Boot Sector結構、系統啟動過程簡介

Boot Sector 結構、系統啟動過程簡介

一. Boot Sector 的組成

? ?Boot Sector 也就是硬盤的第一個扇區（注1：0柱面，0磁道，1扇區） （注2： 1磁道=16扇區，1扇區=512字節）, 它由 MBR (Master Boot Record), DPT (Disk Partition Table) 和 Boot Record ID ?三部分組成.
? ?MBR 又稱作主引導記錄占用 Boot Sector 的前 446 個字節 ( 0 to 0x1BD ),
存放系統主引導程序 (它負責檢查硬盤分區表、尋找可引導分區并負責將可引導分區的引導扇區（DBR）裝入內存).
? ?DPT 即主分區表占用 64 個字節 (0x1BE to 0x1FD), 記錄了磁盤的基本分區
信息. 主分區表分為四個分區項, 每項 16 字節, 分別記錄了每個主分區的信息
(因此最多可以有四個主分區).
? ?Boot Record ID 即引導區標記占用兩個字節 (0x1FE and 0x1FF), 對于合法
引導區, 它等于 0xAA55, 這是判別引導區是否合法的標志.
? ?Boot Sector 的具體結構如下圖所示:
? ? ?0000 ?|------------------------------------------------|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? Master Boot Record ? ? ? ? ? ? ? ? |
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? 主引導記錄(446字節) ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01BD ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01BE ?|------------------------------------------------|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01CD ?| ? ? ? ? ? ? 分區信息 ?1(16字節) ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01CE ?|------------------------------------------------|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01DD ?| ? ? ? ? ? ? 分區信息 ?2(16字節) ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01DE ?|------------------------------------------------|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01ED ?| ? ? ? ? ? ? 分區信息 ?3(16字節) ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01EE ?|------------------------------------------------|
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ?01FD ?| ? ? ? ? ? ? 分區信息 ?4(16字節) ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? ? ? ?|------------------------------------------------|
? ? ? ? ? ?| 01FE ? ? ? ? ? ? ? ?| 01FF ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? |
? ? ? ? ? ?| ? ? ? ? 55 ? ? ? ? ?| ? ? ? ? ? AA ? ? ? ? ? ? |
? ? ? ? ? ?|------------------------------------------------|

二. 系統啟動過程簡介

? ?系統啟動過程主要由一下幾步組成(以硬盤啟動為例):

? ?1. 開機
? ?2. BIOS 加電自檢 ( Power On Self Test -- POST )
? ? ? 內存地址為 0ffff:0000
? ?3. 將硬盤第一個扇區 (0頭0道1扇區, 也就是Boot Sector)
? ? ? 讀入內存地址 0000:7c00 處.（注3：遇到最后兩個字節55 AA讀入內存執行）
? ?4. 檢查 (WORD) 0000:7dfe 是否等于 0xaa55, 若不等于
? ? ? 則轉去嘗試其他啟動介質, 如果沒有其他啟動介質則顯示
? ? ? "No ROM BASIC" 然后死機.
? ?5. 跳轉到 0000:7c00 處執行 MBR 中的程序.
? ?6. MBR 首先將自己復制到 0000:0600 處, 然后繼續執行.
? ?7. 在主分區表中搜索標志為活動的分區. 如果發現沒有活動
? ? ? 分區或有不止一個活動分區, 則轉停止.
? ?8. 將活動分區的第一個扇區讀入內存地址 0000:7c00 處.

（注4：在分區表的四個記錄中，一般來說有且只有一個記錄的標記是活動的，MBR（主要負責從活動分區中裝載并運行系統引導程序）會去找到這個分區記錄，根據記錄的起始扇區加載該分區的邏輯 0 扇區（起始扇區）的內容到 0x07C0:0000，并且執行 JUMP 0x07C0:0000（按照規范，BOOT RECORD 也應該從 0x07C0:0000 處開始執行，所以 MBR 通常都要先將自己搬移，以騰出位置去加載 BOOT RECORD）。控制權切換到 BOOT RECORD。BOOT RECORD(包括boot loader如grub或lilo 等)以 linux 為例，它會讀取 linux 內核鏡像到地址 0x9000:0000，然后開始切換到 0x9000:0000 繼續運行。 以 MS-DOS 為例，則它會讀取文件系統根目錄下的 IO.SYS 和 MSDOS.SYS 兩個文件然后加載到內存中繼續運行。）
? ?9. 檢查 (WORD) 0000:7dfe 是否等于 0xaa55, 若不等于則
? ? ? 顯示 "Missing Operating System" 然后停止, 或嘗試
? ? ? 軟盤啟動.
? ?10. 跳轉到 0000:7c00 處繼續執行特定系統的啟動程序.
? ?11. 啟動系統 ...

? ?以上步驟中 2,3,4,5 步是由 BIOS 的引導程序完成. 6,7,8,9,10
步由MBR中的引導程序完成.

? ?一般多系統引導程序 (如 SmartFDISK, BootStar, PQBoot 等)
都是將標準主引導記錄替換成自己的引導程序, 在運行系統啟動程序
之前讓用戶選擇要啟動的分區.
? ?而某些系統自帶的多系統引導程序 (如 lilo, NT Loader 等)
則可以將自己的引導程序放在系統所處分區的第一個扇區中, 在 Linux
中即為 SuperBlock (其實 SuperBlock 是兩個扇區).
? ?注: 以上各步驟中使用的是標準 MBR, 其他多系統引導程序的引導過程與此不同.

posted on 2007-08-23 00:36 旅途 閱讀(823) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: linux內核