Объем загрузочной записи - Volume boot record

А объем загрузочной записи (VBR) (также известный как загрузочный сектор тома, а загрузочная запись раздела или загрузочный сектор раздела) является разновидностью загрузочный сектор представленный Персональный компьютер IBM. Его можно найти на разделенный устройство хранения данных, например жесткий диск, или неразмеченное устройство, такое как дискета, и содержит Машинный код за самонастройка программы (обычно, но не обязательно, операционные системы ) хранятся в других частях устройства. На не-разделенный устройства хранения данных, это первый сектор устройства. На разделенных устройствах это первый сектор отдельного раздела на устройстве, причем первый сектор всего устройства является Главная загрузочная запись (MBR), содержащий таблица разделов.

Код в загрузочных записях тома вызывается либо непосредственно микропрограммой машины, либо косвенно кодом в основной загрузочной записи или менеджер загрузки. Код в MBR и VBR по сути загружен таким же образом.

Вызов VBR через диспетчер загрузки известен как загрузка цепи. Немного двойная загрузка системы, такие как NTLDR (в загрузчик для всех выпусков операционных систем Microsoft, производных от Windows NT, до включительно Windows XP и Windows Server 2003 ), возьмите копии кода начальной загрузки, которые устанавливаются отдельными операционными системами в VBR отдельного раздела, и сохраните их в дисковых файлах, загружая соответствующее содержимое VBR из файла после того, как загрузчик запросит у пользователя, какую операционную систему загружать. Виндоус виста, Windows Server 2008 и более новые версии заменен NTLDR; Функциональность загрузчика вместо этого обеспечивается двумя новыми компонентами: WINLOAD.EXE и Менеджер загрузки для Windows.

В файловые системы Такие как FAT12 (кроме DOS 1.x), FAT16, FAT32, HPFS и NTFS, VBR также содержит Блок параметров BIOS (BPB), который определяет расположение и структуру основных структур данных на диске для файловой системы. (Подробное обсуждение структуры секторов FAT VBR, различных версий FAT BPB и их записей можно найти в Статья FAT.)

Технические детали

Подпись

Наличие совместимого с IBM PC загрузчика для процессоров x86 в загрузочном секторе условно обозначается двухбайтовой шестнадцатеричной последовательностью, называемой сигнатурой загрузочного сектора (55ч при фиксированном смещении + 1FEh и AAh в + 1FFh) для секторов размером 512 байт и более.^{[nb 1]} Для 512-байтовых секторов подпись загрузочного сектора также отмечает конец сектора. VBR на меньших и больших секторах могут также показывать сигнатуры в конце фактического размера сектора, однако описанная здесь семантика применяется к 16-битной сигнатуре в + 1FEh Только.

Эта сигнатура указывает на наличие по крайней мере фиктивного загрузчика, который можно безопасно запустить, даже если он не сможет фактически загрузить операционную систему. Это не указывает на наличие (или даже конкретного) файловая система или операционная система, хотя некоторые старые версии DOS до 3.3 полагались на нее в процессе обнаружения ТОЛСТЫЙ -форматированные носители (в более новых версиях нет). Загрузочный код для других платформ или процессоров не должен использовать эту подпись, так как это может привести к сбою, когда BIOS передает выполнение в загрузочный сектор, предполагая, что он содержит допустимый исполняемый код. Отсюда следует, что FAT12 /FAT16 носители, которые будут использоваться также очень старыми версиями DOS, должны поддерживать подпись, даже если они не содержат операционной системы или предназначены для загрузки только на других платформах; следовательно, они должны содержать как минимум x86-совместимый (фиктивный) загрузчик (для сравнения см. примеры FAT на Atari ST и с MSX-DOS ). Тем не менее, некоторые носители для других платформ ошибочно содержат подпись даже без фиктивного загрузчика, совместимого с x86, что на практике делает проверку не на 100% надежной.

Подпись проверяется большинством системных BIOS, поскольку (по крайней мере) IBM PC / AT (но не оригиналом IBM PC и некоторые другие машины). Более того, он также проверяется большинством загрузчиков MBR перед передачей управления загрузочному сектору. Некоторые BIOS (например, IBM PC / AT) выполняют проверку только для фиксированных дисков / съемных дисков, в то время как для дискет и суперфлоппи достаточно начать с байта, большего или равного 06ч и первые девять слов не должны содержать одно и то же значение, прежде чем загрузочный сектор будет принят как действительный, что позволяет избежать явной проверки на 55ч, AAh на дискетах. Поскольку старые загрузочные сектора (т.е. очень старые CP / M-86 и носители DOS) иногда не имеют этой подписи, несмотря на то, что они могут быть успешно загружены, проверка может быть отключена в некоторых средах. Это также отражает тот факт, что дискеты могут быть отформатированы для использования секторов меньшего размера, чем 512 байт.

Если код BIOS или MBR не определяет допустимый загрузочный сектор и, следовательно, не может передать выполнение коду загрузочного сектора, он попытается выполнить следующее загрузочное устройство в строке. Если все они терпят неудачу, обычно отображается сообщение об ошибке и вызывается ИНТ 18ч.^[1] Это либо запустит дополнительное резидентное программное обеспечение в ПЗУ (ROM BASIC ), попробуйте выполнить удаленную загрузку по сети, перезагрузите систему через ИНТ 19ч после подтверждения пользователя, или заставить систему остановить самонастройка процесс до следующего включения.^[1]

От десятичного смещения 72 до 79 NTFS PBR содержит серийный номер идентификатора тома UUID раздела.

Призыв

Загрузочный код в VBR может предполагать, что BIOS настроил свои структуры данных, прерывает и инициализирует оборудование. Код не должен предполагать наличие более 32 КБ памяти для безотказной работы;^[1] если ему нужно больше памяти, он должен запросить ИНТ 12 ч для него, поскольку другой код предварительной загрузки (например, оверлеи расширений BIOS, системы шифрования или удаленные загрузчики начальной загрузки ) также могут присутствовать в другом месте в памяти (и обычно скрываются от загрузочного сектора за счет соответствующего уменьшения объёма памяти INT 12h, чтобы они не были перезаписаны действиями MBR и VBR). Спецификация загрузки BIOS позволяет использовать 64 КБ памяти и явно рекомендует 0000 ч: 7C00 ч к 0000h: FFFFh как временный блокнот.^[2]^[1] Загрузочный код не должен предполагать более мощные процессоры, чем исходный. Intel 8088 или же 8086 (используется в исходном ПК) и не делает никаких предположений относительно точного состояния оборудования, системы прерываний (прерывания могут быть включены или отключены) или местоположения и размера стека. Хотя исходный BIOS IBM инициализирует DS, ES и SS ЦПУ регистры для сегментации 0000ч и поддерживает начальный стек в SS:SP = 0000ч: 0400ч, на это нельзя полагаться, поскольку не все BIOS и коды MBR следуют этому соглашению. Регистры, не упомянутые ниже, должны рассматриваться как неинициализированные. Прямой доступ к оборудованию обычно не разрешен. В то время как Таблица параметров диска (DPT / FDPB) обычно устанавливается в 0000ч: 0078ч уже в памяти, VBR должен переместить (и, возможно, исправить) DPT, на который указывает INT 1Eh вектор в это место (INT 1Eh не прерывание, а дальний указатель на DPT).

Некоторые условия могут быть смягчены в контролируемых средах, например, некоторые загрузчики сегодня предполагают наличие до 128 КБ памяти для работы в нормальном режиме (без дополнительных запросов), а некоторые загрузчики используют LBA доступ предполагать по крайней мере Intel 80188 или же 80186 ЦПУ.

VBR загружается в ячейку памяти. 0000ч:7C00h^[1] и со следующими регистрами ЦП, настроенными, когда предыдущий загрузчик начальной загрузки (то есть, обычно BIOS или MBR, но, возможно, другой загрузчик) передает выполнение ему, перейдя на 0000ч:7C00h в процессоре реальный режим.

CS:IP = 0000ч:7C00h (фиксированный)

Некоторые BIOS Compaq ошибочно используют вместо него 07C0h: 0000h. Хотя это разрешается в одно и то же место в памяти реального режима, это нестандартно, и его следует избегать, поскольку код VBR, предполагающий определенные значения регистров или не записанный для перемещения, может не работать иначе.

DL = загрузочный привод (дискеты / суперфлоппи: 00ч = первый, 01ч = второй, ..., 7Eh; фиксированные диски / съемные диски: 80ч = первый, 81ч = второй, ..., FEh; значения 7Fh и FFh зарезервированы для ПЗУ / удаленных приводов и не должны использоваться на диске).^[3] DL поддерживается IBM BIOS, а также большинством других BIOS. Известно, что BIOS Toshiba T1000 не поддерживает это должным образом, а некоторые старые BIOS Wyse 286 используют значения DL для жестких дисков больше или равные 2. USB-накопители, настроенные как суперфлоппи, обычно получают назначение DL = 00ч или же 01чоднако некоторые редкие BIOS ошибочно представляют USB-накопители, сконфигурированные как съемные, как DL = 01ч также вместо использования DL = 80ч. Традиционно только ценности 00ч и 80ч были переданы BIOS во время загрузки, и многие загрузочные секторы в любом случае были жестко запрограммированы для работы с фиксированными значениями. В Спецификация Plug and Play BIOS и Спецификация загрузки BIOS (BBS) позволяют другим устройствам стать загрузочными.^[2]^[4] Позднее также рекомендуется, чтобы коды MBR и VBR использовали DL, а не внутренние аппаратные настройки по умолчанию.^[2] (NB. MS-DOS /ПК DOS и OS / 2 VBR игнорируют предоставленное значение DL и вместо этого извлекают значение, хранящееся по смещению. + 19ч в Расширенный блок параметров BIOS (EBPB) или со смещением сектора + 1FDh в версиях DOS с 3.2 по 3.31. Некоторые версии DR-DOS использовать DL начиная с 7.02. DR-DOS 7.07 VBR по умолчанию использует DL и игнорирует значение BPB, но SYS / O [: nnn] может использоваться для восстановления старого поведения использования значения BPB или даже для принудительного применения определенного загрузочного диска nnn храниться там.^[3] На FAT32 объемы, FreeDOS также использует значение DL, в то время как он делает это FAT12 /FAT16 только тома, если значение BPB установлено на FFh.)
DH бит 5 = 0: устройство поддерживается через ИНТ 13ч; else: все равно (должно быть равно нулю). DH поддерживается некоторыми BIOS IBM. Некоторые коды MBR и VBR сохраняют значение DH.

Системы с Подключи и играй Поддержка BIOS или BBS предоставит указатель на данные PnP в дополнение к DL:^[2]^[4]

DL = загрузочный привод (см. Выше)
ES:DI = указывает на "$ PnP"структура проверки установки

Эта информация позволяет загрузчику (в MBR или VBR) активно взаимодействовать с BIOS или резидентным оверлеем PnP / BBS в памяти, чтобы настроить порядок загрузки и т. Д., Однако эта информация игнорируется большинством стандартных MBR и VBR. . В идеале ES: DI передается, но операционные системы с поддержкой PnP обычно также имеют резервные методы для получения точки входа PnP BIOS позже, так что большинство операционных систем не полагаются на это. Информацию в ES: DI можно использовать как подсказку - согласно спецификации PnP BIOS, структура проверки установки "$ PnP" может быть найдена путем поиска подписи строки ASCII $ PnP в системной памяти, начиная с F0000h до FFFFFh на каждом 16-байтовая граница.

С разделенными носителями, когда VBR запускается MBR (или другим загрузчиком), а не BIOS, многие реализации передают в VBR дополнительную информацию, помимо DL (а также иногда DH и ES: DI):

DS:SI = указывает на 16-байтовый Таблица разделов MBR запись (в перемещенной MBR), соответствующая активированной VBR. ПК-МОП 5.1 зависит от этого для загрузки, если ни один раздел в таблице разделов не отмечен как загрузочный. В сочетании с ПОГРУЗЧИКОМ, Многопользовательская DOS и РЕАЛЬНЫЙ / 32 загрузочные секторы используют это для определения местоположения загрузочного сектора активного раздела (или другого загрузчика начальной загрузки, такого как IBMBIO.LDR, в фиксированной позиции на диске), если загрузочный файл (LOADER.SYS) не может быть найден. ПТС-ДОС 6.5 и S / DOS 1.0 используют это вместе со своими Расширенный активный раздел (AAP) функция. В дополнение к поддержке LOADER и AAP, DR-DOS 7.07 может использовать это для определения необходимого метода доступа INT 13h при использовании двойного кода CHS / LBA VBR. Код MBR OS / 2, MS-DOS (до 7.0), PC DOS (до 7.10) и Windows NT (примерно до 2007 г.) также предоставляет тот же интерфейс, хотя в этих системах он не используется. MBR, установленная Windows NT 6.0 (и выше), использует другие регистры, и поэтому больше не совместима с этими расширениями. В то время как некоторые расширения зависят только от самой записи в 16-байтовой таблице разделов, для других расширений может потребоваться также наличие всей таблицы разделов из 4 (или 5 записей).

В DR-DOS 7.07 расширенный интерфейс может дополнительно использоваться MBR и вместе с ЗАГРУЗЧИКОМ:

ТОПОР = магическая подпись, указывающая на наличие этого расширения (0ЭДЧ)
DL = загрузочный привод (см. Выше)
DS: SI = указывает на используемую 16-байтовую запись таблицы разделов MBR (см. Выше)
ES:BX = начало загрузочного сектора или специального "NEWLDR"изображение сектора (обычно 7C00h)
CX = зарезервировано

В сочетании с Таблицы разделов GUID (GPT), Расширенная спецификация дискового накопителя (EDD) 4 Гибридный MBR Предложение рекомендует другое расширение интерфейса MBR-VBR:^[5]

EAX = 54504721h ("! GPT")
DL = загрузочный привод (см. Выше)
ES: DI = указывает на "$ PnP"структура проверки установки (см. выше)
DS: SI = указывает на структуру передачи гибридного MBR, состоящую из 16-байтовой фиктивной записи таблицы разделов MBR (со всеми установленными битами, кроме флага загрузки со смещением + 0ч и тип раздела по смещению + 4ч) с дополнительными данными. Это частично совместимо с более старым расширением DS: SI, рассмотренным выше, если для этих старых расширений требуется только 16-байтовая запись раздела, а не вся таблица разделов.

Смотрите также

Примечания

^ Подпись при зачете + 1FEh в загрузочных секторах есть 55ч AAh, то есть 55ч по смещению + 1FEh и AAh по смещению + 1FFh. С прямой порядок байтов представление должно рассматриваться в контексте IBM PC совместимые машины, это можно записать как 16-битное слово AA55h в программах для x86 процессоров (обратите внимание на порядок замены), тогда как это должно быть записано как 55ААч в программах для других архитектур ЦП с использованием прямой порядок байтов представление. Поскольку это много раз было перепутано в книгах и даже в исходных справочных документах Microsoft, в этой статье используется побайтовое представление на диске на основе смещения, чтобы избежать любой возможной неверной интерпретации.

дальнейшее чтение

"Секторы загрузки тома". Руководство для ПК.

[NB_Magic_AA55-1] Подпись при зачете + 1FEh в загрузочных секторах есть 55ч AAh, то есть 55ч по смещению + 1FEh и AAh по смещению + 1FFh. С прямой порядок байтов представление должно рассматриваться в контексте IBM PC совместимые машины, это можно записать как 16-битное слово AA55h в программах для x86 процессоров (обратите внимание на порядок замены), тогда как это должно быть записано как 55ААч в программах для других архитектур ЦП с использованием прямой порядок байтов представление. Поскольку это много раз было перепутано в книгах и даже в исходных справочных документах Microsoft, в этой статье используется побайтовое представление на диске на основе смещения, чтобы избежать любой возможной неверной интерпретации.

[Paul_1997_OD-A3-2] а ^б ^c ^d ^е Пол, Матиас Р. (1997-10-02) [1997-09-29]. "Caldera OpenDOS 7.01 / 7.02 Обновление Alpha 3 IBMBIO.COM - README.TXT и BOOT.TXT - Краткое описание того, как загружается OpenDOS". Архивировано из оригинал на 2003-10-04. Получено 2009-03-29. [1]

[BBS_101-3] а ^б ^c ^d Compaq Computer Corporation; Phoenix Technologies Ltd.; Корпорация Intel (1996-01-11). Спецификация загрузки BIOS 1.01 (PDF). 1.01. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-04-14.

[Paul_2017-4] а ^б Пол, Маттиас Р. (14.08.2017) [07.08.2017]. «Продолжающаяся сага о Windows 3.1 в расширенном режиме на OmniBook 300». MoHPC - Музей калькуляторов HP. В архиве из оригинала на 2018-05-01. Получено 2018-05-01. […] SYS […] / O [: nnn] Переопределить загрузочный привод, о котором сообщается IPL (n = 0..126, 128..254). […] Подготовка целевого диска ... Выбор загрузочного сектора FAT12 CHS (требуется IPL для сообщения о загрузочном модуле). Обработка целевого объекта как дискеты или супертекстового диска (загрузочное устройство 0). Написание нового загрузочного сектора ... […]

[PnP_10A-5] а ^б Compaq Computer Corporation; Phoenix Technologies Ltd.; Корпорация Intel (1994-05-05). Спецификация Plug and Play BIOS 1.0A (PDF). 1.0A. Архивировано из оригинал (PDF) на 02.02.2018.

[EDD4-Hybrid-MBR-6] Эллиотт, Роберт (2010-01-04). «Приложение с кодом загрузки гибридной MBR EDD-4» (PDF). Hewlett Packard, Технический комитет T13. e09127r3. В архиве (PDF) из оригинала на 2018-05-01. Получено 2018-05-01.

[nb 1]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]