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USB 磁碟儲存裝置的開機 原理和技術 的 分析及討論

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發表於 2012-4-11 16:19:13 | 顯示全部樓層 |閱讀模式


這篇文章是舊論壇金大發的文章...感謝金大...

另外感謝
sye0522 傳給我 800多MB 關於舊論壇的文章資料...才能讓這些文章重現...幫 sye0522 貢獻+10000分 待我一一整理再發上來...

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很多人以為 USB-Flash USB-HDD 和 一般硬碟 不太一樣
的確...是不太一樣啦...不過關於 "磁碟管理方式" 部份的原理...其實是差不多的
所以基本上等下會提到的 磁碟概念 和 一般硬碟 都是一樣的

注意...這個教學可能會長到吐(雖然我覺的我打很短了...)
會吐的人不要看...吐
腦筋不清楚的人不要看...暈
有高血壓的人不要看...爆血
有心臟病的人不要看...升天

另外...這只是我的經驗談
不一定十分正確...歡迎一起研究討論
說錯就說錯...也沒什麼(啊是不能錯喔...)


  • 入門篇1 - 磁碟區管理的格式 - 檔案系統

    檔案系統...略熟電腦的都知道...NTFS FAT32 FAT16 ... 有很多格式
    在電腦的最初期...甚至沒有 硬碟 這種東西時...主要都是用 軟碟
    軟碟 並沒有所謂的 "分割" ... 很單純的 一個 軟碟 就只有一個 檔案系統
    即 軟碟本身 全部就是一個分割區 也只有這一個分割區
    所以根本用不到 分割 ...也因此沒有 MBR 或 分割資料表
    (分割 及 分割資料表 ...後面會提)
    而一般 軟碟 用的 檔案系統...基本上都是 FAT12
    (不過就原理上...要用成 FAT16 FAT32 也是可以)

    這個其實不難...重點就在
    1個磁碟區(1個分割區)...有其 管理檔案資料的 格式...即 "檔案系統"
    常見的 格式有 NTFS FAT32 FAT16 FAT12
    前面3個為 硬碟 的 磁碟(分割區) 常用格式...FAT12 為軟碟用
    不過 硬碟 的 磁碟區 原則上要用 FAT12 也是可以
  • 入門篇2 - 硬碟 管理 磁碟(分割區) 的方式 - 分割資料表

    分割資料表...簡稱 分割表
    對電腦熟的人(會處理分割的人)...也許會覺的奇怪
    為什麼不是先說明 分割 而是先說成 檔案系統
    因為目前 硬碟 已經是標準配備...所以大部份的人在處理時
    都是對 硬碟 先做 分割 ... 再處理 檔案系統 (格式化) 的部份
    雖然處理動作是 分割->格式化 ...但想一下 軟碟
    軟碟 就不用 分割...而是直接 格式化
    對於我們看到的 磁碟區 C: D: E: 來說...其根本原理是 檔案系統
    而 分割...只是用在 硬碟 上...去管理 磁碟區 的方式
    為了將2者清楚的分離說明...清楚的介紹 磁碟區 的 原理 檔案系統
    所以先介紹 檔案系統 (我覺的這樣大家應該比較好懂)

    進入正題
    硬碟...容量比 軟碟 大的多...
    如果採用像 軟碟 一樣的方式使用
    即 一個 儲存裝置 只有一個 磁碟區 一種 檔案系統 那是非常沒有效率的
    而且 檔案系統 依據原理的不同都有一些限制 (例如 FAT16 只支援到 2G)
    所以將 硬碟 分為多個 磁碟區(分割區) 的管理方式就叫 分割

    這裡不詳細說明 分割表 的儲存格式...只說明大概的原理

    簡單的說...分割表 儲存的是 分割區 的資料 (分割區的範圍 , 分割區的類型 , 啟動分割區)
    分割區的類型 基本只分為 主分割區 和 延伸分割區
    除了 延伸(擴充)分割區 之外(這裡不詳細說明 延伸分割區)
    原則上一個 (主)分割區 等於一個 磁碟區
    不過由於 分割區類型 在記錄時...是用 1 byte (0-255) 來儲存
    所以除了 延伸分割區 的 05 外
    剩下的雖然都算是 主分割區 但不同的數值亦代表使用的 檔案系統 不同
    因此我們也稱這個 數值 為 檔案系統ID

    不過實際上 磁碟區(分割區) 使用的 檔案系統 可以由 磁碟區 中的資料(開機磁區)來判斷
    分割表 上記錄的 檔案系統ID ...只是方便管理和除錯而以

    下面是 分割表 和 檔案系統ID(SPFDISK) 的釋意圖

1.gif

2.gif


  • 基礎篇1 - 磁碟開機 和 硬碟的 MBR

    磁碟裝置的開機...其實很簡單
    就是去讀取 磁碟裝置 的第一個磁區

    像 軟碟 因為本身就是一個 磁碟區
    而 磁碟區 的 第1個磁區 就是 開機磁區
    所以 軟碟 開機時...就去讀取 開機磁區
    而 開機磁區 中的 開機程序(引導程式) 就會去執行一連串的開機動作

    硬碟 和 軟碟 的開機原則上是一樣的
    只是 硬碟 本身不是一個 磁碟區
    (是一堆分割區...儘管那一堆可能只有1個分割區)
    而經由 分割 來管理 磁碟區 ...
    所以 硬碟 的 第一個磁碟 不是 磁碟區 的 開機磁區
    而是 MBR (Master Boot Record)
    MBR 簡單說...就是 硬碟 的 開機程序 (是 硬碟 不是 磁碟區)
    而 分割表 就包含在 MBR 裡面
    一般的 MBR 其開機程序通常是
    依據 分割表 的資料去載入 啟動分割區 的 開機磁區(分割區 的第一個磁區)
  • 基礎篇2 - 不同的 開機程序(引導)

    磁碟區 的 第1個 磁區 儲存的是 開機程序
    所以不同的 開機程序 當然有不同的開機動作
    DOS 開機 -> 載入 IO.SYS
    NTLDR 開機-> 載入 NTLDR
    GRUB4DOS 開機 -> 載入 GRLDR


    不過由於 DOS 不直接支援 NTFS
    所以 DOS 開機 基本只在 FATxx 的檔案系統
    NTLDR 和 GRUB4DOS 開機則是 NTFS 和 FAT 均有
  • 基礎特別篇 - GRUB4DOS 的 MBR

    前面有提過 MBR
    雖然一般的 MBR 是使用 啟動分割區 來開機
    不過即然 MBR 是程序 當然也可以不要這麼做
    例如...GRUB4DOS 的 MBR
    在開機時...是去依順序搜尋 分割區 中的 GRLDR
    有的話即 載入該分割區中的 GRLDR 用該 分割區 開機...
    所以就算沒設定 啟動分割區 還是可以開機
  • USB 開機基礎篇1 - USB 磁碟儲存裝置的開機

    故意加上 磁碟 只是是要和 光碟 USB-CD 做個區分而以啦

    在一般 XP 系統上
    可以發現不管是何種 USB 磁碟儲存裝置

    USB-Flash(USB隨身碟) , USB-HD(USB轉硬碟) , USB讀卡機
    MP3/MP4 , 數位像機

    其預設的處理方式...都是以 硬碟 的方式在處理(有分割區)
    所以在處理 USB 磁碟儲存裝置 的開機時
    原則上是以 硬碟 的方式來處理
    所以只要稍微注意一下各種 USB裝置 的不同處就好
    例如...
    USB-Flash 和 USB-HD 在 XP 的 磁碟管理 中
  • 3.gif

    USB-HD 在 XP 中就是一般的硬碟一樣...是 "基本"
    而 USB-Flash 則是 "卸除式"

    XP 對於 USB-HD 的預設處理方式 和 一般硬碟 都一樣
    但 XP 對於 USB-Flash 的預設處理...只能 格式化(只能 FAT32 和 FAT16)
    不能做 分割處理 也不能設定 啟動分割區
    所以只能用別的 分割程式 來處理分割 和 啟動分割區
  • USB 開機基礎篇2 - USB 開機 和 主機板

    雖然 USB 磁碟儲存裝置 在 XP系統 中
    是用和 硬碟 "差不多" 的 "管理方式"...不過那是在 "系統中"

    所以實際在開機時...因為硬體不同
    當然就和 硬碟 不完全相同

    而 USB 裝置的開機...必須依賴於 主機板 的支援
    一般主機板的 USB 開機方式 常見的有
    USB-FD , USB-HDD , USB-CDROM , USB-ZIP

    而 USB-Flash , USB-HD 一般是用 USB-FD 或 USB-HDD 的方式
    簡單說
    USB-FD 是模擬 軟碟 的方式開機
    USB-HDD 則是模擬 硬碟 的方式開機

    因為是 模擬 所以...和標準的 硬碟 開機不太一樣
    也因此 USB裝置 和 主機板 的 硬體相容性
    以及 USB裝置 和 主機板 本身的支援和限制
    都會影響到 USB裝置 能不能開機
    (所以也有可能 USB裝置 的硬體本身就不能開機)
  • USB 開機應用篇

    這應該是最後一篇啦
    基本上沒什麼好說...只是前面 所有 的 應用而以

    硬碟 開機的相關部份
    1. MBR 和 分割表
    2. 檔案系統
    3. 開機程序(引導)

    以常見的各別分類來看
    1. 一般MBR(FDISK SPFDISK) , GRUB4DOS MBR ... (或其它 MBR)
    2. NTFS , FAT32(LBA) , FAT32 , FAT16(>=32M) , FAT16(<32M)
    3. DOS , NTLDR , GRUB4DOS

    因此可以有很多種的 組合方式
    (除了 GRUB4DOS MBR 比較特別...可以和 檔案系統 無關)

    而前面才說過
    1. USB裝置 和 主機板 的 硬體相容性
    2. USB裝置 和 主機板 本身的支援和限制
    會影響開機

    例如...
    主機板 不支援 NTFS , FAT32(LBA)
    USB裝置 不支援 NTLDR 等等
    因為 主機板 和 USB裝置 各廠牌的設計都不同
    所以也沒有一定的情況

    不過原則上 檔案系統 的相容性
    FAT16 > FAT32 > FAT32(LBA) > NTFS

    開機程序 則沒有一定...我個人是覺的 GRUB4DOS > DOS > NTLDR

    而 MBR 部份一般都沒問題...(我個人沒遇過啦)
發表於 2013-8-16 06:40:16 | 顯示全部樓層
很詳細的解說,讓我對硬碟開機有一定的瞭解
發表於 2013-10-22 14:17:56 | 顯示全部樓層
舊日的好文,將又要重見光明了!
發表於 2013-11-9 21:40:00 | 顯示全部樓層
真是非常感謝.提供這麼好的教學文
發表於 2014-1-17 09:54:05 | 顯示全部樓層
有幫助,增長見聞
發表於 2014-2-21 15:56:18 | 顯示全部樓層
近代的主板,發覺已不太用去理會USB 開機方式(USB-FD , USB-HDD , USB-CDROM , USB-ZIP),
通常是直接在硬碟priority裡選好usb flash裝置先行已可以。

當然,很可能是制作usb開機碟的主人翁已經做了手腳,令用家少做一些設定。
發表於 2014-3-7 20:34:16 | 顯示全部樓層
淺顯易懂 有些觀念模糊的 現在懂了
謝謝!
發表於 2014-3-9 09:30:27 | 顯示全部樓層
前面有提過 MBR
"雖然一般的 MBR 是使用 啟動分割區 來開機
不過即然 MBR 是程序 當然也可以不要這麼做
例如...GRUB4DOS 的 MBR
在開機時...是去依順序搜尋 分割區 中的 GRLDR
有的話即 載入該分割區中的 GRLDR 用該 分割區 開機...
所以就算沒設定 啟動分割區 還是可以開機"

看了前面一段話
把GRUB4DOS 可以開機的隨身碟及隨身硬碟, 第一個分割區(NTFS 格式,放GRLDR)啟動設定取消,真的不能啟動了
發表於 2014-3-11 06:28:26 | 顯示全部樓層
tttf168tw 發表於 2014-3-9 09:30
前面有提過 MBR
"雖然一般的 MBR 是使用 啟動分割區 來開機
不過即然 MBR 是程序 當然也可以不要這麼做

不能啟動可能原因:
主引導紀錄是安裝UltraISO USB-HDD+,不搜尋各分割區的GRLDR
主引導紀錄如安裝的是GRUB4DOS(GRLDR.MBR) ,則會搜尋各分割區的GRLDR
發表於 2014-11-10 04:22:51 | 顯示全部樓層
原本有疑問時都會拿起書來看一下,怎奈硬碟原理與維修的書已經丟了好多年(不是故意丟的),好久都沒有複習,看到站長的文章頓時懷念起那本書,也幫我複習了一下基本觀念,我看有空還是要去舊書攤找一下,謝謝您的好文。
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