Электронная библиотека книг Александра Фролова и Григория Фролова.
 
Библиотека
Братьев
Фроловых
Электронная библиотека книг Александра Фролова и Григория Фролова.
Библиотека системного программиста
Программирование на JAVA
ПК. Шаг за шагом
Другие книги
Восстановление данных
Антивирусная защита
Статьи для
программистов
Пользователю компьютера

Операционная система MS-DOS

© Александр Фролов, Григорий Фролов
Том 1, книга 3, М.: Диалог-МИФИ, 1992.

[Назад] [Содеожание] [Дальше]

2.1. Таблица разделов и логические диски

Персональный компьютер обычно комплектуется одним или двумя НМД. Однако операционная система позволяет вам разбивать НМД на части, причем каждая часть будет рассматриваться DOS как отдельный, "логический" диск.

Зачем нужно разбивать диск на логические диски?

Первые персональные компьютеры IBM PC были укомплектованы только НГМД. Дискеты позволяют хранить относительно небольшие объемы информации, поэтому делить флоппи-диск на части не имеет смысла. Следующая модель компьютера - IBM XT- имела жесткий диск объемом 10 или 20 мегабайт. Диск объемом 20 мегабайтов имели и некоторые экземпляры IBM AT. При использовании таких дисков и операционных систем MS-DOS версий до 3.20 у пользователей не возникало никаких проблем и желания разбить диск относительно малого объема на еще меньшие части.

Проблемы возникли, когда производители НМД освоили выпуск дисков объемом 40 мегабайтов и больше. Оказалось, что используемый DOS механизм 16-ти разрядной адресации секторов не позволяет использовать диски объемом, большим, чем 32 мегабайта.

Операционная система MS-DOS версии 3.30 предложила некоторый выход из создавшегося положения. С помощью утилиты FDISK можно было разбить физический диск на логические, каждый из которых не должен превышать по объему 32 мегабайта.

Впоследствии в версиях 4.00 MS-DOS и 3.31 COMPAQ DOS указанное выше ограничение на размер логического диска было снято, однако схема разделения физического диска на логические полностью сохранилась. Существуют и другие причины, по которым может быть полезно разделение большого диска на части:

  • В случае повреждения логического диска пропадает только та информация, которая находилась на этом логическом диске.
  • Реорганизация и выгрузка диска маленького размера проще и быстрее, чем большого.
  • Возможно разделение дискового пространства между отдельными пользователями персонального компьютера. Такая практика "коллективной" работы на персональном компьютере очень распространена.
  • При использовании специальных утилит для разбиения диска на части (диск-менеджеров) возможна установка для отдельных логических дисков защиты от записи. Вы можете записывать на такие диски неизменяющуюся информацию. Вред от программ-вирусов также будет меньше - вирус не сможет записать себя на защищенный диск.
  • Один диск может содержать несколько различных операционных систем, расположенных в разных разделах диска. В ходе начальной загрузки вы можете указать раздел диска, из которого должна производиться загрузка операционной системы.

По своей внутренней структуре логический диск полностью соответствует дискете, поэтому сначала мы изучим логическую структуру жесткого диска, затем сделаем некоторые замечания, касающиеся дискет.

Самый первый сектор жесткого диска (сектор 1, дорожка 0, головка 0) содержит так называемую главную загрузочную запись (Master Boot Record). Эта запись занимает не весь сектор, а только его начальную часть. Сама по себе главная загрузочная запись является программой. Эта программа во время начальной загрузки операционной системы с жесткого диска помещается по адресу 7C00:0000, после чего ей передается управление. Загрузочная запись продолжает процесс загрузки операционной системы.

В конце самого первого сектора жесткого диска располагается таблица разделов диска (Partition Table). Эта таблица содержит четыре элемента, описывающих максимально четыре раздела диска. В последних двух байтах сектора находится число 55AA. Это признак таблицы разделов.

Для просмотра и изменения содержимого таблицы разделов жесткого диска используется утилита DOS FDISK, или аналогичная утилита другой операционной системы.

Что представляет из себя элемент таблицы разделов диска?

Это структура размером 16 байтов, описывающая часть диска, называемую разделом. В структуре описаны границы раздела в терминах номеров сектора, дорожки и головки, там располагается информация о размере раздела в секторах и о назначении раздела. Разделы диска могут быть активными, активный раздел может быть использован для загрузки операционной системы. Заметьте, что диск может содержать одновременно несколько активных разделов, которые могут принадлежать разным операционным системам.

Приведем формат первого сектора жесткого диска:

Смещение Размер Содержимое
(+0) 1BEh Загрузочная запись - программа, которая загружается и выполняется во время начальной загрузки операционной системы
(+1BEh) 10H Элемент таблицы разделов диска
(+1CEh) 10H Элемент таблицы разделов диска
(+1DEh) 10H Элемент таблицы разделов диска
(+1EEh) 10H Элемент таблицы разделов диска
(+1FEh) 2 Признак таблицы разделов - 55AAh

Все элементы таблицы разделов диска имеют одинаковый формат:

Смещение Размер Содержимое
(+0) 1 Признак активного раздела:
0 - раздел не активный;
80h - раздел активный.
(+1) 1 Номер головки для начального сектора раздела.
(+2) 2 Номер сектора и цилиндра для начального сектора раздела в формате функции чтения сектора INT 13h.
(+4) 1 Код системы:
0 - неизвестная система;
1, 4 - DOS;
5 - расширенный раздел DOS.
(+5) 1 Номер головки для последнего сектора раздела.
(+6) 2 Номер сектора и цилиндра для последнего сектора раздела в формате функции чтения сектора INT 13h.
(+8) 4 Относительный номер сектора начала раздела.
(+12) 4 Размер раздела в секторах.

В самом первом секторе активного раздела расположена загрузочная запись (Boot Record), которую не следует путать с главной загрузочной записью (Master Boot Record). Загрузочная запись считывается в оперативную память главной загрузочной записью, после чего ей передается управление. Загрузочная запись и выполняет загрузку операционной системы.

Таким образом, загрузка операционной системы с жесткого диска - двухступенчатый процесс. Вначале модули инициализации BIOS считывают главную загрузочную запись в память по адресу 7C00:0000 и ей передается 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.

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.

Двухбайтовое слово, 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, касающееся 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 DOS зарезервированы значения 0, 1, 4, 5.

Значение 0 соответствует неиспользуемому разделу диска.

Если код системы в элементе таблицы раздела равен 1 или 4, это означает, что раздел используется DOS в качестве первичного раздела (Primary Partition). Первичный раздел используется DOS как логический диск. Этот раздел обычно является активным и из него выполняется загрузка операционной системы. В зависимости от того, какой код системы используется для обозначения первичного раздела DOS (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 DOS (Extended DOS Partiton).

Нетрудно заметить, что даже используя все элементы таблицы разделов для создания логических дисков, невозможно создать более четырех дисков. А что делать с винчестерами объемом 300 или 700 мегабайтов? Использование расширенного раздела DOS позволит вам создать любое количество логических дисков. Все эти диски будут располагаться в пределах одного расширенного раздела.

Утилита MS-DOS FDISK позволяет вам создать один первичный раздел 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 утилитой 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 в элементе таблицы разделов байт кода системы имеет значение 5, то в начале раздела, указанном в этом элементе, 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 имеет только два элемента. Один из них указывает на первый сектор логического диска DOS, он имеет код системы 1 или 4. Второй элемент может иметь код системы, равный 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).

Приведем конкретный пример. Пусть на диске создано два раздела - первичный и расширенный. Первичный раздел используется для загрузки MS-DOS (диск С:), расширенный раздел содержит логические диски D:, E:, F:. На рисунке показано расположение разделов на диске:

+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­+            
¦  ГЛАВНАЯ ЗАГРУЗОЧНАЯ ЗАПИСЬ  ¦            | Сектор главной
¦                              ¦            | загрузочной
¦                              ¦            | записи.
¦  Таблица разделов диска:     ¦            |
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦            | Сектор 1,
¦  Элемент 1                   +­­­+        | дорожка 0,
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦        | головка 0.
¦  Элемент 2                   +­­­+­+      |
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦ ¦      |
¦  Элемент 3                   ¦   ¦ ¦      |
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦ ¦      |
¦  Элемент 4                   ¦   ¦ ¦      
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦ ¦      
¦                              +­­­+ ¦      | Диск С:
¦  ПЕРВИЧНЫЙ РАЗДЕЛ DOS        ¦     ¦      |
¦                              ¦     ¦      |
¦                              ¦     ¦      |
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦     ¦      
¦  РАСШИРЕННЫЙ РАЗДЕЛ DOS      +­­­­­+
¦                              ¦            | Сектор
¦                              ¦            | таблицы
¦                              ¦            | логических
¦  Таблица логических дисков:  ¦            | дисков
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦            |
¦  Элемент 1                   +­­­+        |
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦        |
¦  Элемент 2                   +­­­+­+      
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦ ¦
¦  ЛОГИЧЕСКИЙ ДИСК             +­­­+ ¦      | Диск D:
¦                              ¦     ¦      |
¦                              ¦     ¦
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦     ¦
¦  РАСШИРЕННЫЙ РАЗДЕЛ DOS      +­­­­­+
¦                              ¦            | Сектор
¦                              ¦            | таблицы
¦                              ¦            | логических
¦  Таблица логических дисков:  ¦            | дисков
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦            |
¦  Элемент 1                   +­­­+        |
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦        |
¦  Элемент 2                   +­­­+­+      
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦ ¦
¦  ЛОГИЧЕСКИЙ ДИСК             +­­­+ ¦      | Диск E:
¦                              ¦     ¦      |
¦                              ¦     ¦      |
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦     ¦
¦  РАСШИРЕННЫЙ РАЗДЕЛ DOS      +­­­­­+
¦                              ¦            | Сектор
¦                              ¦            | таблицы
¦                              ¦            | логических
¦  Таблица логических дисков:  ¦            | дисков
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦            |
¦  Элемент 1                   +­­­+        |
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦        |
¦  Элемент 2                   ¦   ¦
¦­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¦   ¦  
¦  ЛОГИЧЕСКИЙ ДИСК             +­­­+        | Диск F:
¦                              ¦            |
¦                              ¦
+­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­+

Операционная система не предоставляет программам никаких средств для работы с главной загрузочной записью и таблицей разделов диска. Мы постараемся восполнить этот недостаток, подготовив свои функции для работы с этими данными.

Файл sysp.h содержит определения типов для главной загрузочной записи и таблицы разделов диска:

#pragma pack(1)

/* Элемент таблицы разделов */

typedef struct _PART_ENTRY_ {
        unsigned char flag;
        unsigned char beg_head;
        unsigned beg_sec_cyl;
        unsigned char sys;
        unsigned char end_head;
        unsigned end_sec_cyl;
        unsigned long rel_sec;
        unsigned long size;
} PART_ENTRY;


/* Главная загрузочная запись */

typedef struct _MBOOT_ {
        char boot_prg[0x1be];
        PART_ENTRY part_table[4];
        unsigned char signature[2];
} MBOOT;

#pragma pack()

Для того, чтобы прочитать главную загрузочную запись для одного из установленных в компьютере НМД, вы можете использовать следующую функцию:

/**
*.Name      getmboot
*
*.Title     Считать главную загрузочную запись
*
*.Descr     Функция считывает главную загрузочную запись
*           для указанного НМД.
*
*.Params    int getmboot(MBOOT *master_boot, int drive);
*
*           master_boot - указатель на буфер, в который
*                         будет считана главная загрузочная
*                         запись
*
*           drive       - номер физического НМД
*                         (0 - первый НМД, 1 - второй,...)
*
*.Return    0 - если главная загрузочная запись считана
*               успешно;
*           Код ошибки, полученный от функции BIOS "Чтение
*               сектора" - если чтение главной загрузочной
*               записи выполнить невозможно.
**/

#include <stdio.h>
#include <bios.h>
#include "sysp.h"

int getmboot(MBOOT *master_boot, int drive) {

         struct diskinfo_t di;
         int status;

// Подготавливаем структуру для чтения
// главной загрузочной записи

         di.drive = drive | 0x80;
         di.head     = 0;
         di.track    = 0;
         di.sector   = 1;
         di.nsectors = 1;
         di.buffer   = (char*)master_boot;

// Читаем сектор, содержащий главную
// загрузочную запись

         status = _bios_disk( _DISK_READ, &di ) >> 8;

         return(status);
}

Как пример использования этой функции приведем текст программы, определяющей количество установленных в системе дисков и выводящей на экран для каждого диска содержимое таблицы разделов. В программе используется функция disk_cfg(), определяющая конфигурацию дисковой подсистемы.

#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include "sysp.h"

void main(void);
void main(void) {

  DISK_CONFIG cfg;
  MBOOT mb;
  int i,j, k, status;

  printf("\n"
                "\nТаблицы разделов диска"
                "\n  (C)Фролов А., 1991"
                "\n");

// Определяем конфигурацию дисковой подсистемы

  disk_cfg(&cfg);

// Записываем в переменную i количество
// установленных в системе НМД

  j = cfg.n_hard;
  printf("\nУстановлено дисков: %d", j);

// Для каждого НМД выводим содержимое
// таблицы разделов

  for(i=0;i<j;i++) {

// Читаем главную загрузочную запись

        status = getmboot(&mb,i);
        if(status != 0) {
                printf("\nОшибка чтения диска %d, код ошибки: %d",
                                i, status);
                exit(1);
        }

        printf("\n\nТаблица разделов диска %d",i);
        printf("\n"

"\n------------------------------------------------------------"
"\n|Флаг|Начало раздела |Конец раздела  |Код  |Размер |Отн.   |"
"\n|    |---------------|---------------|сист.|раздела|номер  |"
"\n|    |Гол.|Сект.|Цил.|Гол.|Сект.|Цил.|     |       |сектора|"
"\n|----|----|-----|----|----|-----|----|-----|-------|-------|"
"\n");

        for(k=0; k<4; k++) {
                printf("|%3d |%4d|%4d |%4d|%4d|%4d |%4d|%5d|%7u|",
                mb.part_table[k].flag,
                mb.part_table[k].beg_head,
                mb.part_table[k].beg_sec_cyl & 0x3f,
                (mb.part_table[k].beg_sec_cyl >> 6) & 0x3ff,
                mb.part_table[k].end_head,
                mb.part_table[k].end_sec_cyl & 0x3f,
                (mb.part_table[k].end_sec_cyl >> 6) & 0x3ff,
                mb.part_table[k].sys,
                mb.part_table[k].size);
                printf("%7u|\n",
                        mb.part_table[k].rel_sec);
        }
        printf("------------------------------------------------------------");
  }
}
[Назад] [Содеожание] [Дальше]


Создание интернет-магазинов: http://www.shop2you.ru/ © Александр Фролов, Григорий Фролов, 1991-2016

 

классические столы и стулья для кухни белые