CHS 到 LBA 映射 -（磁盘存储）

Question

在 LBA 之前，您只是拥有磁盘的物理映射，最初在旧的 IBM-PC 兼容机器上使用 BIOS 进行磁盘访问将如下所示：

• 气缸数 : (10b)
  • 0-1024 (1024 = 2^10)
• 头号： (8b)
  • 0-256 (256 = 2^8)
• 扇区编号: (6b)
  • 0 通常为“引导扇区”保留( c -0, h -0, s -0)
  • 1-64 (63 = 2^6 - 1) *0 保留

总 CHS 地址 : 24b (10+8+6)

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回到过去，平均（文件|块|扇区）大小为 512B。

来自维基百科的例子：

512(bytes) × 63(sectors) x 256(heads) × 1024(cylinders) = 8064 MiB (yields what is known as 8 GiB limit) 

我感到困惑的是，在 LBA 公式中提到头部时，它的实际含义 是什么heads-per-cylinder。这对我来说没有意义，因为据我所知，头部是头部，除非它是可移动媒体，否则每个盘片都有两个（顶部，底部）一个用于每个表面。

在我看来，将它们称为heads-per-diskor会更有意义heads-per-surface，因为圆柱体穿过整个磁盘（多个盘片）。

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逻辑块寻址：

公式： A = (c ? Nheads + h) ? Nsectors + (s ? 1)

• A - 逻辑块地址
• Nheads - 磁盘上的磁头数 heads-per-disk
• Nsectors - 轨道上的扇区数 sectors-per-track
• c,h,s - 是气缸，头部，扇区号 24-bits total (10+8+6)

看这里的第一个例子：

For geometry 1020 16 63 of a disk with 1028160 sectors CHS 3 2 1 is LBA  3150=(3× 16+2)× 63

几何形状：（这是由制造商定义的）

• 气缸 - 1020
• 头- 16
• 部门 - 63

Answer 1

总的来说，您对术语相当草率，因此这是进一步混淆的根源。

1024 位可寻址数 (1024 = 2^10)

IBM PC/XT 使用 Western Digital WD1010 磁盘控制器，该控制器使用（在硬件寄存器中）一个 10 位柱面编号。
第一个柱面的地址为 0，因此有 1024 个柱面地址。
“可寻址号码”是荒谬的。

-1 用于“引导扇区” (c-0,h-0,s-0)
63 位可寻址数 (63 = 2^6 - 1)

（每个磁道的）第一个扇区是地址 1，因此 6 位扇区号可以寻址每个磁道上多达 63 个扇区（扇区号 1 到 63）。
没有扇区地址零。它没有保留。它不存在。
减去这个偏移量是一种算术必要性，与引导扇区没有任何关系。使用磁盘驱动器的第一个扇区（或任何扇区）进行引导（或任何功能）与需要减去起始偏移量无关。

所以我知道你可以获得以下的理论最大地址：

512（字节）× 63（扇区）× 256（磁头）× 1024（柱面）= 8064 MiB

不，这是最大容量。
磁盘地址用于扇区，而不是字节。

我知道头号是一个 246 位的可寻址数字......

咦？？？一个“可寻址号码”？？？
驱动器参数之一是磁头数（在柱面中）。
CHS 地址中的数字之一是头号。
246位？？？

我感到困惑的是，当头被称为 时，它实际上是什么heads-per-track。

Heads-per-track是您编造的，因为 PC 中使用的典型 HDD 没有这样的参数（即该数字始终为 1）。
一个特定的磁道只能由一个特定的 R/W 磁头读取和写入。
每个表面有一个 R/W 磁头。（您不太可能使用双端口驱动器。）
R/W 磁头安装在臂的末端。
所有的 R/W 头和臂包括一个由致动器移动/旋转的组件。
（但也有固定磁头磁盘驱动器，例如每磁道一个磁头，其寻道时间为零。）

这些术语对我来说没有任何意义，因为据我所知，磁头是（进行读/写的实际手臂），除非它是可移动媒体，否则每个盘片都有两个（顶部，底部），所以它真的会自从将它们称为每盘磁头或每磁盘磁头以来，它就变得更多了……实际上它应该是每磁道扇区，对吗？

那么显然你对头部是什么感到困惑。
您还将“拼盘”与“表面”混淆。
没有要求必须使用盘片的两面，因此将每个表面视为一个单元，而不是将盘片视为一个单元。
有一个名为 的驱动器参数sectors per track。

现在，heads-per-track当您查看从 CHS 到 LBA 的转换时，就会出现这个术语。

再一次，你似乎已经编造了一些东西。每个轨道的磁头是统一的。

但是几何 1020,16,63 如何转换为 CHS 3,2,1 有人可以向我解释一下吗？

LBA 是扇区地址。
CHS 也是一个扇区地址。
要将一种地址样式转换为另一种样式，您需要指定驱动器几何结构：

. number of cylinders  
. number of heads (per cylinder)  
. number of sectors per track

你不能*翻译*几何到一个地址；您使用几何图形来转换地址。
CHS地址3,2,1相当于LBA地址3150，如果驱动器几何1020,16,63。

修订问题的附录

在我看来，将它们称为每磁盘磁头或每表面磁头会更有意义，因为圆柱体穿过整个磁盘（多个盘片）。

在我阅读的众多技术文档（来自磁盘驱动器制造商）中，（单端口）驱动器的规格表将列出R/W 磁头的数量和盘片的数量。从来没有heads per disk, heads per surface, 或的比率heads per platter。

在我作为开发控制器固件、磁盘设备驱动程序和文件系统处理程序的软件/固件工程师的工作中，我从不关心或不得不使用盘片的数量。盘片的数量或盘片有两个可能的表面是机械特性，与用于 CHS 寻址的驱动器几何结构完全无关。

CHS 中的 C 指的是柱面地址。磁盘驱动器必须（机电）寻找请求的柱面地址/位置，以便正确定位 R/W 磁头组件。

CHS 中的 H 指的是 R/W 头地址。磁盘控制器（电气地）通过其地址选择请求的 R/W 磁头（在寻道完成后）以访问正确的磁道。所有其他 R/W 磁头都被（电气）禁用。

CHS 中的 S 指的是扇区地址。磁盘控制器（以编程方式）扫描每个扇区（在寻道和磁头选择之后），因为它在（选定的）R/W 磁头下旋转，直到找到所请求的扇区（例如读取扇区的 ID 记录，并执行地址比较）。

此外，
如果您熟悉 Dimensional Analysis，那么将磁盘驱动器的磁头数量指定为heads per cylinder比heads per drive.

我了解几何 CHS 数，但是 (3,2,1) 元组 CHS 数从何而来？

这只是在转换为 LBA 地址的示例中选择使用的任意 CHS 地址。

顺便说一句，
在最终用户行话中，“磁盘”== 磁盘驱动器。
在专业硬盘行话中，“磁盘”==磁盘盘片。