MBR (главная загрузочная запись) — как начинаются компьютеры

Главная загрузочная запись — это пережиток начала развития компьютерных технологий. Впервые она была представлена в 1983 году в IBM PC DOS 2.0 и с тех пор играет важную роль, особенно в компьютерах с Windows. Мы покажем вам, как он используется для запуска очень сложных операционных систем. Кроме того, мы объясним необходимые действия, если главный загрузочный сектор больше не может запустить компьютер.

Что такое MBR?

MBR — это физически первый сектор носителя данных (например, жесткого диска или USB-накопителя), который используется компьютерами для загрузки, или процесса запуска. Компьютер должен быть оснащен BIOS и операционной системой x86.

Примечание

x86 относится к определенной архитектуре процессоров, которая была представлена компанией Intel в 1976 году. Среди прочих функций, она обрабатывает специальные команды при управлении операционной системой, которые разработаны, например, производителями чипов Intel и AMD. Процессоры x86 изначально имели преимущественно 32-битную архитектуру (ширина обработки: 32 бита), но современные системы работают на более производительных 64-битных процессорах x86 (ширина обработки: 64 бита). 64-битный стандарт x86 также называют x64.

На диске MBR всегда имеет один и тот же стандартный адрес: Цилиндр 0, головка 0, сектор 1. Его размер обычно составляет 512 байт, что соответствует размеру сектора на диске.

MBR содержится практически на всех внешних носителях информации (например, USB-флешках), которые совместимы с технологией ПК (архитектура x64/x86) и могут работать с Windows. В случае носителей данных, не предназначенных для запуска ПК, MBR не задействован в операциях, а служит только в качестве источника информации для чтения. Например, устройства воспроизведения аудиофайлов находят в нем информацию о расположении и размере разделов, содержащих воспроизводимые MP3-файлы.

Структура и задачи MBR

Главный загрузочный сектор всегда состоит как минимум из четырех компонентов:

  • Стартовая программа (загрузчик)
  • носитель данных, сигнатура диска (начиная с Windows 2000)
  • Главная таблица разделов
  • MBR или сигнатура загрузки (магическое число)

Стартовая программа содержится в первых 446 байтах MBR. Эта довольно крошечная часть программного обеспечения активируется при запуске ПК и инициирует процесс загрузки. Запускается более обширная процедура со стандартизированными этапами обработки, заканчивающаяся созданием операционной системы, готовой к использованию (например, Windows). Для запуска этого процесса обращается к рабочей памяти, встроенной в компьютер. Она может быть задействована, если компьютер способен использовать электрическую энергию для необходимой обработки после включения.

На основе сигнатуры носителя данных или диска компьютеры Windows (начиная с Windows 2000) идентифицируют носитель данных с помощью таблицы разделов.

Таблица разделов документирует распределение хранимых данных по отдельным секторам. Для этого используются четыре записи, каждая из которых состоит из 16 байт и содержит информацию о расположении и размере каждого раздела. Например, где начинается и где заканчивается раздел C: или D:. Кроме того, таблица содержит информацию о времени хранения данных, например, «FAT32», «LINUX Native» или «Dynamic Disk». Порядок разделов в таблице разделов не всегда отражает физическое расположение на жестком диске.

MBR или загрузочная сигнатура содержит строки «55» и «AA» в двух байтах. Главная загрузочная запись распознается благодаря характерной кодировке, которую всегда можно найти в конце сектора MBR. Если эта информация отсутствует, главный загрузочный сектор не будет идентифицирован, и процесс загрузки будет прерван с сообщением об ошибке.

Для работы MBR требуется триггер — триггер, который обеспечивается BIOS (Basic Input/Output System) после включения компьютера. BIOS — это специальное программное обеспечение, которое также известно как микропрограмма. Оно находится на материнской плате ПК с архитектурой x86, где встроено в специальную микросхему (например, микросхему EPROM, флеш-память). BIOS является постоянно установленным компонентом, даже когда компьютер выключен.

BIOS не нуждается в точной информации о разбиении диска на разделы. Он предназначен только для загрузки и выполнения загрузчика MBR в памяти. После того как главный загрузочный сектор прочитан и его загрузчик активирован в рабочей памяти, активный (загрузочный) раздел разделенного жесткого диска определяется через таблицу разделов.

После его определения происходит цепная реакция по принципу цепной загрузки. Определенный загрузочный сектор адресуемого раздела задействуется, и собственный загрузчик раздела берет на себя управление в рабочей памяти. Далее следуют более обширные процессы и процедуры, которые выполняют фактический запуск операционной системы. Поскольку собственный загрузчик раздела выполняет более сложные задачи, он обычно больше, чем программа запуска MBR.

Если на компьютере установлено несколько операционных систем, процесс загрузки преждевременно остановится, пока пользователь не сделает выбор (например, между Windows 7 и Windows 10). Эти специальные менеджеры загрузки обычно работают по времени. Если ручной ввод не предусмотрен, предпочтительная операционная система будет автоматически запущена по истечении определенного времени.

Поврежден MBR — какие действия необходимо предпринять?

Если ПК с архитектурой x86 внезапно перестал запускаться, проблема может заключаться в поврежденном главном загрузочном секторе. Например, BIOS может больше не считывать два байта подписи MBR. Чтобы исправить ситуацию, существуют различные стратегии устранения неполадок, которые в первую очередь зависят от установленной операционной системы. У пользователей Windows сейчас, как правило, есть два варианта:

  • Автоматическое восстановление системы с помощью аварийного носителя (CD, DVD, USB-накопитель).
  • Ручное восстановление через командную строку

При использовании автоматического метода сначала необходимо изменить основной загрузочный носитель в BIOS. В противном случае процедура запуска всегда будет останавливаться при поиске неповрежденного MBR на активном разделе встроенного жесткого диска — безрезультатно. Если, например, после изменения BIOS компьютер загружается с DVD-диска Windows 7, после нескольких предыдущих шагов можно выбрать «Параметры восстановления компьютера». После ряда дальнейших шагов вы получите доступ к восстановлению системы, которое автоматически восстановит MBR.

В случае ручного метода главная загрузочная запись должна быть восстановлена с помощью инструмента командной строки, предоставляемого командной строкой Windows (cmd.exe). Затем процесс восстановления можно запустить с помощью стандартных команд (bootrec/fixmbr, bootrec/fixboot). Способ доступа к командной строке во многом зависит от установленной операционной системы. Кроме того, необходимый процесс зависит от того, запущена ли Windows или вообще не активирована.

В целях защиты вашей конфиденциальности видеоролик не будет загружаться, пока вы не нажмете на него.

Неисправный главный загрузочный сектор — не единственная причина для ремонта. Загрузочный вирус, который заражает загрузочный сектор и становится активным во время загрузки, также может сделать такие шаги необходимыми. По возможности, ремонт MBR должен выполняться только опытными пользователями из-за риска потери данных. Поэтому следует иметь резервную копию системы и важных пользовательских данных. Если восстановление раздела MBR не приведет к желаемому результату или прекратится преждевременно, аппаратное обеспечение может быть непоправимо повреждено.

Альтернативы главной загрузочной записи

Главная загрузочная запись имеет некоторые недостатки, такие как неадекватные механизмы устранения неполадок (например, в случае повреждения MBR), ограничения по размеру жесткого диска или работе с разделами. Разделы MBR поддерживаются только при объеме памяти до 2 ТБ; без модификаций обычная схема разметки может работать только с четырьмя разделами.

На практике, однако, эти ограничения частично компенсируются с помощью некоторых уловок и обходных путей. Например, можно изменить загрузочный сектор и создать расширенный раздел, который, в свою очередь, можно разделить на более мелкие логические разделы. Однако эти маленькие хитрости представляют собой временные решения, которые едва ли могут идти в ногу с современным развитием компьютерных технологий.

Современные системы все чаще заменяют MBR на современную разметку жесткого диска в формате GPT. GPT отличается повышенной безопасностью данных и может работать с большими жесткими дисками и большим количеством разделов. Диски в формате GPT тесно взаимодействуют с интерфейсами микропрограмм, которые уже давно стали преемниками BIOS. Например, начиная с Windows Vista Service Pack 1 (64-битная версия x86) можно начать использовать унифицированную расширяемую микропрограмму (UEFI). Эта новейшая технология загрузки представляет собой своего рода «миниатюрную операционную систему», которая поддерживает 64-битные процессоры изначально с завода.

Совет

Хотите углубиться в тему? Узнайте больше о различиях между MBR и GPT в нашей подробной статье.

В последнее время MBR стал менее важным из-за более гибких и высокопроизводительных альтернатив. Там, где главный загрузочный сектор все еще используется для загрузки, это обычно для запуска компьютеров со старым оборудованием. Более того, технология MBR особенно распространена в мире Windows по причинам совместимости.

Оцените статью
cdelat.ru
Добавить комментарий