50、计算机底层编程：磁盘基础与BIOS级编程全解析

计算机底层编程：磁盘基础与BIOS级编程全解析

在计算机编程的底层世界里，磁盘操作和BIOS级编程是至关重要的部分。它们为我们理解计算机硬件与软件之间的交互提供了深入的视角。下面将详细介绍磁盘基础和BIOS级编程的相关知识。

磁盘基础知识

在操作系统层面，了解磁盘的精确物理结构和特定品牌信息并非必要。BIOS（在这种情况下相当于磁盘控制器固件）在磁盘硬件和操作系统之间充当着桥梁的角色。

磁盘表面被格式化为同心的磁道，数据以磁性方式存储在这些磁道上。平均寻道时间衡量的是磁头从一个磁道移动到另一个磁道所需的平均时间。磁盘性能可以通过每分钟转速（RPM）和数据传输速率（每秒从驱动器传输的数据量）来衡量。

一个柱面是指读写头在一个位置所能访问的所有磁道。随着时间的推移，文件在磁盘上会变得分散，从而产生碎片，不再连续存储在相邻的柱面上。

扇区是磁道的一个512字节的部分。物理扇区由制造商使用所谓的低级格式化在磁盘上以磁性方式（不可见）标记。

物理磁盘几何结构描述了磁盘的结构，以便系统BIOS能够读取。一个物理硬盘可以被划分为一个或多个逻辑单元，称为分区或卷。一个驱动器可以有多个分区，扩展分区可以进一步细分为无限数量的逻辑分区。每个逻辑分区都显示为一个单独的驱动器字母，并且可能使用与其他分区不同的文件系统。主分区可以各自容纳一个可引导的操作系统。

主引导记录（MBR）在硬盘创建第一个分区时生成，位于驱动器的第一个逻辑扇区。MBR包含以下内容：
- 磁盘分区表，描述了磁盘上所有分区的大小和位置。
- 一个小程序，用于定位分区的引导扇区，并将控制权转移到引导扇区中的程序，该程序进而加载操作系统。