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Alla scoperta del Master Boot Record (MBR)

21/01/2010
- A cura di
Tecniche Avanzate - MBR - Master Boot Record, il settore LBA 0 di un disco rigido o di un qualsiasi dispositivo di memorizzazione di massa riscrivibile non ottico. Un solo settore che trattiene in sé poche ma importantissime informazioni sulla struttura primaria del dispositivo fisico.

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Nota introduttiva 1

Questo articolo copre esclusivamente la struttura del MBR; non intende essere una guida per la sua modifica.

Essendo il MBR un insieme di dati estremamente importante per i sistemi operativi installati sul sistema, modificarlo senza criterio può portare conseguenze più o meno gravi, tra cui l'impossibilità di accedere ai filesystem od ai dati in essi contenuti.

Declino pertanto qualsiasi responsabilità sulla perdita di dati derivante da una eventuale modifica, voluta o non voluta, al Master Boot Record, né MegaLab.it può essere ritenuto, in qualsiasi modo, responsabile di tali perdite.

Nota introduttiva 2

Con l'espressione "disco" o "disco rigido" mi riferirò a una qualsiasi unità di memorizzazione tra le seguenti:

  • hard disk (PATA o SATA, interni o esterni)
  • Solid State Disk (interni o esterni)

  • memorie flash USB
  • dischi rimovibili (ZIP, Jaz, LS-120, floppy -se partizionati)

Glossario

  • EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, memoria di sola lettura programmabile e cancellabile elettricamente. È un tipo particolare di memoria non volatile, molto costosa, utilizzata anche per immagazzinare piccole quantità di dati sulle schede madri o su schede audio o video. Normalmente vi risiede un insieme di utilità di sistema di basso livello chiamate BIOS.
  • BIOS: Basic Input Output System, un insieme di programmi residenti in un circuito integrato presente sulla scheda madre dei moderni PC (EEPROM).

  • POST: Power On Self Test, tutte le operazioni preliminari, effettuate dal BIOS per il controllo dell'hardware, all'avvio del computer stesso
  • LBA: Logical Block Addressing, sistema di indirizzamento logico dei blocchi di un disco
  • CHS: Cylinder - Head - Sector, cilindro - testina - settore, insieme di coordinate per identificare un settore di un disco, ora sempre più obsoleto a causa della sua limitazione maggiore, ovvero un indirizzamento potenziale di soli 8.4GB circa: i dischi rigidi moderni arrivano ad un numero di settori che permette l'indirizzamento di 2TB (2000GB), possibile tramite LBA

Introduzione

Il MBR (Master Boot Record) è conosciuto anche come settore 0, identificato come primo settore dell'indirizzamento logico (LBA) dei blocchi di una unità di immagazzinamento, o primo settore secondo il vecchio ordinamento CHS.

Esso contiene il primo stage del bootloader (ovvero il primo programma che viene caricato dal BIOS subito dopo il POST), la tabella di partizione ed una signature che definisce il tipo di partizionamento. È il settore più importante di un disco. (Non che gli altri siano meno importanti, però se il MBR si danneggia tutte le partizioni diventano inaccessibili da un sistema operativo, se non tramite utility particolari come editor di dischi.)

Per spiegare un po' meglio la sua struttura sarà opportuno entrare più "a fondo" nelle caratteristiche di un disco.

Generalità dei dischi rigidi

Un disco rigido può essere suddiviso in due modi. Uno è attraverso le coordinate CHS, e uno è la mappatura LBA.

Coordinate CHS

Un disco rigido può essere pensato come una serie di superfici circolari piane a doppia faccia cosparse di minuscoli domini magnetici.

Queste superfici vengono chiamate "piatti", e sono lette da una testina ciascuna. Ogni piatto è letto da due testine, e nell'esempio in figura è presa in considerazione un'unità con quattro piatti e otto testine.

Hd_layout.png

La notazione CHS suddivideva i piatti in molti "anelli"; più anelli sovrapposti sui piatti sulla stessa verticale formavano un cilindro, e la coordinata per distinguere un piatto dall'altro sullo stesso cilindro erano le testine. Il settore è una piccola porzione di un anello, e nella figura è rappresentato dalle intersezioni dei due lati più lunghi del triangolo con i limiti dei cilindri.

Con questa notazione era possibile identificare in modo univoco un settore in un disco rigido. Ma la particolare struttura del MBR permetteva di indirizzare al massimo 1024 cilindri, 63 settori e 255 testine. Moltiplicando tra loro questi valori si ottiene 16450560, il numero massimo di settori indirizzabili. Ogni settore ha una capacità di 512 byte, quindi usando CHS si possono avere al massimo 8422686720 byte (8.4GB circa).

Due parole a proposito della geometria fisica

I valori di cilindri, testine e settori che definiscono un disco si chiama "geometria". E avrete sicuramente notato che nell'esempio in schema non ci sono 255 testine, non ci sarebbe abbastanza spazio per metterle tutte in un disco reale.

Per questo il chipset del disco permette una cosa che si chiama "traduzione di geometria" o "conversione di geometria", dalla geometria fisica (quella dove un disco ha realmente, per esempio, quattro testine, due piatti, diverse decine di migliaia di cilindri, eccetera) alla geometria logica (dove vediamo effettivamente un disco come un insieme di testine, settori e cilindri compatibile con i software di partizionamento e anche con il BIOS).

Ciononostante i limiti sono sempre quelli, e forse ora voi vi starete chiedendo com'è possibile che si riesca a partizionare un disco da 1TB. La soluzione è rappresentata dall'indirizzamento logico dei blocchi, ovvero LBA.

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Indirizzamento logico dei blocchi

 

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