Организация информации на жестком диске

      На рисунке 2.3 показана структура таблицы разделов (данные взяты из приведенного на рисунке 2.2 примера). 

Рис.2.3. Структура таблицы разделов в главной загрузочной записи.

      Необходимо отметить, что три байта, отводимые на адресацию начала раздела (или конца раздела), нельзя рассматривать как байт на обозначение головки, байт - на цилиндр и байт - на сектор. Адрес в данных байтах представлен более сложным образом, но, учитывая, что значения в таблицу разделов вносятся в основном при помощи специальных утилит, не требующих от пользователя специфических знаний, формат данных не будет рассмотрен.

      Кроме того, для просмотра и установки значений непосредственно в таблице разделов, можно воспользоваться утилитами, имеющими более удобное представление данных. На рисунке 2.4 показана таблица разделов, приведенная на рисунках ранее, полученная при помощи программы Disk Editor из утилит Нортона. В данном режиме не только более удобно представлены данные, но и при их изменении необходимо пользоваться обычными десятичными числами.

Рис.2.4. Главная загрузочная запись, представленная в более удобном виде.               Содержимое сектора диска показано в формате программы Disk Editor из утилит Нортона (представление View as Partition Table).

      Также необходимо сделать замечание о байте, определяющем операционную систему, которая образует в разделе формат высокого уровня. Этот байт может принимать любое из 256 значений от 00h до FFh. Некоторые значения соответствуют определенным операционным системам. Например, 04h соответствует DOS c 16-битным FAT, 05h - расширенному разделу DOS. Но большинство значений не связано с определенными операционными и файловыми системами. Некоторые утилиты сторонних производителей для разбивки диска могут проставлять в этот байт свои значения. Многие операционные системы используют этот байт для определения доступности раздела. И может возникнуть ситуация, при которой раздел, подготовленный для определенной операционной системы утилитами стороннего производителя, не будет доступен вообще или без использования специальных программ или драйверов. 

2.2.2. Области диска, используемые специальным образом.

      Для разбиения на разделы и хранения информации пользователя доступным может быть не весь диск. Некоторая его часть может быть использована для специфических задач. Такие области не включаются в общее адресное пространство жесткого диска, и не могут быть присоединены к какому либо разделу. Таких участков на диске может два - это диагностический и секретный цилиндры.

      Диагностический цилиндр (или, по терминологии фирмы IBM, инженерный цилиндр потребителя) - это один полный цилиндр (все головки на дорожке). Обычно это последний, ближайший к шпинделю цилиндр. Фирма IBM сообщает, что этот цилиндр предназначен для проведения тестов без искажения данных, хранимых в остальной части диска. Некоторые контроллеры не резервируют диагностический цилиндр.

      Последней частью, выделяемой системой на диске, является так называемый секретный цилиндр. Он есть не во всех накопителях, но при наличии автоконфигурирующего контроллера или накопителей ESDI, IDE/ATA или SCSI он обычно есть. В этот цилиндр контроллер помещает параметры накопителя и некоторую другую полезную информацию. Обычно этот цилиндр расположен еще ближе к шпинделю, чем диагностический.

2.3. Разделы жесткого диска.

      Средняя часть диска (которая равна почти всей его емкости) предназначена для хранения информации пользователя. Остальные области до и после нее являются служебными, но информация в первой секции (главная загрузочная запись) абсолютно необходима для доступа к данным, хранимым в остальной части диска.

2.3.1. Активный или загрузочный раздел.

      Из двух, трех или четырех разделов, на которые разбита средняя часть диска, загрузить ПЭВМ можно только из одного. Первый байт в каждой строке таблицы разделов называется флажком загрузки. Только одному из этих четырех байтов разрешается быть ненулевым. Этот единственный байт содержит 80h, показывая активный раздел. При загрузке компьютера этот флажок сообщает программе MBR, к какому разделу обращаться за программой загрузочного сектора. Загрузочный раздел, не зависимо от операционной системы, для которой он создан, должен начинаться с загружаемого сектора. Так как при загрузке программа, находящаяся в главной загрузочной записи, отыскивает в таблице разделов активный раздел, определяет его начало и передает управление программе, находящейся в начале первого сектора активного раздела. Эта программа, в свою очередь, производит загрузку операционной системы. Организация остальной части активного раздела и других разделов зависит от используемой операционной системы и может быть любым.

2.3.2. Первичный раздел DOS.

      Активный раздел может создать и форматировать любая операционная система, какая есть в ПК. Если этот раздел форматирует DOS, он называется первичным разделом DOS. (Метки в разделах помещаются программой DOS FDISK или соответствующей программой другой операционной системы.) В версиях DOS 3.2 и более ранних все остальные разделы игнорируются. DOS, начиная с версии 3.3, после загрузки из одного раздела может обращаться к данным еще в одном разделе, если его отметить как "расширенный раздел DOS". Сам расширенный раздел DOS не может быть загрузочным. Наличие расширенного раздела позволяет иметь несколько томов в физическом накопителе. Можно иметь один том, являющийся первичным разделом DOS (именно он является загрузочным), и любое число в одном расширенном разделе DOS.

      Для каждого раздела в таблице разделов имеется системный байт, показывающий тип раздела. Имеются четыре возможных значения этого байта для любого раздела, к которому может обращаться DOS. Значения 1 или 4 сообщают, что это обычный раздел DOS; только такие разделы создавались DOS 3.2. (Два разных значения показывают размер элементов в таблице FAT.) Значение 5 показывает расширенный раздел DOS, который может создать DOS 3.3 и более поздних версий. Отведено значение для "огромного" раздела DOS, потенциально загрузочного раздела с емкостью более 32 Мбайт. Значения системного байта помещает в таблицу разделов программа FDISK. Программы организации разделов третьих фирм или не-DOS операционные системы, например OS/2 или UNIX, помещают в системные байты другие значения.

      При использовании для организации разделов программ третьих фирм необходимо помнить, что они могут помешать в системные байты специальные не-DOS значения для всех разделов, кроме первичного раздела DOS; для обращения к данным из этих специальных разделов требуется особый инсталлируемый драйвер устройства, который обычно поставляется с программой организации разделов (например, Disk Manager использует драйвер устройства DMDRVR.BIN для доступа к логическим накопителям, создаваемым в расширенном разделе DOS). Без такого драйвера сама DOS не может получить никаких данных, хранимых в таком разделе.

      Если для форматирования раздела применяется операционная система, отличная от DOS, она помещает в системный байт свое идентифицирующее значение. В общем, это значение делает раздел "отсутствующим" для всех систем, кроме данной. (Некоторые операционные системы, которые могут считывать файлы из разделов других систем, являются исключениями — об этом будет сказано дальше.)

2.3.3. Расширенный раздел DOS.

      DOS рассматривает расширенный раздел DOS как отдельный диск или совокупность отдельных дисков. Его элемент в таблице разделов (в главной загрузочной записи) выглядит так же, как для любого раздела, но DOS использует его по-другому. Поскольку этот раздел выглядит как другой диск, можно образовать расширенный раздел DOS любой емкости. Элементы и таблице разделов служат указателями этой области.

      Обычно программа главной загрузочной записи считывает первый сектор в активном разделе и ожидает, что она является правильной программой загрузочного сектора. Для расширенного раздела DOS программа главной загрузочной записи переходит к соответствующей ячейке, но вместо поиска и загрузки загрузочного сектора она отыскивает другую таблицу разделов. Эта вторичная, или расширенная, таблица разделов показывает дальнейшее разбиение расширенного раздела DOS на логические тома DOS.

      Таблица разделов в начале каждого логического тома DOS внутри расширенного раздела DOS аналогична таблице разделов главной загрузочной записи, но с двумя исключениями: она не содержит программу главной загрузочной записи и ее таблица данных имеет только один или два элемента. Первый элемент сообщает емкость текущего доступного DOS подраздела. Второй элемент показывает начало следующего логического тома DOS (рисунок 2.5). Третий и четвертый элементы заполнены нулями. Таблица разделов для последнего логического тома в расширенном разделе DOS имеет нули и во втором элементе.

2.3.4. Другие виды разделов.

      Помимо первичного раздела DOS и расширенного раздела DOS, на жестком диске могут быть еще один или два раздела. Эти разделы предназначены для использования другой операционной системой.

      При загрузке DOS другие разделы невидимы. При загрузке другой операционной системы она обращается к своему разделу и не обращается к разделам DOS.

2.3.5. He-DOS операционные системы, которые могут использовать первичный и расширенный разделы DOS.

      К первичным и расширенным разделам DOS могут обращаться несколько других операционных систем. В частности, такими системами являются системы Windows 95, Windows 98, OS/2, Windows NT. Кроме того, некоторые реализации UNIX позволяют присоединять логические тома DOS к своей файловой системе.