в оперативную память
главной загрузочной записью, после чего ей передается управление.
Загрузочная запись и выполняет загрузку операционной системы.
6.5 Загрузка операционной системы.
Загрузка операционной системы с жесткого диска - двухступенчатый процесс.
Вначале модули инициализации BIOS считывают главную загрузочную запись в
память по адресу 7C00h:0000h и передают ей управление. Главная загрузочная
запись просматривает таблицу разделов и находит активный раздел. Если
активных разделов несколько, на консоль выводится сообщение о необходимости
выбора активного раздела для продолжения загрузки.
После того как активный раздел найден, главная загрузочная запись
считывает самый первый сектор раздела в оперативную память. Этот сектор
содержит загрузочную запись, которой главная загрузочная запись и передает
управление.
Загрузочная запись активного раздела выполняет загрузку операционной
системы, находящейся в активном разделе.
Такой двухступенчатый метод загрузки операционной системы необходим по
той причине, что способ загрузки зависит от самой операционной системы.
Поэтому каждая операционная система имеет свой собственный загрузчик.
Фиксированным является только расположение загрузочной записи - самый
первый сектор активного раздела.
6.6 Поля элемента таблицы раздела диска.
Расскажем подробнее о некоторых полях элемента таблицы раздела диска.
Байт со смещением 0, как мы уже говорили, является флагом активного раздела
и может принимать одно из двух значений - 0 или 80h, соответственно, для
неактивного и активного разделов диска. Слово, имеющее размер 2 байта и
расположенное со смещением 8, содержит относительный номер первого сектора
раздела. Как он вычисляется? Значение 0 соответствует дорожке 0, головке 0,
сектору 1. При увеличении относительного номера сектора вначале
увеличивается номер сектора на дорожке, затем номер головки, и, наконец,
номер дорожки. Для вычисления относительного номера сектора можно
использовать следующую формулу:
RelSect = (Cyl * Sect * Head) + (Head * Sect) + (Sect -1)
В этой формуле Cyl - номер дорожки, Sect - номер сектора на дорожке, Head -
номер головки.
Замечание относительно границ разделов диска: обычно разделы начинаются с
четных номеров дорожек, за исключением самого первого раздела. Этот раздел
может начинаться с сектора 2 нулевой дорожки (головка 0), так как самый
первый сектор диска занят главной загрузочной записью.
Байт со смещением 4 - это код системы, использующей раздел диска. Для MS-
DOS зарезервированы значения 0, 1, 4, 5. Значение 0 соответствует
свободному разделу диска.
6.7 Первичный и расширенный раздел.
Если код системы в элементе таблицы раздела равен 1 или 4, это означает,
что раздел используется MS-DOS в качестве первичного раздела (Primary
Partition). Этот раздел обычно является активным и из него выполняется
загрузка операционной системы. В зависимости от того, какой код системы
указан для первичного раздела (1 или 4) меняется одна из характеристик
логического диска - размер элемента таблицы размещения файлов (FAT). Код 1
используется для обозначения 12-битовой FAT, 4 - для 16-битовой FAT.
Таблица размещения файлов будет описана ниже в этой главе. Значение кода
системы, равное 5, обозначает расширенный раздел MS-DOS (Extended DOS
Partition).
Нетрудно заметить, что, даже используя все элементы таблицы разделов для
создания логических дисков, невозможно создать более четырех дисков. В
расширенном разделе MS-DOS вы можете создать любое количество логических
дисков.
Программа fdisk.exe позволяет вам создать один первичный раздел MS-DOS и
один расширенный раздел . Первичный раздел должен быть активным, он
используется как диск С: и из него выполняется загрузка операционной
системы. Расширенный раздел разбивается программой fdisk.exe на логические
диски D:, E: и т. д. Расширенный раздел не может быть активным,
следовательно, невозможно выполнить загрузку операционной системы с
логических дисков, расположенных в этом разделе.
Если байт кода системы имеет значение 5, то в начале соответствующего
раздела располагается сектор, содержащий таблицу логических дисков.
Фактически эта таблица является расширением таблицы разделов диска,
расположенной в самом первом секторе физического диска.
Таблица логических дисков имеет формат, аналогичный таблице разделов
диска, но содержит только два элемента. Один из них указывает на первый
сектор логического диска MS-DOS, он имеет код системы 1 или 4. Второй
элемент может иметь код системы 5 или 0. Если этот код равен 5, то элемент
указывает на следующую таблицу логических дисков. Если код системы равен 0,
то соответствующий элемент не используется.
Из сказанного выше следует, что таблицы логических дисков связаны в
список, на начало этого списка указывает элемент таблицы разделов диска с
кодом системы, равным 5.
Для таблицы логических дисков имеется отличие в использовании полей
границ логических дисков. Если код системы равен 1 или 4, эти границы
вычисляются относительно начала расширенного раздела. Для элемента с кодом
системы 5 используется абсолютная адресация (относительно физического
начала диска).
6.8 Загрузочная запись.
Самый первый сектор логического диска (и самый первый сектор на системной
дискете) занимает загрузочная запись (Boot Record). Эта запись считывается
из активного раздела диска программой главной загрузочной записи (Master
Boot Record) и запускается на выполнение. Задача загрузочной записи -
выполнить загрузку операционной системы. Каждый тип операционной системы
имеет свою загрузочную запись. Даже для разных версий одной и той же
операционной системы программа загрузки может выполнять различные действия.
Кроме программы начальной загрузки операционной системы в загрузочной
записи находятся параметры, описывающие характеристики данного логического
диска. Все эти параметры располагаются в самом начале сектора, в его так
называемой форматированной области. Формат этой области изменился в версии
4.0 операционной системы MS-DOS.
6.9 Формат загрузочной записи.
Сначала приведем формат загрузочной записи для версий MS-DOS, более
ранних, чем 4.0.
|Смещение |Размер|Содержимое |
|0 |3 |Команда JMP xxxx - ближний переход на программу |
| | |начальной загрузки |
|3 |8 |Название фирмы-изготовителя операционной системы и |
| | |версия, например: "IBM 4.0" |
|11 |13 |Блок параметров BIOS (BPB) |
|24 |2 |Количество секторов на дорожке |
|26 |2 |Количество головок (поверхностей диска) |
|28 |2 |Количество скрытых секторов, эти секторы могут |
| | |использоваться для схемы разделения физического диска |
| | |на разделы и логические диски |
В самом начале загрузочного сектора располагается команда
внутрисегментного перехода JMP. Она нужна для обхода форматированной зоны
сектора и передачи управления загрузочной программе, располагающейся со
смещением 30. Название фирмы-изготовителя не используется операционной
системой.
Со смещением 11 располагается BPB - блок параметров BIOS , о котором мы
уже говорили в разделах книги, посвященных драйверам. Этот блок содержит
некоторые характеристики логического диска, о которых мы будем говорить
немного позже. Он активно используется дисковыми драйверами. Для MS-DOS
версий до 4.0 блок BPB имеет следующий формат:
|Смещение, |Размер,|Имя |Описание |
|байт |байт |поля | |
|0 |2 |sect_si|Количество байт в одном секторе диска |
| | |z | |
|2 |1 |clustsi|Количество секторов в одном кластере |
| | |z | |
|3 |2 |res_sec|Количество зарезервированных секторов |
| | |t | |
|5 |1 |fat_cnt|Количество таблиц FAT |
|6 |2 |root_si|Максимальное количество дескрипторов файлов |
| | |z |в корневом каталоге диска |
|8 |2 |tot_sec|Общее количество секторов на носителе данных|
| | |t |(в разделе MS-DOS) |
|10 |1 |media |Байт-описатель среды носителя данных |
|11 |2 |fat_siz|Количество секторов, занимаемых одной копией|
| | |e |FAT |
Поля загрузочного сектора со смещениями 24 и 26 содержат, соответственно,
количество секторов на дорожке и количество головок в НМД. Поле со
смещением 28 содержит количество "скрытых" секторов, которые не принадлежат
ни одному логическому диску. Эти секторы могут содержать основную или
вторичные таблицы разделов диска.
Для современных версий MS-DOS загрузочный сектор имеет другой формат:
|Смещение |Размер|Содержимое |
|0 |3 |Команда JMP xxxx - ближний переход на программу |
| | |начальной загрузки |
|3 |8 |Название фирмы-изготовителя операционной системы и |
| | |версия |
|11 |25 |Extended BPB - расширенный блок параметров BIOS |
|36 |1 |Физический номер устройства (0 -НГМД, 80h -НМД) |
|37 |1 |Зарезервировано |
|38 |1 |Символ ')' - признак расширенной загрузочной записи |
|39 |4 |Серийный номер диска (Volume Serial Number), создается|
| | |во время форматирования диска |
|43 |11 |Метка диска (Volume Label) |
|54 |8 |Зарезервировано, обычно содержит запись типа 'FAT12 ',|
| | |которая идентифицирует формат таблицы размещения |
| | |файлов FAT |
Первые два поля в загрузочном секторе аналогичны описанным раньше. Поле
со смещением 38 всегда содержит символ ')'. Этот символ означает, что
используется формат расширенной загрузочной записи.
Серийный номер диска формируется во время форматирования диска на основе
даты и времени форматирования. Это поле может быть использовано для
определения факта замены дискеты.
Метка диска формируется при форматировании и может быть изменена командой
LABEL операционной системы MS-DOS. Одновременно метка диска помещается в
корневой каталог.
6.10 Расширенный блок параметров BIOS.
Поле загрузочного сектора со смещением 11 содержит расширенный блок
параметров BIOS . Он состоит из обычного блока BPB и дополнительного
расширения:
|Смещение, |Размер,|Имя |Описание |
|байт |байт |поля | |
|0 |2 |sect_si|Количество байт в одном секторе диска |
| | |z | |
|2 |1 |clustsi|Количество секторов в одном кластере |
| | |z | |
|3 |2 |res_sec|Количество зарезервированных секторов |
| | |t | |
|5 |1 |fat_cnt|Количество таблиц FAT |
|6 |2 |root_si|Максимальное количество дескрипторов файлов |
| | |z |в корневом каталоге диска |
|8 |2 |tot_sec|Общее количество секторов на носителе данных|
| | |t |(в разделе MS-DOS) |
|10 |1 |media |Байт-описатель среды носителя данных |
|11 |2 |fat_siz|Количество секторов, занимаемых одной копией|
| | |e |FAT |
|13 |2 |sectors|Количество секторов на дорожке |
|15 |2 |heads |Количество магнитных головок |
|17 |2 |hidden_|Количество скрытых секторов для раздела, |
| | |l |который по размеру меньше 32 Мбайт |
|19 |2 |hidden_|Количество скрытых секторов для раздела, |
| | |h |превышающего по размеру 32 Мбайт |
|21 |4 |tot_sec|Общее количество секторов на логическом |
| | |s |диске для раздела, превышающего по размеру |
| | | |32 Мбайт |
Как обычный, так и расширенный блок параметров BIOS содержит байт-
описатель среды media. Этот байт может служить для идентификации носителя
данных и может содержать следующие величины, характеризующие носитель
данных по количеству сторон диска и количеству секторов на дорожке:
|Значение|Количество|Количество|Диаметр,|Емкость, Кбайт |
| |сторон |секторов |дюймы | |
|F0h |2 |18 |3,5 |1440 |
|- " - |2 |36 |3,5 |2880 |
|- " - |2 |15 |5,25 |1200 |
|F8h |- |- | |Жесткий диск любой емкости |
|F9h |2 |9 |3,5 |720 |
|- " - |2 |15 |5,25 |1200 |
|FAh |1 |8 |5,25 |320 |
|FBh |2 |8 |3,5 |640 |
|FCh |1 |9 |5,25 |180 |
|FDh |2 |9 |5,25 |360 |
|FEh |1 |8 |5,25, 8 |160 |
|FFh |2 |8 |5,25, 8 |320 |
Прежде чем мы продолжим изучение логической структуры диска, покажем, как
программа может получить содержимое загрузочного сектора.
6.11 Логический номер сектора.
MS-DOS предоставляет программе возможность работы с так называемыми
логическими номерами секторов. Это номера секторов внутри логического
диска.
Вы знаете, что для адресации сектора при помощи функций BIOS необходимо
указывать номер дорожки, номер головки и номер сектора на дорожке. MS-DOS
организует "сквозную" нумерацию секторов, при которой каждому сектору
логического диска присваивается свой номер. Порядок нумерации выбран таким,
что при последовательном увеличении номера сектора вначале увеличивается
номер головки, затем номер дорожки. Это сделано для сокращения перемещений
блока головок при обращении к последовательным логическим номерам секторов.
Пусть, например, у нас есть дискета с девятью секторами на дорожке.
Сектор с логическим номером, равным 1, расположен на нулевой дорожке и для
обращения к нему используется нулевая головка. Это самый первый сектор на
дорожке, он имеет номер 1. Следующий сектор на нулевой дорожке имеет
логический номер 2, последний сектор на нулевой дорожке имеет логический
номер 9. Сектор с логическим номером 10 расположен также на нулевой
дорожке. Это тоже самый первый сектор на дорожке, но теперь для доступа к
нему используется головка с номером 1. И так далее, по
|
