые три байта данного сектора должны содержать допустимую инструкцию для центрального процессора. Этой инструкцией является инструкция перехода, перенаправляющая выполнение кода. За инструкцией JMP следует 8-байтовый идентификатор производителя (OEM ID) — строка, описывающая название и номер версии операционной системы, использовавшейся для форматирования тома.
Для сохранения совместимости с MS-DOS Windows 2000 записывает идентификатор «MSDOS5.0» для файловых систем FAT16 и FAT32. Для файловой системы NTFS идентификатор содержит символы «NTFS».
Windows 95 использует идентификатор «MSWIN4.0», а Windows 95 OSR2 и Windows 98 — идентификатор «MSWIN4.1».
Сразу же за идентификатором производителя следует структура данных, называемая BIOS Parameter Block (BPB). В ней содержится информация, необходимая для обнаружения файла NTLDR. Поскольку BPB обычно располагается по одному и тому же смещению, то стандартные параметры легко обнаруживаются. Так как инструкция JMP обходит структуру BPB, ее размер может быть увеличен в будущем, если здесь потребуется хранить какую-либо дополнительную информацию.
Теперь давайте рассмотрим, как выглядят загрузочные сектора для трех основных файловых систем — FAT16, FAT32 и NTFS.
Загрузочный сектор FAT16
В табл. 6 приведено описание загрузочного сектора для файловой системы FAT16.
0x03| 2 x LONG| OEM ID
0x0B| 25 байт| BPB
0x24| 26 байт| Расширенный BPB
0x3E| 448 байт| Загрузочный код
0x01FE| 2 байт| Маркер конца сектора (0x55AA)
На конкретном примере показано содержимое загрузочного сектора FAT16. Здесь можно выделить три секции:
В двух следующих таблицах показано содержимое BPB (табл. 7) и расширенного BPB (табл. 8) для FAT16. Приведенные значения соответствуют загрузочному сектору, показанному на рис. 4.
0x0D| 1 байт| 0x40| Число секторов в кластере. Так как FAT16 поддерживает ограниченное число кластеров (до 65 536), тома большего объема требуют использования большего числа секторов в кластере. Значение этого поля по умолчанию зависит от размера тома. Допустимы следующие значения: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128. Значения, приводящие к увеличению размера кластера более 32 Кбайт (количество байт в секторе, умноженное на число секторов в кластере), могут служить источником ошибок
0x0E| 2 байт| 0x0100| Зарезервированные сектора — число секторов перед первой таблицей FAT, включая загрузочный сектор. Значение этого поля всегда равно 1
0x10| 1 байт| 0x02| Число копий таблиц FAT для данного тома. Значение этого поля всегда равно 2
0x11| 2 байт| 0x0002| Общее число 32-байтовых имен файлов и каталогов, которые могут храниться в корневом каталоге тома. Обычно значение этого поля равно 512. Один элемент всегда используется для хранения метки тома, поэтому максимальное число файлов и каталогов не превосходит 511
0x13| 2 байт| 0x0000| Число секторов в томе, выраженное 16-битовым значением. Для томов, имеющих более 65 536 секторов, это поле не используется и его значение равно 0
0x15| 1 байт| 0xF8| Тип носителя. Значение 0xF8 указывает на жесткий диск, 0xF0 — на флоппи-диск высокой плотности. Данное поле не используется в Windows 2000
0x16| 2 байт| 0xFC00| Число секторов в каждой копии FAT. Значение этого поля, число копий FAT и число зарезервированных секторов используются для вычисления местонахождения корневого каталога. Зная максимальное число элементов корневого каталога, можно также узнать, где начинаются пользовательские данные
0x18| 2 байт| 0x3F00| Число секторов в дорожке. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1A| 2 байт| 0x4000| Число головок. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1C| 4 байт| 0x3F000000| Число “скрытых” секторов — число секторов перед загрузочным сектором. Используется во время загрузки для вычисления абсолютного смещения корневого каталога и данных
0x20| 4 байт| 0x01F03E00| Число секторов в томе, выраженное 32-битовым значением. Используется для томов, имеющих более 65 536 секторов
0x25| 1 байт| 0x00| Зарезервировано. Для FAT16 значение этого поля всегда равно 0
0x26| 1 байт| 0x29| Сигнатура расширенного загрузочного сектора. Для Windows 2000 это поле должно иметь значения 0x28 или 0x29
0x27| 4 байт| 0xA88B3652| Серийный номер тома. Случайное число, генерируемое при форматировании диска
0x2B |11 байт| NO NAME| Метка тома. В Windows 2000 метка тома хранится в специальном файле
0x36| 2 х LONG| FAT16| Тип файловой системы. В зависимости от формата диска это поле может содержать символы FAT, FAT12 или FAT16
рис. 4
Загрузочный сектор FAT32
Загрузочный сектор FAT32 имеет много общего с загрузочным сектором FAT16, но BPB содержит дополнительные поля, а те поля, которые используются в FAT16, находятся по другим адресам. Таким образом, диски, отформатированные под FAT32, не могут быть прочитаны операционными системами, несовместимыми с FAT32.
В табл. 9 показано содержимое загрузочного сектора для файловой системы FAT32.
0x03| 2 x LONG| OEM ID
0x0B| 25 байт| BPB
0x24| 26 байт| Расширенный BPB
0x3E| 448 байт| Загрузочный код
0x01FE| 2 байта| Маркер конца сектора (0x55AA)
Здесь можно выделить три секции:
Далее показано содержимое (табл. 10) BPB и расширенного BPB (табл. 11) для FAT32. Приведенные значения соответствуют загрузочному сектору, показанному на рис. 5.
0x0D| 1 байт| 0x40| Число секторов в кластере. Так как FAT32 поддерживает ограниченное число кластеров (до 4 294 967 296), тома очень большого объема требуют использования большего числа секторов в кластере. Значение этого поля по умолчанию зависит от размера тома. Допустимы следующие значения: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128. В Windows 2000 для FAT32 поддерживаются тома максимальным объемом до 32 Гбайт. Тома большего объема, созданные с помощью Windows 95 OSR2 и Windows 98, доступны из Windows 2000
0x0E| 2 байта| 0x0200| Зарезервированные сектора — число секторов перед первой таблицей FAT, включая загрузочный сектор. Значение этого поля для FAT32 обычно равно 32
0x10| 1 байт| 0x02| Число копий таблиц FAT для данного тома. Значение этого поля всегда равно 2
0x11| 2 байт| 0x0000| Общее число 32-байтовых имен файлов и каталогов, которые могут храниться в корневом каталоге тома (только для FAT12/FAT16). Для томов FAT32 значение этого поля должно быть равно 0
0x13| 2 байт| 0x0000| Число секторов в томе, выраженное 16-битовым значением (только для FAT12/FAT16). Для томов FAT32 значение этого поля должно быть равно 0
0x15| 1 байт| 0xF8| Тип носителя. Значение 0xF8 указывает на жесткий диск, 0xF0 — на флоппи-диск высокой плотности. Данное поле не используется в Windows 2000
0x16| 2 байт| 0x0000| Число секторов в каждой копии FAT (только для FAT12/FAT16). Для томов FAT32 значение этого поля должно быть равно 0
0x18| 2 байт| 0x3F00| Число секторов в дорожке. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1A| 2 байт| 0xFF00| Число головок. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1C| 4 байт| 0xEE39D700| Число «скрытых» секторов — число секторов перед загрузочным сектором. Используется во время загрузки для вычисления абсолютного смещения корневого каталога и данных
0x20| 4 байт| 0x7F324E00| Число секторов в томе, выраженное 32-битовым значением. Используется для томов, имеющих более 65 536 секторов
0x24| 4 байт| 0x83130000| Число секторов в FAT (только для FAT32)
0x28| 2 байт| 0x0000| Расширенные флаги (только для FAT32). Отдельные биты этого слова имеют следующее назначение: биты 0-3 — число активных FAT; биты 4-6 — зарезервированы; бит 7 — равен 0, если выполняется «зеркалирование» FAT; равен 1, если активна только одна FAT; биты 8-15 — зарезервированы
0x2A| 2 байт| 0x0000| Версия файловой системы (только для FAT32)
0x2C| 4 байт| 0x02000000| Номер кластера для первого кластера корневого каталога (только для FAT32). Обычно значение этого поля равно 2
0x34| 2 байт| 0x0600| Номер сектора с резервной копией загрузочного сектора (только для FAT32). Обычно значение этого поля равно 6
0x36| 12 байт| 0x000000000000000000000000| Зарезервировано (только для FAT32)
0x41| 1 байт| 0x00| Зарезервировано. Для FAT32 значение этого поля всегда равно 0
0x42| 1 байт| 0x29| Сигнатура расширенного загрузочного сектора. Для Windows 2000 это поле должно иметь значение 0x28 или 0x29
0x43| 4 байта| 0xA88B3652| Серийный номер тома. Случайное число, генерируемое при форматировании диска
0x47| 11 байт| NO NAME| Метка тома. В Windows 2000 метка тома хранится в специальном файле
0x52| 2 x LONG| FAT32| Тип файловой системы
рис. 5
Загрузочный сектор NTFS
Загрузочный код NTFS занимает более 426 байт, поэтому при форматировании NTFS-тома первые 16 секторов отводятся под загрузочный сектор и код загрузки. В табл. 12 показано содержимое загрузочного сектора для файловой системы NTFS.
0x03| 2 x LONG| OEM ID
0x0B| 25 байт| BPB
0x24| 48 байт| Расширенный BPB
0x54| 426 байт| Код загрузки
0x01FE| 2 байт| Маркер конца сектора (0x55AA)
Для томов NTFS поля, следующие за BPB, представляют собой расширенный блок BPB. Содержащиеся здесь данные помогают NTLDR найти во время загрузки таблицу MFT. В отличие от FAT16 и FAT32 MFT не располагается в каком-то фиксированном месте — ее местоположение может изменяться, например при обнаружении дефектных секторов. Если MFT не может быть найдена, Windows 2000 предполагает, что диск неотформатирован.
На рис. 6 показан загрузочный сектор тома NTFS, созданного средствами Windows 2000.
рис. 6
Здесь можно выделить три секции:
В табл. 13 представлены поля BPB и расширенного BPB для томов NTFS. Поля со смещениями 0x0B, 0x0D, 0x15, 0x18, 0x1A и 0x1C идентичны полям для томов FAT16 и FAT32. Приведенные значения соответствуют загрузочному сектору, показанному на рис. 6.
0x0D| 1 байт| 0x08| Число секторов в кластере
0x0E| 2 байт| 0x0000| Зарезервированные сектора
0x10| 3 байт| 0x000000| Всегда 0
0x13| 2 байт| 0x0000| Не используется в NTFS
0x15| 1 байт| 0xF8| Тип носителя
0x16| 2 байт| 0x0000| Всегда 0
0x18| 2 байт| 0x3F00| Число секторов на дорожке
0x1A| 2 байт| 0xFF00| Число головок
0x1C| 3 байт| 0x3F000000| Число “скрытых” секторов
0x20| 4 байт| 0x00000000| Не используется в NTFS
0x24| 4 байт| 0x80008000| Не используется в NTFS
0x28 |2 x LONG| 0x4AF57F0000000000| Общее число секторов
0x30| 2 x LONG| 0x0400000000000000| Номер логического кластера для файла $MFT
0x38| 2 x LONG| 0x54FF070000000000| Номер логического кластера для файла $MFTMirr
0x40 |4 байт| 0xF6000000| Число секторов в сегменте файловой записи
0x44| 4 байт | 0x01000000| Число кластеров в индексном блоке
0x48| 2 x LONG| 0x14A51B74C91B741C| Серийный номер тома
0x50| 4 байт| 0x00000000| Контрольная сумма
Какой бы продвинутой ни была операционная система, ее загрузка невозможна без наличия двух секторов на жестком диске, которые содержат код, необходимый для запуска любой операционной системы. Первый сектор называется Master Boot Record (MBR); он всегда располагается по адресу: сектор 1/цилиндр 0/головка1 и является самым первым сектором жесткого диска. Вторым важнейшим сектором является Boot Sector (загрузочный сектор), расположенный в первом секторе каждого тома.
Master Boot Record
Master Boot Record является самой важной структурой диска; этот сектор создается при разбиении диска на разделы. В секторе MBR расположены небольшой код, называемый Master Boot Code, а также сигнатура диска и таблица разделов. В конце сектора MBR располагается двухбайтовая структура, указывающая на конец сектора. Она имеет значение 0x55AA. Сигнатура диска — это уникальное число, расположенное по смещению 0x01B8 и позволяющее операционной системе однозначно определить данный диск.
Код, находящийся в секторе MBR, выполняет следующие действия:
- ищет активный раздел в таблице разделов;
- ищет начальный сектор активного раздела;
- загружает копию загрузочного сектора из активного раздела в память;
- передает управление исполняемому коду из загрузочного сектора.
Если эти функции по какой-то причине не удается завершить, то выдается одно из следующих системных сообщений об ошибке:
- Invalid partition table;
- Error loading operating system;
- Missing operating system.
Отметим, что для гибких дисков не существует понятия MBR. Загрузочным сектором является первый сектор на диске. Также следует помнить, что каждый жесткий диск содержит сектор MBR, но загрузочный код используется только на дисках, имеющих активный первичный раздел.
Таблица разделов
Таблица разделов — это 64-байтовая структура, используемая для определения типа и местоположения разделов на жестком диске. Содержимое данной структуры унифицировано и не зависит от операционной системы. Информация о каждом разделе занимает 16 байт — таким образом, на диске может быть не более четырех разделов.
Информация о каждом разделе начинается с определенного смещения от начала сектора, , как показано в табл. 1.
Раздел
|
Смещение (hex)
|
Смещение (dec)
Раздел 1|0x01BE|(446)Раздел 2|0x01CE|(462)
Раздел 3|0x01DE|(478)
Раздел 4|0x01EE|(494)
табл. 1.
На рис. 1 показано примерное содержимое таблицы разделов для диска с двумя разделами. Информация о несуществующих разделах представлена в виде нулей.
рис. 1
В табл. 2 показаны значения полей в записи о разделе. Приведенные примерные значения относятся к первому разделу (см. рис. 1) . Значения Byte Offset соответствуют первому разделу в таблице разделов.
Смещение
|
Длина
|
Значение
|
Описание
0x01BE| 1 байт| 0x80| Индикатор загрузки (Boot Indicator) — указывает, является ли том активным разделом. Может иметь значения: 00 — не используется для загрузки; 80 — активный раздел0x01BF| 1 байт| 0x01| Начальная головка (Starting Head)
0x01C0| 6 бит| 0x01| Начальный сектор (Starting Sector) — используются биты 0-5. Биты 6 и 7 используются следующим полем
0x01C1| 10 бит| 0x00| Начальный цилиндр (Starting Cylinder) — 10-битовое число с максимальным значением 1023
0x01C2| 1 байт| 0x07| Идентификатор системы (System ID) — определяет тип тома
0x01C3| 1 байт| 0xFE| Конечная головка (Ending Head)
0x01C4| 6 бит| 0xBF| Конечный сектор (Ending Sector) — используются биты 0-5. Биты 6 и 7 используются следующим полем
0x01C5| 10 бит| 0x09| Конечный цилиндр (Ending Cylinder) — 10-битовое число с максимальным значением 1023
0x01C6| Двойное слово| 0x3F000000| Относительные сектора (Relative Sectors) — смещение от начала диска до начала тома, выраженное в числе секторов
0x01CA| Двойное слово| 0x4BF57F00| Общее число секторов (Total Sectors) — число секторов в данном томе
табл. 2.
После того как мы ознакомились с устройством записи о разделе, более подробно рассмотрим некоторые из полей этой записи.
Поле Boot Indicator
Первый элемент таблицы разделов, поле Boot Indicator, указывает, является ли том активным разделом. Напоминаем, что только первичный раздел диска может быть активным. Имеется возможность установки различных операционных систем и различных файловых систем на различных томах. Используя утилиты типа FDISK (MS-DOS), Disk Management (Windows 2000) или утилиты сторонних производителей, можно активизировать первичный раздел и установить соответствующее значение данного поля.
Поле System ID
Это поле содержит идентификатор системы и указывает, какая файловая система — FAT16, FAT32 или NTFS — использовалась для форматирования тома, а также позволяет узнать некоторые характеристики файловой системы. Кроме того, данное поле показывает, существует ли на диске расширенный раздел (extended partition). Возможные значения поля System ID показаны в табл. 3.
Тип раздела
|
Пояснения
0x01| Первичный раздел или логический диск FAT12. Том имеет менее 32 680 секторов0x04| Раздел или логический диск FAT16. Том имеет от 32 680 до 65 535 секторов, или размер от 16 до 33 Мбайт
0x05| Расширенный раздел
0x06| Раздел или логический диск BIGDOS FAT16. Размер от 33 Мбайт до 4 Гбайт
0x07| Раздел или логический диск NTFS. Installable File System
0x0B| Раздел FAT32 или логический диск
0x0C| Раздел FAT32 или логический диск с использованием расширений BIOS INT 13h
0x0E |Раздел BIGDOS FAT16 или логический диск с использованием расширений BIOS INT 13h
0x0F| Расширенный раздел, использующий расширения BIOS INT 13h
0x12| EISA-раздел
0x42 |Том динамического диска (Windows 2000)
табл. 3.
Отметим, что под управлением MS-DOS доступны только тома с полем System ID, которое равно 0x01, 0x04, 0x05 или 0x06. Но тома с другим System ID этого поля могут быть удалены с помощью утилиты FDISK.
Поля Cylinder, Head и Sector
Поля Starting Cylinder, Ending Cylinder, Starting Head, Ending Head, Starting Sector и Ending Sector (общее название — CHS) являются дополнительными элементами таблицы разделов. Загрузочный код использует значения этих полей для нахождения загрузочного сектора и его активизации. Поля Starting CHS неактивных разделов указывают на загрузочные сектора первичных разделов и на расширенный загрузочный сектор первого логического диска в расширенном разделе.
На рис. 2 показаны Master Boot Record (содержащий код, таблицу разделов и сигнатуру) и загрузочные сектора для диска с четырьмя разделами.
рис. 2
Поле Ending Cylinder в таблице разделов имеет размер 10 бит и позволяет описывать цилиндры с номерами от 0 до 1023. Поля Starting Head и Ending Head имеют размер 1 бит и могут содержать номера головок от 0 до 255. Так как поля Starting Sector и Ending Sector занимают по 6 бит, они могут содержать значения от 0 до 63. Поскольку нумерация секторов начинается с 1 (а не с 0, как для других полей), то максимальное число секторов на дорожке равно 63.
При низкоуровневом форматировании для всех дисков задается стандартный размер сектора 512 байт, поэтому максимальный размер диска, описываемый в таблице разделов, может быть вычислен следующим образом:
Код:
Максимальный размер = Размер сектора x Число цилиндров x Число головок x x Число секторов на дорожке.Используя максимально допустимые значения этих величин, мы получаем:
Код:
512 x 1024 x 256 x 63 (или 512 x 224) =
= 8 455 716 864 байт, или 7,8 Гбайт.Таким образом, без использования расширений INT 13h, известных под названием Logical Block Addressing (LBA), размер активного первичного раздела не может превышать 7,8 Гбайт независимо от используемой файловой системы.
Максимальный размер тома под FAT16 зависит от геометрии диска и максимальных значений в таблице разделов. Возможные значения при использовании и отсутствии LBA показаны в табл. 4. Число цилиндров в обоих случаях равно 1024 (0-1023). В том случае, когда первичный раздел или логическое устройство занимает область далее 1023-го цилиндра, все поля таблицы разделов будут иметь максимально допустимые значения.
Режим LBA
|
Число головок
|
Секторов/Дорожка
|
Макс. размер раздела
Запрещен| 64| 32| 1 ГбайтРазрешен| 255| 63| 4 Гбайт
табл. 4.
Чтобы обойти описанное выше ограничение в 7,8 Гбайт, в Windows 2000 игнорируются значения полей Starting Sector и Ending Sector — вместо этого используются значения полей Relative Sectors и Total Sectors.
Поля Relative Sectors и Total Sectors
Поле Relative Sectors содержит смещение от начала диска до начала тома, выраженное в числе секторов. Поле Total Sectors указывает общее число секторов в томе.
Используя значения двух этих полей (которые вместе являются 32-битовым числом), мы получаем дополнительные 8 бит для хранения общего числа секторов по сравнению с описанной выше схемой CHS. В этом случае число секторов может быть представлено как 232. При использовании стандартного размера сектора (512 байт) и 32-битового представления числа секторов максимальный объем раздела ограничивается числом 2 Тбайт (или 2 199 023 255 552 байт). Такая схема используется только в Windows 2000 с файловыми системами NTFS и FAT32.
Отметим, что при создании разделов под управлением Windows 2000 корректные данные заносятся и в поля Starting Cylinder, Ending Cylinder, Starting Head, Ending Head, Starting Sector и Ending Sector. Это позволяет обеспечить совместимость с MS-DOS, Windows 95 и Windows 98, а также с функциями INT 13h, используемыми BIOS при загрузке компьютера.
Расширенная загрузочная запись
Расширенная загрузочная запись (Extended Boot Record, EBR) состоит из расширенной таблицы разделов и сигнатуры — двухбайтовой структуры, имеющей значение 0x55AA. Расширенная загрузочная запись существует для каждого логического устройства в расширенном разделе. Она содержит информацию о первой стороне первого цилиндра для каждого логического устройства. Загрузочный сектор логического диска обычно располагается в относительных секторах с номером 32 либо 63. Если на диске нет расширенного раздела, то нет расширенной загрузочной записи и нет логических устройств.
Первый элемент расширенной таблицы разделов для первого логического устройства указывает на его загрузочный сектор, второй элемент — на EBR следующего логического устройства. Если следующего логического устройства не существует, то и второй элемент не используется — он содержит набор нулей. Третий и четвертый элементы расширенной таблицы разделов не используются.
На рис. 3 показано, как устроена расширенная загрузочная запись. Показаны три логических устройства в расширенном разделе.
рис. 3
За исключением последнего логического устройства в расширенном разделе (см. рис. 3), формат расширенной таблицы разделов, описанный в табл. 5, повторяется для каждого логического устройства: первый элемент описывает загрузочный сектор логического устройства, второй элемент указывает на следующую расширенную загрузочную запись. Для последнего логического устройства элементы со второго по четвертый не используются.
Элемент расширенной таблицы разделов
|
Содержимое
Первый элемент| Информация о текущем логическом устройстве в расширенном разделе, включая начальный адрес для данныхВторой элемент| Информация о следующем логическом устройстве в расширенном разделе, включая адрес сектора, содержащего EBR для следующего логического устройства. Это поле не используется, если нет следующих логических устройств
Третий элемент| Не используется
Четвертый элемент| Не используется
табл. 5.
Поля каждого элемента в расширенной таблице разделов аналогичны полям обычной таблицы разделов, описанной выше.
Поле Relative Sectors в расширенной таблице разделов указывает в байтах смещение от начала расширенного раздела до первого сектора логического устройства. Число в поле Total Sectors позволяет узнать число секторов, отведенных под логическое устройство. Значение поля Total Sectors равно числу секторов от начала загрузочного сектора до конца логического раздела.
Ввиду исключительной важности информации, хранимой в секторах MBR и EBR, рекомендуется периодически проверять диск с помощью соответствующих утилит и создавать резервные копии данных.
Boot Sector
Загрузочный сектор, расположенный в секторе 1 каждого тома, является структурой, обеспечивающей запуск компьютера. В этом секторе содержатся исполняемый код и данные, которые требует этот код, включая информацию о файловой системе, используемой на данном томе. Загрузочный сектор создается при форматировании тома. В конце загрузочного сектора размещается двухбайтовая структура, называемая маркером конца сектора. Эта структура всегда содержит значение 0x55AA.
На компьютерах, работающих под управлением Windows 2000, загрузочный сектор активного раздела загружается в память и вызывает загрузчик операционной системы — NTLDR, который выполняет все необходимые действия по загрузке Windows 2000.
В Windows 2000 загрузочный сектор содержит следующие элементы:
- ассемблерную инструкцию JMP;
- идентификатор производителя (OEM ID);
- структуру данных, называемую BIOS Parameter Block (BPB);
- расширенную структуру BPB;
- исполняемый код, запускающий операционную систему.
Отметим, что загрузочные сектора для NTFS, FAT16 и FAT32 отформатированы иным образом.
Структура BPB содержит физические параметры тома, расширенная структура BPB начинается сразу же после стандартной BPB. Длина структуры BPB и содержащаяся в ней информация зависят от типа загрузочного сектора — NTFS, FAT16 или FAT32.
Информация, хранимая в BPB и расширенной структуре BPB, используется драйверами устройств для чтения и конфигурации томов.
Сразу же за расширенной структурой BPB следует загрузочный код.
Процесс загрузки
Процесс загрузки компьютера состоит из следующих основных шагов:
- При включении питания выполняется проверочный тест BIOS и процессора — POST.
- BIOS ищет загрузочное устройство (обычно это диск).
- BIOS загружает первый физический сектор с загрузочного диска в память и передает управление по тому адресу, куда загружен этот сектор.
Если загрузочным устройством является жесткий диск, то BIOS загружает MBR. Располагаемый в MBR код загружает загрузочный сектор активного раздела и передает управление по тому адресу, куда загружен этот сектор. На компьютерах с Windows 2000 исполняемый код в загрузочном секторе находит файл NTLDR, загружает его в память и передает ему управление.
Если в дисководе A находится диск, то BIOS загружает первый сектор (загрузочный сектор) этого диска в память. Если диск является загрузочным (содержит базовые файлы операционной системы), загрузочный сектор загружается в память и использует код для передачи управления файлу IO.SYS — базовому файлу операционной системы MS-DOS. Если диск не является загрузочным, исполняемый код в загрузочном секторе выдает следующее сообщение:
- Non-System disk or disk error
- Replace and press any key when ready
Начальный процесс загрузки не зависит от формата диска и от операционной системы. Уникальные характеристики операционной и файловой систем используются уже после того, как начинается выполнение кода из загрузочного сектора.
Виды загрузочных секторов
Как мы уже знаем, MBR передает управление загрузочному сектору. Поэтому первые три байта данного сектора должны содержать допустимую инструкцию для центрального процессора. Этой инструкцией является инструкция перехода, перенаправляющая выполнение кода. За инструкцией JMP следует 8-байтовый идентификатор производителя (OEM ID) — строка, описывающая название и номер версии операционной системы, использовавшейся для форматирования тома.
Для сохранения совместимости с MS-DOS Windows 2000 записывает идентификатор «MSDOS5.0» для файловых систем FAT16 и FAT32. Для файловой системы NTFS идентификатор содержит символы «NTFS».
Windows 95 использует идентификатор «MSWIN4.0», а Windows 95 OSR2 и Windows 98 — идентификатор «MSWIN4.1».
Сразу же за идентификатором производителя следует структура данных, называемая BIOS Parameter Block (BPB). В ней содержится информация, необходимая для обнаружения файла NTLDR. Поскольку BPB обычно располагается по одному и тому же смещению, то стандартные параметры легко обнаруживаются. Так как инструкция JMP обходит структуру BPB, ее размер может быть увеличен в будущем, если здесь потребуется хранить какую-либо дополнительную информацию.
Теперь давайте рассмотрим, как выглядят загрузочные сектора для трех основных файловых систем — FAT16, FAT32 и NTFS.
Загрузочный сектор FAT16
В табл. 6 приведено описание загрузочного сектора для файловой системы FAT16.
Смещение
|
Длина
|
Поле
0x00| 3 байт| Инструкция JMP0x03| 2 x LONG| OEM ID
0x0B| 25 байт| BPB
0x24| 26 байт| Расширенный BPB
0x3E| 448 байт| Загрузочный код
0x01FE| 2 байт| Маркер конца сектора (0x55AA)
табл. 6.
На конкретном примере показано содержимое загрузочного сектора FAT16. Здесь можно выделить три секции:
- байты 0x00-0x0A содержат инструкцию JMP и OEM ID (выделены шрифтом);
- байты 0x0B-0x3D содержат BPB и расширенный BPB;
- остальные байты содержат код загрузки и маркер конца сектора (выделены шрифтом).
В двух следующих таблицах показано содержимое BPB (табл. 7) и расширенного BPB (табл. 8) для FAT16. Приведенные значения соответствуют загрузочному сектору, показанному на рис. 4.
Смещение
|
Длина
|
Значение
|
Описание
0x0B| 2 байт| 0x0002| Число байт в секторе — размер сектора. Допустимы следующие значения: 512, 1024, 2048 и 4096. Для большинства дисков значение этого поля равно 5120x0D| 1 байт| 0x40| Число секторов в кластере. Так как FAT16 поддерживает ограниченное число кластеров (до 65 536), тома большего объема требуют использования большего числа секторов в кластере. Значение этого поля по умолчанию зависит от размера тома. Допустимы следующие значения: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128. Значения, приводящие к увеличению размера кластера более 32 Кбайт (количество байт в секторе, умноженное на число секторов в кластере), могут служить источником ошибок
0x0E| 2 байт| 0x0100| Зарезервированные сектора — число секторов перед первой таблицей FAT, включая загрузочный сектор. Значение этого поля всегда равно 1
0x10| 1 байт| 0x02| Число копий таблиц FAT для данного тома. Значение этого поля всегда равно 2
0x11| 2 байт| 0x0002| Общее число 32-байтовых имен файлов и каталогов, которые могут храниться в корневом каталоге тома. Обычно значение этого поля равно 512. Один элемент всегда используется для хранения метки тома, поэтому максимальное число файлов и каталогов не превосходит 511
0x13| 2 байт| 0x0000| Число секторов в томе, выраженное 16-битовым значением. Для томов, имеющих более 65 536 секторов, это поле не используется и его значение равно 0
0x15| 1 байт| 0xF8| Тип носителя. Значение 0xF8 указывает на жесткий диск, 0xF0 — на флоппи-диск высокой плотности. Данное поле не используется в Windows 2000
0x16| 2 байт| 0xFC00| Число секторов в каждой копии FAT. Значение этого поля, число копий FAT и число зарезервированных секторов используются для вычисления местонахождения корневого каталога. Зная максимальное число элементов корневого каталога, можно также узнать, где начинаются пользовательские данные
0x18| 2 байт| 0x3F00| Число секторов в дорожке. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1A| 2 байт| 0x4000| Число головок. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1C| 4 байт| 0x3F000000| Число “скрытых” секторов — число секторов перед загрузочным сектором. Используется во время загрузки для вычисления абсолютного смещения корневого каталога и данных
0x20| 4 байт| 0x01F03E00| Число секторов в томе, выраженное 32-битовым значением. Используется для томов, имеющих более 65 536 секторов
табл. 7.
Смещение
|
Длина
|
Значение
|
Описание
0x24| 1 байт| 0x80| Физический номер устройства. Содержит 0x00 для флоппи-дисков и 0x80 для жестких дисков. Используется INT 13h для обращения к диску. Значение данного поля имеет смысл только для загрузочного устройства0x25| 1 байт| 0x00| Зарезервировано. Для FAT16 значение этого поля всегда равно 0
0x26| 1 байт| 0x29| Сигнатура расширенного загрузочного сектора. Для Windows 2000 это поле должно иметь значения 0x28 или 0x29
0x27| 4 байт| 0xA88B3652| Серийный номер тома. Случайное число, генерируемое при форматировании диска
0x2B |11 байт| NO NAME| Метка тома. В Windows 2000 метка тома хранится в специальном файле
0x36| 2 х LONG| FAT16| Тип файловой системы. В зависимости от формата диска это поле может содержать символы FAT, FAT12 или FAT16
табл. 8.
рис. 4
Загрузочный сектор FAT32
Загрузочный сектор FAT32 имеет много общего с загрузочным сектором FAT16, но BPB содержит дополнительные поля, а те поля, которые используются в FAT16, находятся по другим адресам. Таким образом, диски, отформатированные под FAT32, не могут быть прочитаны операционными системами, несовместимыми с FAT32.
В табл. 9 показано содержимое загрузочного сектора для файловой системы FAT32.
Смещение
|
Длина
|
Поле
0x00| 3 байт| Инструкция JMP0x03| 2 x LONG| OEM ID
0x0B| 25 байт| BPB
0x24| 26 байт| Расширенный BPB
0x3E| 448 байт| Загрузочный код
0x01FE| 2 байта| Маркер конца сектора (0x55AA)
табл. 9.
Здесь можно выделить три секции:
- байты 0x00-0x0A содержат инструкцию JMP и OEM ID (выделены шрифтом);
- байты 0x0B-0x59 содержат BPB и расширенный BPB;
- остальные байты содержат код загрузки и маркер конца сектора (выделены шрифтом).
Далее показано содержимое (табл. 10) BPB и расширенного BPB (табл. 11) для FAT32. Приведенные значения соответствуют загрузочному сектору, показанному на рис. 5.
Смещение
|
Длина
|
Значение
|
Описание
0x0B| 2 байт| 0x0002| Число байт в секторе — размер сектора. Допустимы следующие значения: 512, 1024, 2048 и 4096. Для большинства дисков значение этого поля равно 5120x0D| 1 байт| 0x40| Число секторов в кластере. Так как FAT32 поддерживает ограниченное число кластеров (до 4 294 967 296), тома очень большого объема требуют использования большего числа секторов в кластере. Значение этого поля по умолчанию зависит от размера тома. Допустимы следующие значения: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128. В Windows 2000 для FAT32 поддерживаются тома максимальным объемом до 32 Гбайт. Тома большего объема, созданные с помощью Windows 95 OSR2 и Windows 98, доступны из Windows 2000
0x0E| 2 байта| 0x0200| Зарезервированные сектора — число секторов перед первой таблицей FAT, включая загрузочный сектор. Значение этого поля для FAT32 обычно равно 32
0x10| 1 байт| 0x02| Число копий таблиц FAT для данного тома. Значение этого поля всегда равно 2
0x11| 2 байт| 0x0000| Общее число 32-байтовых имен файлов и каталогов, которые могут храниться в корневом каталоге тома (только для FAT12/FAT16). Для томов FAT32 значение этого поля должно быть равно 0
0x13| 2 байт| 0x0000| Число секторов в томе, выраженное 16-битовым значением (только для FAT12/FAT16). Для томов FAT32 значение этого поля должно быть равно 0
0x15| 1 байт| 0xF8| Тип носителя. Значение 0xF8 указывает на жесткий диск, 0xF0 — на флоппи-диск высокой плотности. Данное поле не используется в Windows 2000
0x16| 2 байт| 0x0000| Число секторов в каждой копии FAT (только для FAT12/FAT16). Для томов FAT32 значение этого поля должно быть равно 0
0x18| 2 байт| 0x3F00| Число секторов в дорожке. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1A| 2 байт| 0xFF00| Число головок. Используется для низкоуровневого форматирования дисков
0x1C| 4 байт| 0xEE39D700| Число «скрытых» секторов — число секторов перед загрузочным сектором. Используется во время загрузки для вычисления абсолютного смещения корневого каталога и данных
0x20| 4 байт| 0x7F324E00| Число секторов в томе, выраженное 32-битовым значением. Используется для томов, имеющих более 65 536 секторов
0x24| 4 байт| 0x83130000| Число секторов в FAT (только для FAT32)
0x28| 2 байт| 0x0000| Расширенные флаги (только для FAT32). Отдельные биты этого слова имеют следующее назначение: биты 0-3 — число активных FAT; биты 4-6 — зарезервированы; бит 7 — равен 0, если выполняется «зеркалирование» FAT; равен 1, если активна только одна FAT; биты 8-15 — зарезервированы
0x2A| 2 байт| 0x0000| Версия файловой системы (только для FAT32)
0x2C| 4 байт| 0x02000000| Номер кластера для первого кластера корневого каталога (только для FAT32). Обычно значение этого поля равно 2
0x34| 2 байт| 0x0600| Номер сектора с резервной копией загрузочного сектора (только для FAT32). Обычно значение этого поля равно 6
0x36| 12 байт| 0x000000000000000000000000| Зарезервировано (только для FAT32)
табл. 10.
Смещение
|
Длина
|
Значение
|
Описание
0x40| 1 байт| 0x80| Физический номер устройства. Содержит значения 0x00 для флоппи-дисков и 0x80 для жестких дисков. Используется INT 13h для обращения к диску. Значение данного поля имеет смысл только для загрузочного устройства0x41| 1 байт| 0x00| Зарезервировано. Для FAT32 значение этого поля всегда равно 0
0x42| 1 байт| 0x29| Сигнатура расширенного загрузочного сектора. Для Windows 2000 это поле должно иметь значение 0x28 или 0x29
0x43| 4 байта| 0xA88B3652| Серийный номер тома. Случайное число, генерируемое при форматировании диска
0x47| 11 байт| NO NAME| Метка тома. В Windows 2000 метка тома хранится в специальном файле
0x52| 2 x LONG| FAT32| Тип файловой системы
табл. 11.
рис. 5
Загрузочный сектор NTFS
Загрузочный код NTFS занимает более 426 байт, поэтому при форматировании NTFS-тома первые 16 секторов отводятся под загрузочный сектор и код загрузки. В табл. 12 показано содержимое загрузочного сектора для файловой системы NTFS.
Смещение
|
Длина
|
Поле
0x00| 3 байт| Инструкция JMP0x03| 2 x LONG| OEM ID
0x0B| 25 байт| BPB
0x24| 48 байт| Расширенный BPB
0x54| 426 байт| Код загрузки
0x01FE| 2 байт| Маркер конца сектора (0x55AA)
табл. 12.
Для томов NTFS поля, следующие за BPB, представляют собой расширенный блок BPB. Содержащиеся здесь данные помогают NTLDR найти во время загрузки таблицу MFT. В отличие от FAT16 и FAT32 MFT не располагается в каком-то фиксированном месте — ее местоположение может изменяться, например при обнаружении дефектных секторов. Если MFT не может быть найдена, Windows 2000 предполагает, что диск неотформатирован.
На рис. 6 показан загрузочный сектор тома NTFS, созданного средствами Windows 2000.
рис. 6
Здесь можно выделить три секции:
- байты 0x00-0x0A содержат инструкцию JMP и OEM ID (выделены шрифтом);
- байты 0x0B-0x53 содержат BPB и расширенный BPB;
- остальные байты содержат код загрузки и маркер конца сектора (выделены шрифтом).
В табл. 13 представлены поля BPB и расширенного BPB для томов NTFS. Поля со смещениями 0x0B, 0x0D, 0x15, 0x18, 0x1A и 0x1C идентичны полям для томов FAT16 и FAT32. Приведенные значения соответствуют загрузочному сектору, показанному на рис. 6.
Смещение
|
Длина
|
Значение
|
Описание
0x0B| 2 байт| 0x0002| Число байтов в секторе0x0D| 1 байт| 0x08| Число секторов в кластере
0x0E| 2 байт| 0x0000| Зарезервированные сектора
0x10| 3 байт| 0x000000| Всегда 0
0x13| 2 байт| 0x0000| Не используется в NTFS
0x15| 1 байт| 0xF8| Тип носителя
0x16| 2 байт| 0x0000| Всегда 0
0x18| 2 байт| 0x3F00| Число секторов на дорожке
0x1A| 2 байт| 0xFF00| Число головок
0x1C| 3 байт| 0x3F000000| Число “скрытых” секторов
0x20| 4 байт| 0x00000000| Не используется в NTFS
0x24| 4 байт| 0x80008000| Не используется в NTFS
0x28 |2 x LONG| 0x4AF57F0000000000| Общее число секторов
0x30| 2 x LONG| 0x0400000000000000| Номер логического кластера для файла $MFT
0x38| 2 x LONG| 0x54FF070000000000| Номер логического кластера для файла $MFTMirr
0x40 |4 байт| 0xF6000000| Число секторов в сегменте файловой записи
0x44| 4 байт | 0x01000000| Число кластеров в индексном блоке
0x48| 2 x LONG| 0x14A51B74C91B741C| Серийный номер тома
0x50| 4 байт| 0x00000000| Контрольная сумма
табл. 13.