硬盘(MBR磁盘)分区基本认识+Windows启动原理

大家常会看到硬盘分区中这样的几种说法:系统分区、启动分区、活动分区、主分区、拓展分区、逻辑分区,MBR、PBR、DPT、主引导扇区等。尤其是看到很多误导后,更会云里雾里,现在我力求用最简明的语言阐清几者之间的关系。若有错误之处还请不吝指出。

首先,每个独立的硬盘都只有一个主引导扇区MBR(共512字节),记录着硬盘分区的信息。主引导扇区包括:BOOT
LOADER(主引导程序,446字节)、DPT(硬盘分区表,64字节)、MN(幻数,2字节)。此扇区与是否已经分区无关,与安装的操作系统无关,硬盘都存在。PBR是分区引导记录,每个分区都有。

其次,说一下各个分区的基本含义,上面说到DPT即分区表,总共有64个字节,每个分区参数占用16个字节,做个简单的除法可知:硬盘最多可分4个分区(独立互不干扰)。我们看到的硬盘分区可能会出现很多个,这是何故?这是引入拓展分区的缘故。独立互不干扰的4个逻辑磁盘,可以全部是主分区,即通常说的最多可分4个主分区;如果只有三个主分区,剩下的那个逻辑磁盘设成拓展分区,而拓展分区包括很多相互连接的逻辑分区(不像主分区那样独立自主)。一言以蔽之,硬盘分区包括主分区+拓展分区。拓展分区=很多逻辑分区相加。

再次,系统分区、启动分区、活动分区这三个分区之间的关系。其中系统分区、启动分区这两个名字好像起反了,系统分区中包含“启动文件”(NTLDR、BOOTMGR等),启动分区包含系统文件(比如Windows文件夹)。每次电脑启动时,必须有且仅有一个活动分区,装载活动分区里面的“启动文件”,因此活动分区就是系统分区。活动分区也必须是主分区。

说到这基本澄清了“分区”的概念,下面介绍一下系统启动原理:

1.WindowsXP系统启动:开机自检——将MBR代码读入内存,管理权交给MBR-MBR读取分区表DPT——DPT读取硬盘中的活动分区(系统控制权交给该分区的PBR)。到这里为止和安装的系统无关,前面讲过活动分区就是系统分区,而系统分区里面含有“启动文件”(NTLDR)——接着读取同目录下的BOOT.INI文件(系统启动菜单管理文件)——进入WindowsXP系统。

2..Windows7系统启动:开机自检——将MBR代码读入内存,管理权交给MBR-MBR读取分区表DPT——DPT读取硬盘中的活动分区(系统控制权交给该分区的PBR)。到这里为止和安装的系统无关,前面讲过活动分区就是系统分区,而系统分区里面含有“启动文件”(BOOTMGR)——接着读取同目录下的BCD文件(启动配置文件)——交给启动分区的Winload.exe——进入Windows7系统。

3.WindowsXP和Windows7双系统启动:开机自检——将MBR代码读入内存,管理权交给MBR-MBR读取分区表DPT——DPT读取硬盘中的活动分区(系统控制权交给该分区的PBR)。到这里为止和安装的系统无关,前面讲过活动分区就是系统分区,而系统分区里面含有“启动文件”(BOOTMGR)——读取同目录下的\BOOT\BCD和BOOT.INI文件——列出启动菜单:如果选择Windows7接下来由Winload.exe接管;如果选择WindowsXP接下来由NTLDR接管。

思考一个问题:为什么在Windows7的基础上装WindowsXP双系统后,只能进入WindowsXP?

答:系统安装过程中会更新PBR,WindowsXP系统将PBR修改成为适合WindowsXP的了,因此无法进入Windows7。

到这里系统分区以及Windows系统启动基本原理已经十分清楚了,想必分区也不是什么难事,只是用什么软件来分区的问题了,下面推荐两款分区软件“DG和ADDS”

对“传统BIOS”与“EFI/UEFI BIOS”的基本认识

传统BIOS的全称是Basic Input Output System,译为“基本输入输出系统”,是电脑主板ROM芯片上的一段代码。按下电源后,计算机会进行加电自检(检测硬件是否正常)、初始化硬件(使硬件按照PC的架构工作)、启动OS Loader加载操作系统(由BIOS读取MBR上的Loader)、向系统及软件提供服务硬件中断处理(硬件出现错误指令->中断一下->由BIOS提供正确执行结果)。

有必要澄清一下BIOS和CMOS的概念,上文说到BIOS是一段“代码”,当属软件范畴;而

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)译为“互补金属氧化物半导体”,是主板上的一块RAM芯片,当属硬件范畴。CMOS中存放系统参数,通常有“BIOS设置、CMOS设置”等不确切的说法,准确的说法应是:通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。

新一代的电脑主板采用UEFI BIOS,EFI(Extensible Firmware Interfaces,译为可扩展固件接口)的概念最早由Intel提出,UEFI是EFI的升级版。EFI/UEFI BIOS与传统BIOS不同之处在于,可以用鼠标操作,具有多国语言版,开机自检后还会加载硬件在EFI中的驱动程序,不用操作系统负责驱动的加载工作,可视之为“微型系统”。

总结:新一代的BIOS取代传统BIOS是有依据的,坚信:新事物必将取代旧事物。但就目前来说仍是“传统BIOS”的天下。

“GPT分区方案”与“MBR分区方案”的相互比较

目前的大部分电脑硬盘都是采用“MBR分区方案”,前面详细介绍过MBR磁盘,现在说一下GPT磁盘。GPT全名Globally Unique Identifier Partition Table Format(GUID分区表),是源于EFI(可扩展固件接口) 使用的磁盘分区架构。现在用最直白的语言说明之——

二者比较:MBR磁盘最多允许存在4个主分区,并且支持磁盘最大容量为2TB;而GPT磁盘最多可允许存在128个主分区(在Windows系统中),支持磁盘的最大容量为18EB(1EB=1024PB=1024*1024TB)。每个GPT磁盘都存在Protective MBR,用来防止不能识别GPT分区的磁盘管理工具的破坏。对于Windows系统来说,“GPT分区方案”中的几个分区:MSR分区、ESP分区。前面提到的Protective
MBR,在Windows系统中即为MSR分区,是必须存在的一个分区;ESP分区(非必须存在),是采用UEFI BIOS电脑的系统中,存放启动文件的分区(当然,还有其他文件)。

GPT “优缺点”并存。优点:支持更大的硬盘、更多的分区、单个分区大小更大、每个分区存在GUID、分区表自带备份。当然,GUID分区表也存在着不足,如下图所示:

须知:硬件的发展速度总是令人吃惊的。几个TB的硬盘、EFI BIOS的电脑将会普及,GUID分区方案终将成为主流 。

from: http://sphrbeu2012.blog.163.com/

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