MBR та GPT: відмінності структур розділів дисків та як їх перетворити

Ви коли-небудь замислювалися про те, як завантажується комп’ютер? Незалежно від апаратури та операційної системи, всі комп’ютери при завантаженні використовують або традиційний метод BIOS-MBR, або більш сучасний UEFI-GPT, реалізований в останніх версіях ОС.

У цій статті ми порівняємо структури розділів GPT та MBR; GPT означає GUID Partition Table, а MBR – Master Boot Record. Почнемо з того, що розберемо сам процес завантаження.

У статті виділяються відмінності між стилями розділів MBR та GPT, в тому числі наводяться інструкції, як здійснити перетворення між двома стилями, та поради, який з них вибрати.

Розуміння процесу завантаження

Коли ви натискаєте кнопку живлення на своєму ПК, стартує процес, який в підсумку призведе до завантаження операційної системи в пам’ять. Перша команда залежить від того, яка структура розділів на жорсткому диску.

Є два види структур розділів: MBR та GPT. Структура розділів на диску визначає три речі:

1. Структура даних на диску.
2. Код, який використовується при завантаженні, якщо розділ завантажувальний.
3. Де починається і закінчується розділ.

Процес завантаження MBR

Повернемося до процесу завантаження. Якщо у вашій системі використовується структура розділів MBR, то перший процес виконання завантажить BIOS. Базова структура введення-виведення (Basic Input / Output System) включає в себе микропрограмму завантажувача. Мікропрограма завантажувача містить низькорівневі функції, такі як введення з клавіатури, доступ до відеодисплею, здійснення дискових операцій вводу-виводу та код для завантаження початковії стадії завантажувача. До того як BIOS може визначити завантажувальний пристрій, він виконує послідовність функцій системної конфігурації, починаючи з наступних:

• Самотестування при включенні живлення.
• Виявлення та ініціалізація відеокарти.
• Відображення стартового екрана BIOS.
• Здійснення швидкої перевірки пам’яті (RAM).
• Конфігурація пристроїв plug and play.
• Визначення завантажувального пристрою.

Як тільки BIOS визначив завантажувальний пристрій, він зчитує перший дисковий сектор цього пристрою в пам’ять. Перший сектор диска – це головна запис (MBR) розміром 512 байт. В цей розмір помістилися три об’єкти:

• Перша стадія завантажувача (446 байт).
• Таблиця розділів диска (16 байт на розділ × 4 розділу) – MBR підтримує тільки чотири розділи, докладніше про це нижче.
• Підпис (2 байта).

На цьому етапі MBR сканує таблицю розділів та завантажує в оперативну пам’ять завантажувальний сектор – Volume Boot Record (VBR).

VBR зазвичай містить початковий завантажувач програм – Initial Program Loader (IPL), цей код ініціює процес завантаження. Початковий завантажувач програм включає в себе другу стадію завантажувача, який потім завантажує операційну систему. На системах сімейства Windows NT, таких як Windows XP, початковий завантажувач програм спочатку завантажує іншу програму під назвою NT Loader (абревіатура NTLDR), яка потім завантажує операційну систему.

Для операційних систем на ядрі Linux використовується завантажувач GRUB (Grand Unified Bootloader). Процес завантаження схожий на описаний вище, єдина різниця в найменуванні загрузчиків на першій та другій стадіях.

У GRUB перша стадія завантажувача називається GRUB Stage 1. Вона завантажує другу стадію, відому як GRUB Stage 2. Друга стадія завантажує-отримує список операційних систем на жорстких дисках та надає користувачеві список для вибору ОС для завантаження.

Процес завантаження GPT

На тому ж етапі завантаження в структурі розділів GPT відбувається наступне. GPT використовує UEFI, в якому немає такої як у MBR процедури зберігання в завантажувальному секторі першої стадії завантажувача з подальшим викликом другої стадії завантажувача. UEFI – уніфікований розширюваний інтерфейс прошивки (Unified Extensible Firmware Interface) – є більш просунутим інтерфейсом, ніж BIOS. Він може аналізувати файлову систему і навіть сам завантажувати файли.

Після включення вашого комп’ютера UEFI спочатку виконує функції системної конфігурації, також як і BIOS. Це управління енергоспоживанням, установка дат та інших компонентів управління системою.

Потім UEFI зчитує GPT – таблицю розділів GUID. GUID розшифровується як «глобальний унікальний ідентифікатор» (Globally Unique Identifier). GPT розташовується в перших секторах диска, відразу після сектора 0, де як і раніше зберігається головна запис для Legacy BIOS.

GPT визначає таблицю розділів на диску, на якій завантажувач EFI розпізнає системний розділ EFI. Системний розділ містить завантажувачі для всіх операційних систем, встановлених на інших розділах жорсткого диска. Завантажувач ініціалізує менеджер завантаження Windows, який потім завантажує операційну систему.

Для операційних систем на ядрі Linux існує версія GRUB з підтримкою EFI, яка завантажує файл, такий як grub.efi, або завантажувач EFI, який завантажує свій файл, такий як elilo.efi.

Ви можете помітити, що і UEFI-GPT, і BIOS-MBR передають управління завантажувачу, але самі безпосередньо не вантажать операційну систему. Однак в UEFI не потрібно проходити через кілька стадій завантажувача, як в BIOS. Процес завантаження відбувається на самій ранній стадії, в залежності від вашої апаратної конфігурації.

Відмінності між структурами розділів GPT та MBR

Якщо ви коли-небудь намагалися встановити Windows 8 або 10 на новий комп’ютер, то швидше за все бачили питання: яку структуру розділів використовувати, MBR чи GPT.

Якщо вам хочеться дізнатися більше або ви плануєте встановити нову операційну систему на комп’ютер, то читайте далі.

Ми вже розглянули відмінності в процесах завантаження, які варто тримати в голові, розбиваючи диск або вибираючи структуру розділів.

GPT – новіша й просунутіша структура розділів, і у неї багато переваг, які я перерахую нижче. MBR використовується давно, вона стабільна та має максимальну сумісністю. Хоча GPT згодом може витіснити MBR, оскільки пропонує більш просунуті функції, але в деяких випадках можна використовувати тільки MBR.

Головний завантажувальний запис

MBR – традиційна структура для управління розділами диска. Оскільки вона сумісна з більшістю систем, то як і раніше широко використовується. Головний завантажувальний запис розташований в першому секторі жорсткого диска або, простіше кажучи, в самому його початку. Вона містить таблицю розділів – інформацію про організацію логічних розділів на жорсткому диску.

MBR також містить виконуваний код, який сканує розділи на предмет активної ОС і ініціалізує процедуру завантаження ОС.

Диск MBR допускає тільки чотири основні розділи. Якщо вам потрібно більше, то можна призначити один з розділів розширеним розділом, і на ньому можна створювати більше підрозділів або логічних дисків.

MBR використовує 32 біта для запису довжини розділу, вираженої в секторах, так що кожен розділ обмежений максимальним розміром 2 ТБ.

Переваги:
– Сумісна з більшістю систем.

Недоліки:
– Допускає тільки чотири розділи, з можливістю створення додаткових підрозділів на одному з основних розділів.
– Обмежує розмір розділу двома терабайтами.
– Інформація про розподіл зберігається тільки в одному місці – в головному запису завантаження. Якщо він пошкоджений, то весь диск стає нечитабельним.

Таблиця розділів GUID (GPT)

GPT – новіший стандарт для визначення структури розділів на диску. Для визначення структури використовуються глобальні унікальні ідентифікатори (GUID).

Це частина стандарту UEFI, тобто систему на основі UEFI можна встановити тільки на диск, який використовує GPT, наприклад, така вимога функції Windows 8 Secure Boot.

GPT допускає створення необмеженої кількості розділів, хоча деякі операційні системи можуть обмежувати їх число 128 розділами. Також в GPT практично немає обмеження на розмір розділу.

Переваги:
– Допускає необмежену кількість розділів. Ліміт встановлює операційна система, наприклад, Windows допускає не більше 128 розділів.
– Не обмежує розмір розділу. Він залежить від операційної системи. Обмеження на максимальний розмір розділу більше, ніж обсяг будь-яких існуючих сьогодні дисків. Для дисків з секторами по 512 байт підтримується максимальний розмір 9,4 ЗБ (один зеттабайт дорівнює 1 073 741 824 терабайт)
– GPT зберігає копію розділу та завантажувальних даних і може відновити дані в разі пошкодження основного заголовка GPT.
– GPT зберігає значення контрольної суми за алгоритмом циклічного надлишкового коду (CRC) для перевірки цілісності своїх даних (використовується для перевірки цілісності даних заголовка GPT). У разі пошкодження GPT може помітити проблему і спробувати відновити пошкоджені дані з іншого місця на диску.

Недоліки:
– Може бути несумісна зі старими системами.

GPT проти MBR

• GPT допускає необмежену кількість основних розділів, в той час як MBR допускає тільки чотири основних, а решта – додаткові.
• GPT дозволяє створювати розділи будь-якого розміру, в той час як MBR має обмеження в 2 ТБ.
• GPT зберігає копію даних розділу, дозволяючи відновити їх у разі пошкодження основного заголовка GPT; MBR зберігає тільки одну копію даних розділу в першому секторі жорсткого диска, що може привести до втрати всієї інформації в разі пошкодження інформації про розділи.
• GPT зберігає значення контрольної суми для перевірки, що дані не пошкоджені, і може виконати необхідне відновлення з інших областей диска в разі пошкодження; MBR не має способу дізнатися про пошкодження даних, ви можете дізнатися про це тільки якщо комп’ютер відмовиться завантажуватися або зникне розділ.

Сумісність з операційними системами

Перший сектор (сектор 0) на диску GPT містить захисний запис MBR, в якому записано, що на диску один розділ, який поширюється на всі носії. У разі використання старих інструментів, які читають тільки диски MBR, ви побачите один великий розділ розміром з весь диск. Захисний запис зроблено для того, щоб старий інструмент помилково не сприйняв диск як порожній і не перезаписав дані GPT нової головного завантажувального блоку.

MBR захищає дані GPT від перезапису.

Apple MacBook’и використовують GPT за замовчуванням, так що неможливо встановити Mac OS X на систему MBR. Навіть хоча Mac OS X може працювати на диску MBR, але установка на нього неможлива.

Більшість операційних систем на ядрі Linux сумісні з GPT. При установці ОС Linux на диск в якості завантажувача буде встановлено GRUB 2.

Для операційних систем Windows завантаження з GPT можлива тільки на комп’ютерах з UEFI, що працюють під 64-бітними версіями Windows Vista, 7, 8, 10 і відповідними серверними версіями.

Windows 7 та більш ранні системи зазвичай встановлюють на диски з MBR, але ви все одно можете перетворити розділи в GPT, як буде розказано нижче.

Всі версії Windows Vista, 7, 8, 10 можуть зчитувати й використовувати дані з розділів GPT – але вони не можуть завантажуватися з таких дисків без UEFI.

Так GPT чи MBR?

Ви можете комфортно себе почувати і з MBR, і з GPT. Але з огляду на переваги GPT, згадані раніше, та факт поступового переходу сучасних комп’ютерів на цю технологію, ви можете віддати перевагу GPT. Якщо мета полягає в підтримці старого обладнання або потрібно використовувати традиційний BIOS, то ви застрягли на MBR.

Перевірте тип розділу жорсткого диска

На кожному жорсткому диску під Windows можна перевірити тип розділів за допомогою «Управління дисками» (Disk Management). Для запуску «Управління дисками» зробіть наступне:

Натисніть «гарячі клавіши» Windows + R, відкриється вікно для запуску програм.

Наберіть diskmgmt.msc і натисніть клавішу Enter.

Windows просканує жорсткі диски і незабаром покаже їх. Для перевірки типу розділів будь-якого жорсткого диска натисніть правою кнопкою миші на плашку диска в нижній частині інтерфейсу. Потрібно натискати на «Диск 0», «Диск 1» і так далі, а не на розділи.

У контекстному меню виберіть «Властивості». Відкриється вікно з властивостями обраного диска.

Перейдіть на вкладку «Тома» і подивіться на значення «Стиль розділу».

Якщо ви віддаєте перевагу командному рядку, то можете вибрати інший варіант. Його переваги в тому, що він трохи швидше, оскільки відразу виводить на екран диски й стилі розділів.

1. Натисніть кнопку Windows, наберіть cmd.exe та утримуючи Ctrl і Shift, натисніть Enter.
2. Підтвердіть UAC-повідомлення про підвищення привілеїв в системі.
3. Наберіть diskpart і натисніть Enter.
4. Наберіть list disk і знову натисніть Enter.

У списку перераховані всі диски. У колонці Gpt вказано стиль розділу для кожного диска. Якщо бачите зірочку в колонці, то це GPT, якщо її немає – це MBR.

Перетворення між MBR та GPT під час установки Windows

Є два типових повідомлення про помилку, які можуть виникнути при установці Windows на жорсткий диск:

• Помилка № 1: «Windows не може бути встановлена ​​на цей диск. Обраний диск не має стилю розділів GPT ».
• Помилка № 2: «Windows не може бути встановлена ​​на цей диск. Обраний диск має стиль розділів GPT ».

Коли з’являється одна з цих двох помилок, то у вас може не бути можливості вибрати розділ для установки. Але це не означає, що з комп’ютером щось не те.

Як ви вже знаєте, MBR та GPT – це дві абсолютно різні структури розділів жорсткого диска. MBR – це традиційна структура розділів, а GPT – новіша.

Помилка № 1 виникає, коли ви намагаєтеся встановити Windows на комп’ютер з UEFI, а розділ жорсткого диску не налаштований для режиму UEFI або сумісності з Legacy BIOS. Microsoft TechNet пропонує два варіанти вирішення проблеми.

1. Перезавантажити комп’ютер в режимі сумісності з Legacy BIOS. Цей варіант дозволить зберегти поточний стиль розділу.
2. Переформатувати диск під UEFI, використовуючи стиль розділу GPT. Цей варіант дозволить вам використовувати функції прошивки UEFI. Переформатування можна зробити самостійно, слідуючи інструкціям нижче. Завжди зберігайте резервну копію даних перед форматуванням.

Звичайно, є сторонні утиліти для перетворення дисків в GPT зі збереженням даних, але все одно безпечніше зробити резервну копію на випадок, якщо утиліта не зможе завершити перетворення.

Інструкції для перетворення жорсткого диска з MBR на GPT

Увага! Всі дані на диску будуть стерті. Зробіть резервну копію.

За допомогою Windows Setup:

1. Вимкніть комп’ютер і вставте завантажувальний накопичувач Windows (USB або DVD).
2. Завантажтесь з нього в режимі UEFI.
3. Виберіть «Інше» (Custom) в типі установки.
4. З’явиться екран з повідомленням «Куди ви хочете встановити Windows?» Виберіть всі розділи на диску і натисніть «Видалити».
5. Після успішного видалення диск буде представляти собою єдину область нерозподіленого простору.
6. Виберіть нерозподілений простір та натисніть «Далі». Windows визначить, що комп’ютер завантажений в режимі UEFI, і автоматично переформатує диск із застосуванням стилю розділу GPT. Процес установки почнеться відразу після цього.

Перетворення вручну:

1. Вимкніть комп’ютер і вставте завантажувальний накопичувач Windows (USB або DVD).
2. Завантажтесь з нього в режимі UEFI.
3. З установки Windows натисніть Shift + F10, щоб відкрити консоль. Після кожної наступної команди натискайте Enter.
4. Запустіть інструмент diskpart командою diskpart.
5. Щоб вибрати диск для перетворення, наберіть list disk.
6. Вкажіть номер диска для перетворення: select disk #.
7. Очистіть диск: clean.
8. Перетворення в GPT здійснюється командою convert gpt.
9. Наберіть exit для виходу з diskpart.
10. Закрийте консоль та повертайтеся до установки Windows.
11. При виборі типу установки виберіть «Інше». Диск буде являти собою єдину область нерозподіленого простору.
12. Виберіть нерозподілений простір та натисніть «Далі». Windows почне установку.

Інструкції для перетворення жорсткого диска з GPT на MBR

Іноді буває необхідно перетворити диск в структуру розділів MBR. Наприклад, якщо під час установки Windows виникає таке повідомлення про помилку:

«Windows не може бути встановлена ​​на цей диск. Обраний диск має стиль розділів GPT»

Завантаження з GPT підтримується тільки в 64-бітових версіях Windows Vista, 7, 8, 10 і відповідних серверних версіях на UEFI-системах. Це повідомлення про помилку означає, що ваш комп’ютер не підтримує UEFI, а тому ви можете використовувати тільки BIOS, який працює зі структурою розділів MBR.

Microsoft TechNet пропонує два варіанти вирішення проблеми.

1. Перезавантажити комп’ютер в режимі сумісності з BIOS. Цей варіант дозволить зберегти поточний стиль розділу.
2. Переформатувати диск, використовуючи стиль розділу MBR. Завжди зберігайте резервну копію даних перед форматуванням. Хоча є сторонні утиліти для перетворення дисків в GPT зі збереженням даних, але все одно безпечніше зробити резервну копію на випадок, якщо утиліта не зможе завершити перетворення.

Якщо ви вибрали другий варіант, то дотримуйтесь покрокової інструкції:

За допомогою Windows Setup:

Увага! Всі дані на диску будуть стерті. Зробіть резервну копію.

1. Вимкніть комп’ютер і вставте завантажувальний накопичувач Windows (USB або DVD).
2. Завантажити з нього в режимі UEFI.
3. Виберіть «Інше» (Custom) в типі установки.
4. З’явиться екран з повідомленням «Куди ви хочете встановити Windows?» Виберіть всі розділи на диску і натисніть «Видалити».
5. Після успішного видалення диск буде представляти собою єдину область нерозподіленого простору.
6. Виберіть нерозподілений простір та натисніть «Далі». Windows визначить, що комп’ютер завантажений в режимі BIOS, і автоматично переформатує диск із застосуванням стилю розділу MBR. Процес установки почнеться відразу після цього.

Перетворення вручну:

1. Вимкніть комп’ютер та вставте завантажувальний накопичувач Windows (USB або DVD).
2. Завантажити з нього в режимі BIOS.
3. З установки Windows натисніть Shift + F10, щоб відкрити консоль. Після кожної наступної команди натискайте Enter.
4. Запустіть інструмент diskpart командою diskpart.
5. Щоб вибрати диск для перетворення, наберіть list disk.
6. Вкажіть номер диска для перетворення: select disk #.
7. Очистіть диск: clean.
8. Перетворення в GPT здійснюється командою convert mbr.
9. Наберіть exit для виходу з diskpart.
10. Закрийте консоль та повертайтеся до установки Windows.
11. При виборі типу установки виберіть «Інше». Диск буде являти собою єдину область нерозподіленого простору.
12. Виберіть нерозподілений простір і натисніть «Далі». Windows почне установку.