什么是CHS尋址，硬盤的尋址方式

什么是CHS尋址

很久以前， 硬盤的容量還非常小的時(shí)候，人們采用與軟盤類似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù)。由此產(chǎn)生了所謂的CSH 3D參數(shù) (Disk Geometry)。即磁頭數(shù)(Heads)，柱面數(shù)(Cylinders)，扇區(qū)數(shù)(Sectors)，以及相應(yīng)CHS尋址方式。

CHS尋址模式將硬盤劃分為磁頭（Heads）、柱面(Cylinder)、扇區(qū)(Sector)。

磁頭(Heads)：每張磁片的正反兩面各有一個(gè)磁頭，一個(gè)磁頭對(duì)應(yīng)一張磁片的一個(gè)面。因此，用第幾磁 頭就可以表示數(shù)據(jù)在哪個(gè)磁面。

柱面(Cylinder)：所有磁片中半徑相同的同心磁道構(gòu)成“柱面"，意思是這一系列的磁道垂直疊在一起，就形成一個(gè)柱面的形狀。簡單地理解，柱面數(shù)=磁道數(shù)。

扇區(qū)(Sector)：將磁道劃分為若干個(gè)小的區(qū)段，就是扇區(qū)。雖然很小，但實(shí)際是一個(gè)扇子的形狀，故稱為扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)的容量為512字節(jié)。

下面的圖可能能更好的幫助理解：

CHS尋址的最大容量

CHS尋址方式的容量由CHS三個(gè)參數(shù)決定：

磁頭數(shù)最大為255 (用 8 個(gè)二進(jìn)制位存儲(chǔ))。從0開始編號(hào)。

柱面數(shù)最大為1023(用 10 個(gè)二進(jìn)制位存儲(chǔ))。從0開始編號(hào)。

扇區(qū)數(shù)最大數(shù) 63(用 6個(gè)二進(jìn)制位存儲(chǔ))。從1始編號(hào)。

所以CHS尋址方式的最大尋址范圍為：

255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB ( 1M =1048576 Bytes )

或硬盤廠商常用的單位：

255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB ( 1M =1000000 Bytes )

CHS尋址的缺點(diǎn)

顯然，由于要求每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)相等，而外道的周長要大于內(nèi)道，所以外道的記錄密度要遠(yuǎn)低于內(nèi)道，不僅造成了硬盤空間的浪費(fèi)，也限制了硬盤的容量。為了解決這一問題，進(jìn)一步提高硬盤容量，人們改用等密度結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。也就是說，外圈磁道的扇區(qū)比內(nèi)圈磁道多，采用這種結(jié)構(gòu)后，硬盤不再具有實(shí)際的CHS參數(shù)，尋址方式也改為線性尋址，即以扇區(qū)為單位進(jìn)行尋址。

但一些古老的軟件仍然使用CHS尋址方式(如使用BIOSInt13H接口的軟件)，為了兼容這樣的程序，在硬盤控制器內(nèi)部安裝了一個(gè)地址翻譯器，可以通過它將老式CHS參數(shù)翻譯成新的線性參數(shù)。

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LBA(Logical Block Addressing)邏輯塊尋址模式。在 LBA 模式下，我們知道硬盤上的一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域由它所在的磁頭、柱面（也就是磁道）和扇區(qū)所唯一確定。早期系統(tǒng)就是直接使用磁頭柱面和扇區(qū)來對(duì)硬盤進(jìn)行尋址（這稱 為CHS尋址），這需要分別存儲(chǔ)每個(gè)區(qū)域的三個(gè)參數(shù)（這稱為3D參數(shù)），使用時(shí)再分別讀取三個(gè)參數(shù)，然后在送到磁盤控制器去執(zhí)行。由于系統(tǒng)用8b來存儲(chǔ)磁 頭地址，用10b來存儲(chǔ)柱面地址，用6b來存儲(chǔ)扇區(qū)地址，而一個(gè)扇區(qū)共有512B，這樣使用CHS尋址一塊硬盤最大容量為256 * 1024 * 63 * 512B = 8064 MB(1MB = 1048576B)（若按1MB=1000000B來算就是8.4GB）。隨著硬盤技術(shù)的進(jìn)步，硬盤容量越來越大，CHS模式無法管理超過8064 MB的硬盤，因此工程師們發(fā)明了更加簡便的LBA尋址方式。在LBA地址中，地址不再表示實(shí)際硬盤的實(shí)際物理地址（柱面、磁頭和扇區(qū)）。LBA編址方式將 CHS這種三維尋址方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S的線性尋址，它把硬盤所有的物理扇區(qū)的C/H/S編號(hào)通過一定的規(guī)則轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪€性的編號(hào)，系統(tǒng)效率得到大大提高，避免了 煩瑣的磁頭/柱面/扇區(qū)的尋址方式。在訪問硬盤時(shí)，由硬盤控制器再這種邏輯地址轉(zhuǎn)換為實(shí)際硬盤的物理地址。

　　LARGE 大硬盤模式，在硬盤的柱面超過 1024 而又不為 LBA 支持時(shí)采用。LARGE 模式采用的方法是把柱面數(shù)除以 2，把磁頭數(shù)乘以 2，其結(jié)果總?cè)萘坎蛔儭?/p>

　　在這三種硬盤模式中，現(xiàn)在 LBA 模式使用最多。

　　LBA與C/H/S 之間的轉(zhuǎn)換:

　　設(shè)NS為每磁道扇區(qū)數(shù)，NH為磁頭數(shù)，C、H、S分別表示磁盤的柱面、磁頭和扇區(qū)編號(hào)，LBA表示邏輯扇區(qū)號(hào)，div為整除計(jì)算，mod為求余計(jì)算，則：

　　LBA=NH×NS×C+NS×H+S-1；

　　C=(LBA div NS)div NH；

　　H=(LBA div NS)mod NH；

　　S=(LBA mod NS)+1

　　例如 LBA = 0 則 CHS = 0/0/1

　　從C/H/S到LBA的計(jì)算公式：

　　LBA=（C-CS）*PH*PS+（H-HS）*PS+(S-SS)