為什麼 CHS 中的磁區號尋址從磁區 1 開始，而不是從 0 開始？

Question 1

不幸的是，這正是當時流行的 CHS 尋址方案的實現和採用方式。這被採納為 IBM 相容電腦在用於磁碟存取的 BIOS 中斷中的官方約定，解釋了為何該約定至今仍在使用。從ECMA-107 標準, 資訊交換磁碟盒的捲和文件結構（原文也提到了這一點ATA-1規範）：

6.1.3 邏輯扇區號

磁碟區上的每個磁區應由邏輯磁區號來標識。 [...]邏輯磁區號應依升序分配，從 0 開始，從磁區 1、磁軌 00、第 0 面開始，繼續到磁軌 00、面 1（如果 FDC 雙面皆可錄製），然後到磁軌 01、面 0，依此類推。

此問題已在規範中解決一些硬碟，其中註意到給定的邏輯CHS地址不同於實體 CHS 地址地點。這將在希捷 ATA 介面參考手冊，其中包含這個有趣的敘述：

5.1 邏輯區塊尋址

[...] 驅動器上的磁區被假定為線性映射，LBA 0 為柱面 0/磁頭 0/磁區 1。

[...] 對於所有轉換模式，C=0、H=0、S=1 相當於 LBA=0。不可能為所有轉換模式下的所有邏輯區塊位址計算等效的 CHS，因為公式僅適用於一個方向。這是因為 CHS 位址無法存取邏輯區塊尋址可以存取的所有可能磁區的 1/256，因為 CHS 中沒有磁區 0。

因此，對於邏輯 CHS 尋址，儘管第一個柱面/磁頭索引從基於 0 的偏移量開始，並且第一個柱面/磁頭索引從基於 0 的偏移量開始，並且第一個部門索引開始於1（例如，最小可能的 CHS 位址是 0/0/1），這不會改變任何關於身體的該部門的位置。把它當作第一個身體的磁碟上的磁區稱為“磁區1”，佔用CHS 0/0/1。事實上，大多數程式語言中的「第一個」元素是從 0 開始的，因此邏輯的CHS 位址 0/0/1 處的磁區位址為零( 0x00)。

這在邏輯上更有意義（即“第零”邏輯的地址為第一個身體的磁區），因為我們可以像任何其他記憶體裝置一樣對磁碟裝置進行定址（因為每個磁區都有一個唯一的線性位址將其對應到實體磁區），因此LBA 從零開始是有意義的。確實，如果我們將 CHS 位址 0/0/1 轉換為 LBA，所得的 LBA 將為0x00000000（這就是為什麼在大多數 CHS 到 LBA 計算中從扇區索引中減去 1，以及為什麼在 LBA 到 CHS 計算中將 1 添加到索引中）。

Answer

不幸的是，這正是當時流行的 CHS 尋址方案的實現和採用方式。這被採納為 IBM 相容電腦在用於磁碟存取的 BIOS 中斷中的官方約定，解釋了為何該約定至今仍在使用。從ECMA-107 標準, 資訊交換磁碟盒的捲和文件結構（原文也提到了這一點ATA-1規範）：

6.1.3 邏輯扇區號

磁碟區上的每個磁區應由邏輯磁區號來標識。 [...]邏輯磁區號應依升序分配，從 0 開始，從磁區 1、磁軌 00、第 0 面開始，繼續到磁軌 00、面 1（如果 FDC 雙面皆可錄製），然後到磁軌 01、面 0，依此類推。

此問題已在規範中解決一些硬碟，其中註意到給定的邏輯CHS地址不同於實體 CHS 地址地點。這將在希捷 ATA 介面參考手冊，其中包含這個有趣的敘述：

5.1 邏輯區塊尋址

[...] 驅動器上的磁區被假定為線性映射，LBA 0 為柱面 0/磁頭 0/磁區 1。

[...] 對於所有轉換模式，C=0、H=0、S=1 相當於 LBA=0。不可能為所有轉換模式下的所有邏輯區塊位址計算等效的 CHS，因為公式僅適用於一個方向。這是因為 CHS 位址無法存取邏輯區塊尋址可以存取的所有可能磁區的 1/256，因為 CHS 中沒有磁區 0。

因此，對於邏輯 CHS 尋址，儘管第一個柱面/磁頭索引從基於 0 的偏移量開始，並且第一個柱面/磁頭索引從基於 0 的偏移量開始，並且第一個部門索引開始於1（例如，最小可能的 CHS 位址是 0/0/1），這不會改變任何關於身體的該部門的位置。把它當作第一個身體的磁碟上的磁區稱為“磁區1”，佔用CHS 0/0/1。事實上，大多數程式語言中的「第一個」元素是從 0 開始的，因此邏輯的CHS 位址 0/0/1 處的磁區位址為零( 0x00)。

這在邏輯上更有意義（即“第零”邏輯的地址為第一個身體的磁區），因為我們可以像任何其他記憶體裝置一樣對磁碟裝置進行定址（因為每個磁區都有一個唯一的線性位址將其對應到實體磁區），因此LBA 從零開始是有意義的。確實，如果我們將 CHS 位址 0/0/1 轉換為 LBA，所得的 LBA 將為0x00000000（這就是為什麼在大多數 CHS 到 LBA 計算中從扇區索引中減去 1，以及為什麼在 LBA 到 CHS 計算中將 1 添加到索引中）。

Question 2

我曾嘗試追溯歷史CHS以及「從 1 開始」扇區編號慘敗，這給磁碟驅動程式編寫者帶來了許多麻煩，並迅速引起了LBA。

CHS 的歷史可以追溯到個人電腦在軟碟上運行以及 BIOS 被發明的時代。這是什麼維基百科說：

BIOS（基本輸入/輸出系統）一詞由 Gary Kildall 發明，並於 1975 年首次出現在 CP/M 作業系統中，描述在啟動時載入的 CP/M 中與硬體直接連接的特定於機器的部分。

對CP/M BIOS的研究發現了該文檔 CP/M資訊檔案：BDOS系統調用，其中扇區號從零開始。結論是：最早的 CHS 模式實際上使用從零開始的磁區位址。

基於 1 的扇區位址是在第一個 IBP/PC 中首次引入的。該文件 INT 13 - 軟碟 BIOS 服務具體來說：

Most disk BIOS calls use the following parameter scheme:

    AH = function request number
    AL = number of sectors  (1-128 dec.)
    CH = cylinder number  (0-1023 dec.)
    CL = sector number  (1-17 dec.)    <--------!!!
    DH = head number  (0-15 dec.)
    DL = drive number (0=A:, 1=2nd floppy, 80h=drive 0, 81h=drive 1)
    DL = drive number (0=A:, 1=2nd floppy, 80h=C:, 81h=D:)
         Note that some programming references use (0-3) as the
         drive number which represents diskettes only.
    ES:BX = address of user buffer

因此，IBM/PC 透過 BIOS 的實際實作將磁區編號從從零開始轉換為從一開始。

在 12 位被指派創建 IBM 個人電腦（型號 5150）的 IBM 工程師中，大衛·J·布拉德利為其 BIOS 開發了程式碼。因此，在所有其他細節中，他是決定磁碟中斷參數的人。我們也要感謝這個人和 Mel Hallerman 著名的CTRL++ 。ALTDEL

所以答案對這個問題 為什麼 CHS 中扇區計數從 1 開始而不是從 0 開始是：
因為 David J. Bradley 就是這樣編程 BIOS 的。

至於他為什麼這麼做，這個最好由他自己來回答。如果我必須猜測，我會說他留下了零扇區作為尋址扇區，驅動程式可以透過該扇區驗證磁頭是否處於正確的軌道上。

由於磁碟實際上是被設計成不需要這種機制的，而且工程師們還沒有準備好因為 BIOS 的原因而浪費一個扇區，因此零扇區從未存在過。此後，驅動程式編寫者需要對所有 BIOS 磁碟所呼叫的磁區位址減一和加一。

Answer

我曾嘗試追溯歷史CHS以及「從 1 開始」扇區編號慘敗，這給磁碟驅動程式編寫者帶來了許多麻煩，並迅速引起了LBA。

CHS 的歷史可以追溯到個人電腦在軟碟上運行以及 BIOS 被發明的時代。這是什麼維基百科說：

BIOS（基本輸入/輸出系統）一詞由 Gary Kildall 發明，並於 1975 年首次出現在 CP/M 作業系統中，描述在啟動時載入的 CP/M 中與硬體直接連接的特定於機器的部分。

對CP/M BIOS的研究發現了該文檔 CP/M資訊檔案：BDOS系統調用，其中扇區號從零開始。結論是：最早的 CHS 模式實際上使用從零開始的磁區位址。

基於 1 的扇區位址是在第一個 IBP/PC 中首次引入的。該文件 INT 13 - 軟碟 BIOS 服務具體來說：

Most disk BIOS calls use the following parameter scheme:

    AH = function request number
    AL = number of sectors  (1-128 dec.)
    CH = cylinder number  (0-1023 dec.)
    CL = sector number  (1-17 dec.)    <--------!!!
    DH = head number  (0-15 dec.)
    DL = drive number (0=A:, 1=2nd floppy, 80h=drive 0, 81h=drive 1)
    DL = drive number (0=A:, 1=2nd floppy, 80h=C:, 81h=D:)
         Note that some programming references use (0-3) as the
         drive number which represents diskettes only.
    ES:BX = address of user buffer

因此，IBM/PC 透過 BIOS 的實際實作將磁區編號從從零開始轉換為從一開始。

在 12 位被指派創建 IBM 個人電腦（型號 5150）的 IBM 工程師中，大衛·J·布拉德利為其 BIOS 開發了程式碼。因此，在所有其他細節中，他是決定磁碟中斷參數的人。我們也要感謝這個人和 Mel Hallerman 著名的CTRL++ 。ALTDEL

所以答案對這個問題 為什麼 CHS 中扇區計數從 1 開始而不是從 0 開始是：
因為 David J. Bradley 就是這樣編程 BIOS 的。

至於他為什麼這麼做，這個最好由他自己來回答。如果我必須猜測，我會說他留下了零扇區作為尋址扇區，驅動程式可以透過該扇區驗證磁頭是否處於正確的軌道上。

由於磁碟實際上是被設計成不需要這種機制的，而且工程師們還沒有準備好因為 BIOS 的原因而浪費一個扇區，因此零扇區從未存在過。此後，驅動程式編寫者需要對所有 BIOS 磁碟所呼叫的磁區位址減一和加一。

Question 3

第一個軟碟規範是IBM在IBM 3740出現時制定的，並沒有提到為系統保留扇區。系統唯一保留的是磁軌00，它只儲存了“資料集標籤”，用於標識磁軌01 到76 中儲存的資訊類型。一個事實。

我們可以觀察到，當人類開始計算任何東西時，它不是從零開始，而是從一開始。例如，假設教室裡有 135 名學生。數起來是這樣的：一、二、三……一百三十四、一百三十五。

它的數字表示如下： 1, 2, 3, ... 134, 135 到目前為止我們都同意，對吧？

現在讓我們輸入不以 0 表示的數字。它看起來像這樣：001, 002, 003, ..., 015, 016, ..., 099, 100, ..., 133, 134, 135

這就是發生的情況CHS:0,0,1 - 0,0,2 - 0,0,3...

重要的是，Excel 工作表中的行或資料庫中的自動數字欄位以 1 開頭，而不是以 0 開頭，而且沒有人對此說過任何話。

David J. Bradley 是這樣安排 BIOS 的嗎？

是的，但他不在外面。

絕對沒有技術原因導致 SECTOR 0 不能使用，除非它因其他原因被保留並對使用者隱藏。原則上，所有指向它的東西都是自然編號的問題。

GA21-9152-2 檔案編號 3740-00,15
IBM 3740 資料輸入系統

第 12 頁
磁碟初始化
...每個磁碟包含兩個備用磁軌，用於取代任何不規則磁軌。此外，初始化功能還提供了一種改變磁碟上扇區位址序列的方法。通常，扇區的順序為數字順序 (1, 2, 3, ... 25,26)。

第24 頁
軟碟上的資料標籤
在初始化期間，資料集的資料集標籤以磁性方式記錄在軟碟的索引磁軌（磁軌00）上。該標籤的主要目的是顯示資料集在軟碟上的位置

那是在 1973 年。它在一張 8 吋軟碟上記錄資料。

絕對沒有技術原因。

Answer