6. Низкоуровневая организация дисковой памяти. Сервис bios доступа к дисковой подсистеме.

Логическое устройство – в различных ОС "отображение" некоторого физического (реального) или виртуального устройства, "создаваемое" специальными системными программами (обычно драйверами) и "видимое" со стороны прикладных программ. Логические устройства принято делить на символьные и блочные. Рассматриваемые в данном разделе дисковые устройства внешней памяти представляются блочными логическими устройствами.

Логический раздел – соответствующим образом (см. ниже) оформленная часть физического (или виртуального) дискового устройства, представляемая как самостоятельное логическое устройство. Стандартно создаются для жестких дисков (винчестеров) и служат для повышения гибкости, эффективности и унификации использования дискового пространства. Модель логических разделов "признается", в общем, всеми основными ОС, работающими на IBM PC-совместимых ЭВМ: DOS, Windows, Linux, хотя особенности представления их как логических устройств могут различаться.

Логическая структура дисковых устройств в архитектуре IBMPC, унифицированная для всех операционных систем, предназначенных для этой архитектуры, предусматривает представление устройства как совокупности одного или более логических разделов (partitions).

В физически первом секторе диска (первый сектор нулевой поверхности нулевого цилиндра) находятся главная загрузочная запись (MasterBootRecord – MBR) и таблица разделов (PartitionTable). Таблица разделов начинается со смещения в секторе 1BEh и содержит до 4 записей по 16 байт, каждая из которых описывает один раздел (формат см. ниже). Один из разделов может быть определен как активный, т.е. используемый как загрузочный для операционной системы. MBR представляет собой программу, которая занимает первые 446 сектора (обычно намного меньше) и выполняет поиск активного раздела, считывание его загрузочной записи и передачу ей управления (предваряется также необходимыми подготовительными действиями). На данном этапе управление целиком принадлежит MBR, алгоритм действий которого в общем случае может сильно отличаться от "типового". Однако MBR ряда операционных систем ПЭВМ в той или иной степени взаимозаменяемы.

Раздел должен включать обязательно целое число цилиндров. Обычно границы разделов выравниваются по целым цилиндрам, однако это не обязательно.

Т.к. 4 разделов таблицы недостаточно, а также из-за ограничений на размер раздела было введено понятие расширенного раздела (extendedpartition). Такой раздел содержит в начале сектор, аналогичный первому сектору диска и содержащий пустой MBR и действительную таблицу разделов, описывающую разделы, принадлежащие уже этому extendedpartition. Среди этих разделов может быть следующий расширенный, и т.д. Таблица разделов может содержать не более 1 расширенного раздела.

Примечание. В русской терминологии "разделом" принято называть и раздел, целиком занимающий всю область, описываемую одним "partition", и часть расширенного "partition". В первом случае употребляется также термин "первичный раздел" или "первичный partition", во втором – просто "логический раздел" или "логический диск". Сложившийся перевод термина "primary" как "первичный" иногда признается неудачным: некоторые источники предлагают вариант "простой" – в противоположность "расширенному".

Согласно спецификациям DOS, которым следует и Windows (т.е. ФС семейства FAT) допустимо включать в таблицу разделов не более 2 записей. Вторая из них (если есть) описывает расширенный раздел, в т.ч. и если он будет состоять из единственного логического раздела. Остальные записи таблицы (если есть) не обрабатываются и, следовательно, описываемые ими разделы оказываются невидимыми. Другие ОС, например, Linux, могут обрабатывать все 4 записи таблицы.

Логический раздел принято начинать с 1-й поверхности того же цилиндра, где находится описывающая его таблица разделов. Т.о., почти вся 0-я поверхность этого цилиндра (чаще всего – 62 сектора из 63) остается пустой либо может быть использована иным образом операционной системой или отдельными программами (в т.ч. и загрузочными вирусами). Несогласованное использование этого "свободного" цилиндра может приводить к конфликтам. Расширенный раздел обычно начинается с 0-й поверхности своего цилиндра.

Примечание. Описанный порядок разметки применяется "по умолчанию". Утилита DOS утилита FDISK размечает диск только стандартным образом, и нестандартные ситуации, например, дефекты в "неудачном" месте диска, приводят, как правило, к зависанию. Тем не менее, формат таблицы разделов позволяет более гибкое управление ими, что могут использовать более сложные программы, например, Partition­Magic, или непосредственно программист, работая низкоуровневыми утилитами типа DISKEDIT.

Независимо от своего типа, каждый раздел в файловой системе семейства FAT становится отдельным логическим устройством. и имеет в начале (1-й сектор первой дорожки раздела) загрузочную запись (BootRecord – BR) и блок параметров BIOS (BIOSParametersBlock – BPB). BPB описывает количественные характеристики раздела (см. ниже). BR активного раздела) содержит программу, которая выполняет поиск, считывание и активизацию загрузочных файлов операционной системы (по крайней мере, в DOS и Windows 9x), неактивного – безвредные действия типа вывода сообщения об ошибке.

Примечание 2. В системе адресации секторов CHS, изначально принятой в BIOS и соблюдаемой в таблице разделов, номер цилиндра 10-разрядный, сектора в пределах дорожки – 6-разрядный. Т.о., старшие биты номера цилиндра записываются в старшие биты байта, оставшаяся младшая часть которого содержит номер сектора. Номер головки (поверхности) занимает ровно 1 байт.