本文內(nèi)容主要介紹硬盤邏輯結(jié)構(gòu)方面的一些參數(shù)和概念，包括Int 13H 調(diào)用、Boot Sector 結(jié)構(gòu)、分區(qū)表結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展分區(qū)等知識。

1. 硬盤參數(shù)

很久以前， 硬盤的容量還非常小的時(shí)候，人們采用與軟盤類似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。 也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù)。由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù) （Disk Geometry）。 既磁頭數(shù)（Heads）， 柱面數(shù)（Cylinders），扇區(qū)數(shù)（Sectors），以及相應(yīng)的尋址方式。

其中：

磁頭數(shù)（Heads）表示硬盤總共有幾個(gè)磁頭，也就是有幾面盤片， 最大為 255 （用 8 個(gè)二進(jìn)制位存儲）；

柱面數(shù)（Cylinders） 表示硬盤每一面盤片上有幾條磁道，最大為 1023（用 10 個(gè)二進(jìn)制位存儲）；

扇區(qū)數(shù)（Sectors） 表示每一條磁道上有幾個(gè)扇區(qū)， 最大為 63（用 6個(gè)二進(jìn)制位存儲）。

每個(gè)扇區(qū)一般是 512個(gè)字節(jié)， 理論上講這不是必須的，但好象沒有取別的值的。

所以磁盤最大容量為：

255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB （ 1M =1048576 Bytes ）或硬盤廠商常用的單位：

255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB （ 1M =1000000 Bytes ）

在 CHS 尋址方式中， 磁頭， 柱面， 扇區(qū)的取值范圍分別為 0到 Heads - 1,0 到 Cylinders - 1, 1 到 Sectors （注意是從 1 開始）。

2. 基本 Int 13H 調(diào)用簡介

BIOS Int 13H 調(diào)用是 BIOS提供的磁盤基本輸入輸出中斷調(diào)用， 它可以完成磁盤（包括硬盤和軟盤）的復(fù)位， 讀寫， 校驗(yàn)， 定位， 診斷，格式化等功能。它使用的就是 CHS 尋址方式， 因此最大識能訪問 8 GB 左右的硬盤 （本文中如不作特殊說明， 均以 1M = 1048576 字節(jié)為單位）。

3.擴(kuò)展 Int 13H 簡介

雖然現(xiàn)代硬盤都已經(jīng)采用了線性尋址， 但是由于基本 Int13H 的制約， 使用 BIOS Int 13H 接口的程序， 如 DOS 等還只能訪問 8 G以內(nèi)的硬盤空間。為了打破這一限制， Microsoft 等幾家公司制定了擴(kuò)展 Int 13H 標(biāo)準(zhǔn)（Extended Int13H）， 采用線性尋址方式存取硬盤， 所以突破了 8 G的限制，而且還加入了對可拆卸介質(zhì) （如活動硬盤） 的支持。

4. 現(xiàn)代硬盤結(jié)構(gòu)簡介

在老式硬盤中， 由于每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)相等，所以外道的記錄密度要遠(yuǎn)低于內(nèi)道， 因此會浪費(fèi)很多磁盤空間 （與軟盤一樣）。 為了解決這一問題，進(jìn)一步提高硬盤容量， 人們改用等密度結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。 也就是說，外圈磁道的扇區(qū)比內(nèi)圈磁道多。 采用這種結(jié)構(gòu)后， 硬盤不再具有實(shí)際的3D參數(shù)，尋址方式也改為線性尋址， 即以扇區(qū)為單位進(jìn)行尋址。

為了與使用3D尋址的老軟件兼容 （如使用BIOSInt13H接口的軟件）， 在硬盤控制器內(nèi)部安裝了一個(gè)地址翻譯器，由它負(fù)責(zé)將老式3D參數(shù)翻譯成新的線性參數(shù)。 這也是為什么現(xiàn)在硬盤的3D參數(shù)可以有多種選擇的原因（不同的工作模式， 對應(yīng)不同的3D參數(shù)， 如 LBA, LARGE, NORMAL）。

5.Boot Sector 的組成

Boot Sector 也就是硬盤的第一個(gè)扇區(qū)， 它由 MBR （MasterBoot Record），DPT （Disk Partition Table） 和 Boot Record ID　三部分組成。

MBR 又稱作主引導(dǎo)記錄占用 Boot Sector 的前 446 個(gè)字節(jié)（ 0 to 0x1BD ），存放系統(tǒng)主引導(dǎo)程序 （它負(fù)責(zé)從活動分區(qū)中裝載并運(yùn)行系統(tǒng)引導(dǎo)程序）。

DPT 即主分區(qū)表占用 64 個(gè)字節(jié) （0x1BE to 0x1FD），記錄了磁盤的基本分區(qū)信息。 主分區(qū)表分為四個(gè)分區(qū)項(xiàng)， 每項(xiàng) 16 字節(jié)，分別記錄了每個(gè)主分區(qū)的信息（因此最多可以有四個(gè)主分區(qū)）。

Boot Record ID 即引導(dǎo)區(qū)標(biāo)記占用兩個(gè)字節(jié) （0x1FE and0x1FF）， 對于合法引導(dǎo)區(qū)， 它等于 0xAA55, 這是判別引導(dǎo)區(qū)是否合法的標(biāo)志。

Boot Sector 的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：

　　　　　　0000　|---------------------------------------------|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　Master Boot Record　　 　　　 　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　主引導(dǎo)記錄(446字節(jié))　　 　　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　01BD　|　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　|
　　　　　　01BE　|---------------------------------------------|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　01CD　|　　　 　　分區(qū)信息　1(16字節(jié))　　　　　　　 |
　　　　　　01CE　|---------------------------------------------|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　01DD　|　　　 　　分區(qū)信息　2(16字節(jié))　　　　　　　 |
　　　　　　01DE　|---------------------------------------------|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　01ED　|　　　 　　分區(qū)信息　3(16字節(jié))　　　　　　　 |
　　　　　　01EE　|---------------------------------------------|
　　　　　　　　　|　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　|
　　　　　　01FD　|　　　 　　分區(qū)信息　4(16字節(jié))　　　　　　　 |
　　　　　　　　　|---------------------------------------------|
　　　　　　　　　| 01FE 　　　　　　　|01FF　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　　|　 　　55　　　　　| 　　　　AA　　　　　　　|
　　　　　　　　　|---------------------------------------------|

6.分區(qū)表結(jié)構(gòu)簡介

分區(qū)表由四個(gè)分區(qū)項(xiàng)構(gòu)成， 每一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)如下：

BYTE State　　　: 分區(qū)狀態(tài)， 0 =未激活， 0x80 = 激活 （注意此項(xiàng)）

BYTE StartHead　: 分區(qū)起始磁頭號

WORD StartSC　　: 分區(qū)起始扇區(qū)和柱面號，底字節(jié)的低6位為扇區(qū)號，

高2位為柱面號的第 9,10 位， 高字節(jié)為柱面號的低 8 位

BYTE Type　　　 : 分區(qū)類型， 如0x0B = FAT32, 0x83 = Linux 等，

00 表示此項(xiàng)未用，07 = NTFS

BYTE EndHead　　: 分區(qū)結(jié)束磁頭號

WORD EndSC　　　:分區(qū)結(jié)束扇區(qū)和柱面號， 定義同前

DWORD Relative　:在線性尋址方式下的分區(qū)相對扇區(qū)地址

（對于基本分區(qū)即為絕對地址）

DWORD Sectors　 : 分區(qū)大小 （總扇區(qū)數(shù)）

注意： 在 DOS / Windows 系統(tǒng)下，基本分區(qū)必須以柱面為單位劃分（ Sectors * Heads 個(gè)扇區(qū)）， 如對于 CHS 為 764/255/63 的硬盤，分區(qū)的最小尺寸為　255 * 63 * 512 / 1048576 = 7.844 MB.

7. 擴(kuò)展分區(qū)簡介

由于主分區(qū)表中只能分四個(gè)分區(qū)， 無法滿足需求，因此設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)展分區(qū)格式。 基本上說， 擴(kuò)展分區(qū)的信息是以鏈表形式存放的，但也有一些特別的地方。首先， 主分區(qū)表中要有一個(gè)基本擴(kuò)展分區(qū)項(xiàng)，所有擴(kuò)展分區(qū)都隸屬于它，也就是說其他所有擴(kuò)展分區(qū)的空間都必須包括在這個(gè)基本擴(kuò)展分區(qū)中。對于DOS / Windows 來說， 擴(kuò)展分區(qū)的類型為 0x05. 除基本擴(kuò)展分區(qū)以外的其他所有擴(kuò)展分區(qū)則以鏈表的形式級聯(lián)存放， 后一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)的數(shù)據(jù)項(xiàng)記錄在前一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)的分區(qū)表中，但兩個(gè)擴(kuò)展分區(qū)的空間并不重疊。

擴(kuò)展分區(qū)類似于一個(gè)完整的硬盤， 必須進(jìn)一步分區(qū)才能使用。但每個(gè)擴(kuò)展分區(qū)中只能存在一個(gè)其他分區(qū)。 此分區(qū)在 DOS/Windows環(huán)境中即為邏輯盤。因此每一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)的分區(qū)表（同樣存儲在擴(kuò)展分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)中）中最多只能有兩個(gè)分區(qū)數(shù)據(jù)項(xiàng)（包括下一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)的數(shù)據(jù)項(xiàng)）。