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CHS 到 LBA 映射 -（磁碟儲存）

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CHS 到 LBA 映射 -（磁碟儲存）

在 LBA 之前，您只需擁有磁碟的實體映射，最初在舊的 IBM-PC 相容機器上使用 BIOS 進行磁碟存取將如下所示：

  • 汽缸數：(10b)
    • 0-1024（1024 = 2^10）
  • 頭號： (8b)
    • 0-256（256 = 2^8）
  • 區號: (6b)
    • 0 通常保留用於“開機磁區」（C-0,H-0,s-0)
    • 1-64 (63 = 2^6 - 1) *0 保留

CHS 總地址：24b (10+8+6)

當天平均（檔案|區塊|磁區）大小為 512B。

範例來自維基百科:

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

我感到困惑的是頭heads-per-cylinder實際上，當在 LBA 公式中引用時，它的意思是 。這對我來說沒有意義，因為據我所知，頭是頭，除非它是可移動媒體拼盤有兩個（頂部、底部），每個表面各一個。

在此輸入影像描述

在我看來，由於將它們稱為heads-per-disk或heads-per-surface，因此會產生更多，因為圓柱體穿過整個磁碟（多個磁碟片）。

在此輸入影像描述

邏輯區塊尋址：

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

  • A- 邏輯區塊位址
  • Nheads- 磁碟上的磁頭數量heads-per-disk
  • Nsectors- 磁軌上的磁區數sectors-per-track
  • c,h,s- 是柱面、磁頭、磁區號24-bits total (10+8+6)

看第一個例子這裡:

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

幾何學：（這是由製造商定義的）

  • 汽缸 - 1020
  • 頭 - 16
  • 部門 - 63

答案1

總的來說，您對術語的使用相當草率，因此這是進一步混亂的根源。

1024 位元可尋址數 (1024 = 2^10)

IBM PC/XT 使用 Western Digital WD1010 磁碟控制器（在硬體暫存器中）使用 10 位元柱面號。
第一個柱面的位址為 0，因此有 1024 個柱面位址。
」可尋址號碼」是無稽之談。

-1 表示「引導磁區」(c-0,h-0,s-0)
63 位元可尋址數 (63 = 2^6 - 1)

（每個磁軌的）第一個磁區是位址 1，因此 6 位元磁區號最多可以尋址每個磁軌上的 63 個磁區（磁區號 1 到 63）。
沒有扇區位址為零。它沒有被保留。它不存在。
減去該偏移量是算術必需的，並且與引導磁區沒有任何關係。使用磁碟機的第一個磁區（或任何磁區）進行開機（或任何功能）與減去起始偏移量無關。

所以我知道你可以得到以下理論上的最大地址：

512（位元組）× 63（磁區）× 256（磁頭）× 1024（柱面）= 8064 MiB

不，這是最大容量。
磁碟位址是針對磁區的，而不是針對位元組的。

我知道頭號是一個 246 位元可尋址的數字...

啊？ 「可尋址號碼」？
驅動器參數之一是磁頭數量（在圓柱體中）。
CHS 地址中的數字之一是頭號。
246位？

我感到困惑的是，當它被稱為 時，頭實際上是什麼heads-per-track。

Heads-per-track是你編造的，因為 PC 中使用的典型 HDD 沒有這樣的參數（即該數字始終是統一的）。
特定磁軌只能由一個特定的 R/W 磁頭讀取和寫入。
每個表面都有一個讀/寫頭。 （您不太可能使用雙埠驅動器。）
讀取/寫入頭安裝在臂的末端。
所有讀/寫頭和臂都包含一個由執行器移動/旋轉的組件。
（但也曾有過固定的-磁頭磁碟機，例如每磁軌一個磁頭，其尋道時間為零。

這些術語對我來說沒有任何意義，因為據我所知，磁頭是（執行讀取/寫入操作的實際手臂），除非它是可移動介質，否則每個盤都有兩個（頂部，底部），所以它真的會自從將它們稱為每盤磁頭或每磁碟磁頭......實際上它應該是每磁道扇區，對嗎？

那麼顯然你對什麼是頭感到困惑。
您還將“拼盤”與“表面”混淆了。
不要求必須使用盤片的兩面，因此每個表面都被視為一個單元，而不是盤片作為一個單元。
有一個驅動器參數稱為sectors per track。

heads-per-track現在，當您查看從 CHS 到 LBA 的轉換時，就會出現該術語。

又是你編出來的東西。每軌磁頭是統一的。

但是幾何圖形 1020,16,63 如何轉換成 CHS 3,2,1 有人可以跟我解釋嗎？

LBA是扇區位址。
CHS也是一個扇區地址。
為了將一種位址樣式轉換為另一種位址樣式，您需要指定磁碟機幾何形狀：

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

您無法將幾何圖形*翻譯*為地址；你使用用於轉換位址的幾何圖形。如果驅動器幾何結構為 ，則
CHS 位址3,2,1相當於 LBA 位址。31501020,16,63

修訂後問題的附錄

在我看來，由於圓柱體穿過整個磁碟（多個盤片），因此將它們稱為“每個磁碟的磁頭”或“每個表面的磁頭”會賺得更多。

在我讀過的眾多技術文件（來自磁碟機製造商）中，（單一連接埠）磁碟機的規格表將列出讀/寫頭數量和盤片數量。從來不存在heads per disk、heads per surface、 或的比率heads per platter。

在我擔任軟體/韌體工程師開發控制器韌體、磁碟裝置驅動程式和檔案系統處理程序的工作中，我從未關心或必須使用碟片的數量。盤片的數量或盤片有兩個可能的表面是機械性質這與 CHS 尋址的驅動器幾何結構完全無關。

CHS中的C指的是柱面位址。磁碟機必須（機電）尋找到請求的柱面位址/位置，以便正確定位 R/W 磁頭組件。

CHS中的H指的是R/W頭位址。磁碟控制器（電動）選擇請求的 R/W 磁頭（尋道完成後）透過其位址存取正確的磁軌。所有其他讀取/寫入頭均被（電氣）停用。

CHS中的S指的是扇區位址。當磁碟控制器在（選定的）R/W 磁頭下旋轉時，磁碟控制器（以程式設計方式）掃描每個磁區（在尋道和磁頭選擇之後），直到找到所要求的磁區（例如，讀取磁區的ID 記錄，並執行尋址）。

另外，
如果您熟悉維度分析，則將磁碟機的磁頭數指定為heads per cylinder比 更有意義heads per drive。

我了解幾何 CHS 數字，但是 (3,2,1) 元組 CHS 數字來自哪裡？

這只是選擇用於轉換為 LBA 位址的範例的任意 CHS 位址。

順便提一句
用最終用戶的術語來說，「磁碟」==磁碟機。
用專業的 HDD 術語來說，「磁碟」== 磁碟盤片。

答案2

以下是 Python 中實現的轉換、歷史怪癖和正確術語的便捷快速總結。大寫字母指定幾何形狀，小寫字母指定(c,h,s)扇區位址的組成部分。

預設幾何(C,H,S)形狀提供了通常用於現代大型磁碟在早期啟動時用於 MBR/BIOS 樣式啟動的值。

def chs(lba,C=1024,H=255,S=63):
  """
  'lba' linearly addresses sector, indexing from zero.
  'C','H','S' specify geometry - fixed for a given disk:
     1 <= C <= 1024 (10 bits)
     1 <= H <= 255  (8 bits) not 256 due to WD1010 quirk
     1 <= S <= 63   (6 Bits) not 64 due to WD1010 quirk
   Returns address as c,h,s tuple:
     0 <= c <= 1023 (10 bits) modulo C
     0 <= h <= 255  (8 bits) modulo H
     1 <= s <= 63   (6 Bits) not 64 due to WD1010 quirk
  """
  if C<1 or H<1 or S<1 or C>1024 or H>255 or S>63:
    raise ValueError, \
      "Invalid (C,H,S) geometry: ({},{},{})". \
        format(C,H,S)
  t,s = divmod(lba,S); s+=1 # tracks, sector offset
  c,h = divmod(t,H)
  if c>=C: raise ValueError, \
    "Unaddressable lba value: {} for ({},{},{}) geometry.". \
      format(lba,C,H,S)
  return (c,h,s)

def lba(c,h,s,C=1024,H=255,S=63):
  """
  'C','H','S' specify geometry as for function 'chs'.
  'c','h','s' address a sector in this geometry.
  """
  if C<1 or H<1 or S<1 or C>1024 or H>255 or S>63:
    raise ValueError, \
      "Invalid (C,H,S) geometry: ({},{},{})". \
         format(C,H,S)
  if c<0 or h<0 or s<1 or c>=C or h>=H or s>S:
    raise ValueError, \
      "Unaddressable (c,h,s) value: ({},{},{}) for ({},{},{}) geometry.". \
         format(c,h,s,C,H,S)
  return (c*H+h)*S+(s-1)

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