主引导记录
主引导记录 (MBR) 通常位于传统的硬盘驱动器上,是计算机存储设备的一个微小但至关重要的组成部分。它包含启动计算机启动过程和引导操作系统的关键数据。MBR 的三个主要部分是引导代码、分区表和磁盘签名。
MBR 结构和组织
主启动记录 (MBR) 是管理存储设备和计算机启动过程的一个关键元素。它位于存储设备(如硬盘或固态硬盘)的开头,包含四个主要组件。
引导加载程序代码 − 引导加载程序代码负责启动操作系统。MBR 的前 446 字节用于存储此引导加载程序代码。为此,计算机的固件在启动时运行此程序。这将操作系统的引导加载程序加载到内存中。
分区表 − 分区表是占用 MBR 后 64 字节的数据结构。它包含有关硬盘分区物理布局的信息,包括每个分区的起始和结束扇区号。利用此信息,计算机可以识别和定位磁盘上的不同分区。
磁盘签名 − 磁盘签名存储在 MBR 的接下来的四个字节中,它是分配给硬盘的唯一标识代码。它允许以独特的方式区分硬盘和其他连接的存储设备。
MBR 引导过程和加载顺序
主引导记录 (MBR) 启动过程和加载顺序是计算机引导过程的一个重要部分。MBR 是存储设备(如硬盘或固态硬盘)开头的一个短的 512 字节扇区。可以使用以下步骤来描述 MBR 引导过程和加载顺序:
BIOS 固件初始化 − 当计算机打开时,会初始化基本输入/输出系统 (BIOS) 固件。BIOS 固件处理初始硬件检查和为引导准备系统环境。
MBR 加载 − BIOS 固件将位于引导设备第一个扇区的 MBR 加载到内存中。然后,BIOS 固件执行 MBR 中的引导加载程序代码。
引导加载程序代码执行 − MBR 的引导加载程序代码负责将操作系统加载到内存中。引导加载程序代码通过搜索 MBR 中的分区表来定位包含可引导操作系统的活动分区。然后,引导加载程序将活动分区的引导扇区加载到内存中,并将控制权交给引导扇区代码。
引导扇区代码执行 − 引导扇区代码负责将操作系统的其余部分加载到内存中。通常,引导扇区代码配置系统资源、从操作系统的文件系统加载其他代码和数据,并初始化硬件。
操作系统加载 − 引导扇区代码完成其初始化任务后,将操作系统内核加载到内存中,并将控制权交给内核。内核继续引导过程,初始化系统服务、设备驱动程序和其他操作系统运行所需的组件。
分区表和分区方案
分区表和分区方案是主引导记录 (MBR) 和硬盘整体设置的一个重要组成部分。分区表列出了每个分区的起始和结束扇区号,并描述了硬盘的分区布局。分区方案控制硬盘如何划分为逻辑存储单元。
使用 MBR,分区表最多只能包含四个主分区,或三个主分区和一个扩展分区。这是因为分区表本身存储在 MBR 中。因此,通过将扩展分区划分为逻辑分区,硬盘上可以有超过四个分区。每个分区都有其自己的唯一分区类型标识符,并且可以使用 NTFS 或 FAT32 等文件系统进行设置以存储数据。
使用 MBR,可以有多种分区方案,例如:
MBR 分区方案是 MBR 常用的分区方法。最多可以有四个主分区,或者三个主分区加一个扩展分区。
扩展分区方法克服了 MBR 分区方案四个主分区的限制。它允许创建一个扩展分区,该分区稍后可以进一步划分为多个逻辑分区。
更现代的 GUID 分区表 (GPT) 分区方案已取代 MBR 分区方案。它支持更大的硬盘,并允许创建多达 128 个分区。但是,它仅支持基于 UEFI 的系统;不支持传统的基于 BIOS 的系统。
结论
主引导记录 (MBR) 是计算机引导过程中的关键步骤之一。在本文中,我们了解到,存储设备(如固态硬盘或硬盘)开头的小型 512 字节扇区包含引导加载程序代码、分区表、磁盘签名和 MBR 签名。了解 MBR 的结构和组织对于执行诸如故障排除和设置计算机引导过程等操作非常重要。这是因为主引导记录将操作系统加载到内存中。
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