硬盘访问模式

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1、1CHS（或称为 Normal）模式： 适应容量504MB 的硬盘 LBA（Logical Block Addressing）模式： 适应 容量504MB 的硬盘，但 BIOS 需支持扩展 INT13H，否则也只能适应8.4GB 的硬盘 LARGE（或称 LRG）模 式： 适应 504MB容量8.4GB 的硬盘 LARGE 大硬盘模式。当硬盘的柱面超过 1024 而又不为 LBA 支持时 可采用此种模式。LARGE 模式采取的方法是把柱面数除以 2,把磁头数乘以 2,其结果总容量不变。例如,在 NORMAL 模式下柱面数为 1220,磁头数为 16,进入 LARGE 模式则柱面数为 610,磁

2、头数为 32。这样在 DOS 看 来柱面数小于 1024,即可正常工作。目前基本上只有 LBA 有实际意义了。 LARGE 寻址模式把柱面数除以整 数倍、磁头数乘以整数倍而得到的逻辑磁头柱面扇区参数进行寻址，所以表示的已不是硬盘中的物理 位置，而是逻辑位置。LBA 寻址模式是直接以扇区为单位进行寻址的，不再用磁头柱面扇区三种单位 来进行寻址。但为了保持与 CHS 模式的兼容，通过逻辑变换算法，可以转换为磁头柱面扇区三种参数 来表示，但表示的也和 LARGE 寻址模式一样，已不是硬盘中的物理位置，而是逻辑位置了。LBA(Logical Block Addressing)逻辑块寻址模式。这种模式所

3、管理的硬盘空间突破了 528KB 的瓶颈,可达 8.4GB。在 LBA 模式下,设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时,由 IDE 控制器把 由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在 LBA 模式下,可设置的最大磁 头数为 255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为:512632551024=8.4GB。 为什么会变成 LGR 模式？是硬盘坏了我以前也遇到过只能访问 C 盘,其它盘说盘符无效,当时拿到厂家保 修,他说坏了, 当然你如果不能保修,可以试着自己弄, 我那时候是从 BIOS 已经看不到硬盘了, 如果你的 还可以

4、的话,可以用工具去对硬盘的分区表进行重建,也可以重新分区,检查.低格等. 如果 BIOS 看不到的 话,那就看是不是零磁道坏了,也可以用工具查看一下 具体的作法可以到网上去查. 不过一般这种挽回的可能性都不怎么大. 努力,希望采纳扩展 int13h 调用详解(修正)第一部分 简 介 一. 硬盘结构简介 1. 硬盘参数释疑 到目前为止, 人们常说的硬盘参数还是古老的 CHS (Cylinder/ Head/Sector)参数. 那么为什么要使用这些参数, 它们的意义是什么? 它们的取值范围是什么? 很久以前, 硬盘的容量还非常小的时候, 人们采用与软盘类似的结 构生产硬盘. 也就是硬盘盘片的每一

5、条磁道都具有相同的扇区数. 由此 产生了所谓的 3D参数 (Disk Geometry). 既磁头数(Heads), 柱面数 (Cylinders), 扇区数(Sectors),以及相应的寻址方式. 其中: 磁头数(Heads) 表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大 为 255 (用 8 个二进制位存储); 柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道, 最大为 1023 (用 10 个二进制位存储); 扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区, 最大为 63 (用 6 个二进制位存储). 每个扇区一般是 512 个字节, 理论上讲这不是必须的, 但好象

6、没有取 别的值的. 所以磁盘最大容量为: 255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 MB ( 1M = 1048576 Bytes ) 或硬盘厂商常用的单位: 255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 MB ( 1M = 1000000 Bytes ) 在 CHS 寻址方式中, 磁头, 柱面, 扇区的取值范围分别为 0 到 Heads - 1, 0 到 Cylinders - 1, 1 到 Sectors (注意是从 1 开始).2. 基本 Int 13H 调用简介 BIOS Int 13H 调用是 BIOS 提供的磁盘基

7、本输入输出中断调用, 它可以 完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位, 读写, 校验, 定位, 诊断, 格式化等功能. 它使用的就是 CHS 寻址方式, 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘 ( 本文中 如不作特殊说明, 均以 1M = 1048576 字节为单位). 3. 现代硬盘结构简介 在老式硬盘中, 由于每个磁道的扇区数相等, 所以外道的记录密度要远低 于内道, 因此会浪费很多磁盘空间 (与软盘一样). 为了解决这一问题, 进一 步提高硬盘容量, 人们改用等密度结构生产硬盘. 也就是说, 外圈磁道的扇区 比内圈磁道多. 采用这种结构后, 硬盘不再具有实际的 3D 参数, 寻址方式也改 为线

8、性寻址, 即以扇区为单位进行寻址. 为了与使用 3D 寻址的老软件兼容 (如使用 BIOS Int13H 接口的软件), 在硬 盘控制器内部安装了一个地址*器, 由它负责将老式 3D 参数*成新的线性 参数. 这也是为什么现在硬盘的 3D 参数可以有多种选择的原因 (不同的工作模 式, 对应不同的 3D 参数, 如 LBA, LARGE, NORMAL). 4. 扩展 Int 13H 简介 虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址, 但是由于基本 Int 13H 的制约, 使 用 BIOS Int 13H 接口的程序,如 DOS 等还只能访问 8 G 以内的硬盘空间. 为了打破这一限制, Micros

9、oft 等几家公司制定了扩展 Int 13H 标准 (Extended Int13H), 采用线性寻址方式存取硬盘, 所以突破了 8 G 的限制, 而且还加入了对可拆卸介质 (如活动硬盘) 的支持. 二. Boot Sector 结构简介 1. Boot Sector 的组成 2Boot Sector 也就是硬盘的第一个扇区, 它由 MBR (Master Boot Record), DPT (Disk Partition Table) 和 Boot Record ID 三部分组成. MBR 又称作主引导记录占用 Boot Sector 的前 446 个字节 ( 0 to 0x1BD ), 存

10、放系统主引导程序 (它负责从活动分区中装载并运行系统引导程序). DPT 即主分区表占用 64 个节 (0x1BE to 0x1FD), 记录了磁盘的基本分区 信息. 主分区表分为四个分区项, 每项 16 字节, 分别记录了每个主分区的信息 (因此最多可以有四个主分区). Boot Record ID 即引导区标记占用两个字节 (0x1FE and 0x1FF), 对于合法 引导区, 它等于 0xAA55, 这是判别引导区是否合法的标志. Boot Sector 的具体结构如下图所示 (参见 NightOwl 大侠的文章): 2. 分区表结构简介 分区表由四个分区项构成, 每一项的结构如下:

11、BYTE State : 分区状态, 0 = 未激活, 0x80 = 激活 (注意此项) BYTE StartHead : 分区起始磁头号 WORD StartSC : 分区起始扇区和柱面号, 底字节的低 6 位为扇区号, 高 2 位为柱面号的第 9,10 位, 高字节为柱面号的低 8 位 BYTE Type : 分区类型, 如 0x0B = FAT32, 0x83 = Linux 等, 00 表示此项未用 BYTE EndHead : 分区结束磁头号 WORD EndSC : 分区结束扇区和柱面号, 定义同前 3DWORD Relative : 在线性寻址方式下的分区相对扇区地址(对于基本分

12、区即为绝对地址) DWORD Sectors : 分区大小 (总扇区数) 注意: 在 DOS / Windows 系统下, 基本分区必须以柱面为单位划分 ( Sectors * Heads 个扇区), 如对于 CHS 为 764/255/63 的硬盘, 分区的 最小尺寸为 255 * 63 * 512 / 1048576 = 7.844 MB. 3. 扩展分区简介 由于主分区表中只能分四个分区, 无法满足需求, 因此设计了一种扩展 分区格式. 基本上说, 扩展分区的信息是以链表形式存放的, 但也有一些特别的地方. 首先, 主分区表中要有一个基本扩展分区项, 所有扩展分区都隶属于它, 也就是说其

13、他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中. 对于 DOS / Windows 来说, 扩展分区的类型为 0x05 或 0x0F(8GB). 除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放, 后 一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中, 但两个扩展分区 的空间并不重叠. 扩展分区类似于一个完整的硬盘, 必须进一步分区才能使用. 但每个扩 展分区中只能存在一个其他分区. 此分区在 DOS/Windows 环境中即为逻辑盘. 因此每一个扩展分区的分区表 (同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多 只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项). 扩展分区和逻辑盘

14、的示意图如下:4三. 系统启动过程简介 系统启动过程主要由一下几步组成(以硬盘启动为例): 1. 开机 :-) 2. BIOS 加电自检 ( Power On Self Test - POST ) 内存地址为 0ffff:0000 3. 将硬盘第一个扇区 (0 头 0 道 1 扇区, 也就是 Boot Sector) 读入内存地址 0000:7c00 处. 4. 检查 (WORD) 0000:7dfe 是否等于 0xaa55, 若不等于 则转去尝试其他启动介质, 如果没有其他启动介质则显示 “No ROM BASIC“ 然后死机. 5. 跳转到 0000:7c00 处执行 MBR 中的程序.

15、6. MBR 首先将自己复制到 0000:0600 处, 然后继续执行. 7. 在主分区表中搜索标志为活动的分区. 如果发现没有活动 分区或有不止一个活动分区, 则转停止. 8. 将活动分区的第一个扇区读入内存地址 0000:7c00 处. 9. 检查 (WORD) 0000:7dfe 是否等于 0xaa55, 若不等于则 显示 “Missing Operating System“ 然后停止, 或尝试 软盘启动. 10. 跳转到 0000:7c00 处继续执行特定系统的启动程序. 11. 启动系统 . 以上步骤中 2,3,4,5 步是由 BIOS 的引导程序完成. 6,7,8,9,10 步由

16、MBR 中的引导程序完成. 一般多系统引导程序 (如 SmartFDISK, BootStar, PQBoot 等) 都是将标准主引导记录替换成自己的引导程序, 在运行系统启动程序 之前让用户选择要启动的分区. 而某些系统自带的多系统引导程序 (如 lilo, NT Loader 等) 则可以将自己的引导程序放在系统所处分区的第一个扇区中, 在 Linux 中即为 SuperBlock (其实 SuperBlock 是两个扇区). 注: 以上各步骤中使用的是标准 MBR, 其他多系统引导程序的引导 过程与此不同. 第二部分 技术资料 第一章 扩展 Int13H 技术资料 一. 简介 设计扩展 Int13H 接口的目的是为了扩展 BIOS 的功能, 使其支持 多于 1024 柱面的硬盘, 以及可移动介质的琐定, 解锁及弹出等功能. 二. 数据结构 1. 数据类型约定 BYTE 1 字节整型 ( 8 位 ) WORD 2 字节整型 ( 16 位 ) DWORD 4 字节整型 ( 32 位 ) QWORD 8 字节整型 ( 64 位 )