为什么 CHS 中的扇区号寻址从扇区 1 开始而不是从 0 开始？

Question 1

不幸的是，这只是当时流行的 CHS 寻址方案的实现和采用方式。这被采纳为 IBM 兼容计算机在用于磁盘访问的 BIOS 中断中的官方约定，这也解释了为什么这个约定一直沿用至今。ECMA-107 标准， 信息交换用磁盘盒的卷和文件结构（原文中也提到了这一点ATA-1 规范)：

6.1.3 逻辑扇区号

卷上的每个扇区应由逻辑扇区号标识。[...]逻辑扇区号应按升序分配，从 0 开始，从扇区 1、轨道 00、侧面 0 开始，继续到第 00 轨、第 1 面（如果 FDC 可在两面录制），然后到第 01 轨、第 0 面，等等。

这个问题在以下规范中得到解决：一些硬盘，其中注意到给定逻辑 CHS地址不同于CHS 实际地址位置。这将在Seagate ATA 接口参考手册，其中包含以下有趣的叙述：

5.1 逻辑块寻址

[...] 驱动器上的扇区被假定为线性映射，其中 LBA 0 为柱面 0 / 磁头 0 / 扇区 1。

[...] 对于所有翻译模式，C=0、H=0、S=1 等同于 LBA=0。无法在所有转换模式下为所有逻辑块地址计算等效的 CHS，因为此公式仅在一个方向上有效。这是因为 CHS 寻址无法访问逻辑块寻址可以访问的所有可能扇区的 1/256，因为 CHS 中没有扇区 0。

因此，对于逻辑 CHS 寻址，尽管第一个柱面/磁头索引从基于 0 的偏移量开始，并且第一个部门索引开始于1（例如，最小可能的 CHS 地址是 0/0/1），这不会改变身体的该地区的位置。将其视为第一个身体的磁盘上的扇区称为“扇区 1”，占用 CHS 0/0/1。事实上，大多数编程语言中的“第一个”元素都是从 0 开始的，因此逻辑CHS 地址 0/0/1 处的扇区的地址是零（0x00）。

这在逻辑上更有意义（即“第零个”逻辑地址是第一个身体的扇区），因为我们可以像任何其他内存设备一样寻址磁盘设备（因为每个扇区都有一个唯一的线性地址来将其映射到物理扇区），因此 LBA 从零开始是有意义的。事实上，如果我们将 CHS 地址 0/0/1 转换为 LBA，得到的 LBA 将为0x00000000（这就是为什么在大多数 CHS 到 LBA 计算中从扇区索引中减去 1，以及为什么在 LBA 到 CHS 计算中将 1 添加到索引中）。

Answer

不幸的是，这只是当时流行的 CHS 寻址方案的实现和采用方式。这被采纳为 IBM 兼容计算机在用于磁盘访问的 BIOS 中断中的官方约定，这也解释了为什么这个约定一直沿用至今。ECMA-107 标准， 信息交换用磁盘盒的卷和文件结构（原文中也提到了这一点ATA-1 规范)：

6.1.3 逻辑扇区号

卷上的每个扇区应由逻辑扇区号标识。[...]逻辑扇区号应按升序分配，从 0 开始，从扇区 1、轨道 00、侧面 0 开始，继续到第 00 轨、第 1 面（如果 FDC 可在两面录制），然后到第 01 轨、第 0 面，等等。

这个问题在以下规范中得到解决：一些硬盘，其中注意到给定逻辑 CHS地址不同于CHS 实际地址位置。这将在Seagate ATA 接口参考手册，其中包含以下有趣的叙述：

5.1 逻辑块寻址

[...] 驱动器上的扇区被假定为线性映射，其中 LBA 0 为柱面 0 / 磁头 0 / 扇区 1。

[...] 对于所有翻译模式，C=0、H=0、S=1 等同于 LBA=0。无法在所有转换模式下为所有逻辑块地址计算等效的 CHS，因为此公式仅在一个方向上有效。这是因为 CHS 寻址无法访问逻辑块寻址可以访问的所有可能扇区的 1/256，因为 CHS 中没有扇区 0。

因此，对于逻辑 CHS 寻址，尽管第一个柱面/磁头索引从基于 0 的偏移量开始，并且第一个部门索引开始于1（例如，最小可能的 CHS 地址是 0/0/1），这不会改变身体的该地区的位置。将其视为第一个身体的磁盘上的扇区称为“扇区 1”，占用 CHS 0/0/1。事实上，大多数编程语言中的“第一个”元素都是从 0 开始的，因此逻辑CHS 地址 0/0/1 处的扇区的地址是零（0x00）。

这在逻辑上更有意义（即“第零个”逻辑地址是第一个身体的扇区），因为我们可以像任何其他内存设备一样寻址磁盘设备（因为每个扇区都有一个唯一的线性地址来将其映射到物理扇区），因此 LBA 从零开始是有意义的。事实上，如果我们将 CHS 地址 0/0/1 转换为 LBA，得到的 LBA 将为0x00000000（这就是为什么在大多数 CHS 到 LBA 计算中从扇区索引中减去 1，以及为什么在 LBA 到 CHS 计算中将 1 添加到索引中）。

Question 2

我曾试图追溯中枢性高血压以及“从 1 开始”扇区编号的混乱，这给磁盘驱动器写入器带来了许多麻烦，并迅速导致了左心室射血分数。

CHS 可以追溯到个人计算机使用软盘和 BIOS 发明的时代。这就是维基百科说：

BIOS（基本输入/输出系统）这个术语是由 Gary Kildall 发明的，并于 1975 年首次出现在 CP/M 操作系统中，描述了在启动时加载的 CP/M 中直接与硬件交互的机器特定部分。

对 CP/M BIOS 的研究发现了以下文档 CP/M 信息档案：BDOS 系统调用，其中扇区编号从零开始。结论是：最早的 CHS 模式实际上使用了从零开始的扇区地址。

基于 1 的扇区地址最早是在第一个 IBP/PC 中引入的。文档 INT 13 - 软盘 BIOS 服务具体来说：

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 通过 BIOS 的实际实现将扇区编号从基于零转换为基于一。

在负责开发 IBM 个人计算机（型号 5150）的 12 名 IBM 工程师中，大卫·布拉德利开发了 BIOS 代码。因此，除了其他细节之外，他还决定了磁盘中断的参数。我们还要感谢他和 Mel Hallerman 共同创造了著名的CTRL++ 。ALTDEL

所以答案针对这个问题 为什么 CHS 中的扇区计数从 1 开始，而不是从 0 开始是：
因为 David J. Bradley 以这种方式对 BIOS 进行编程。

至于他为什么这样做，这个问题最好由他自己来回答。如果一定要我猜的话，我会说他把零扇区留作寻址扇区，以便驱动程序可以验证磁头是否在正确的轨道上。

由于磁盘的设计实际上并不需要这种机制，而且工程师们也不准备因为 BIOS 而浪费一个扇区，因此扇区零从未存在过。此后，驱动程序编写者需要在所有 BIOS 磁盘调用中对扇区地址进行减一和加一。

Answer

我曾试图追溯中枢性高血压以及“从 1 开始”扇区编号的混乱，这给磁盘驱动器写入器带来了许多麻烦，并迅速导致了左心室射血分数。

CHS 可以追溯到个人计算机使用软盘和 BIOS 发明的时代。这就是维基百科说：

BIOS（基本输入/输出系统）这个术语是由 Gary Kildall 发明的，并于 1975 年首次出现在 CP/M 操作系统中，描述了在启动时加载的 CP/M 中直接与硬件交互的机器特定部分。

对 CP/M BIOS 的研究发现了以下文档 CP/M 信息档案：BDOS 系统调用，其中扇区编号从零开始。结论是：最早的 CHS 模式实际上使用了从零开始的扇区地址。

基于 1 的扇区地址最早是在第一个 IBP/PC 中引入的。文档 INT 13 - 软盘 BIOS 服务具体来说：

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 通过 BIOS 的实际实现将扇区编号从基于零转换为基于一。

在负责开发 IBM 个人计算机（型号 5150）的 12 名 IBM 工程师中，大卫·布拉德利开发了 BIOS 代码。因此，除了其他细节之外，他还决定了磁盘中断的参数。我们还要感谢他和 Mel Hallerman 共同创造了著名的CTRL++ 。ALTDEL

所以答案针对这个问题 为什么 CHS 中的扇区计数从 1 开始，而不是从 0 开始是：
因为 David J. Bradley 以这种方式对 BIOS 进行编程。

至于他为什么这样做，这个问题最好由他自己来回答。如果一定要我猜的话，我会说他把零扇区留作寻址扇区，以便驱动程序可以验证磁头是否在正确的轨道上。

由于磁盘的设计实际上并不需要这种机制，而且工程师们也不准备因为 BIOS 而浪费一个扇区，因此扇区零从未存在过。此后，驱动程序编写者需要在所有 BIOS 磁盘调用中对扇区地址进行减一和加一。

Question 3

IBM 于 IBM 3740 上制定了第一个软盘规范，其中并未提及为系统保留扇区。为系统保留的唯一扇区是 00 号磁道，它仅存储“数据集标签”，用于标识存储在 01 至 76 号磁道中的信息类型。它明确规定第一个扇区是 SECTOR 1。这不是巧合，而是与计算机编号方式相反的自然编号方式。

我们可以观察到，当人类开始数数时，不是从零开始，而是从一开始。例如，假设一个教室里有 135 名学生。数数的方式是这样的：一、二、三……一百三十四、一百三十五。

其数值表示形式如下：1、2、3、...134、135 到目前为止我们同意，对吗？

现在让我们把不以 0 表示的数字放进去。它看起来像这样：001、002、003、...、015、016、...、099、100、...、133、134、135

这就是发生的事情中枢性高血压：0,0,1——0,0,2——0,0,3……

值得注意的是，Excel 工作表中的行或数据库中的自动数字字段以 1 开头而不是以 0 开头，但没有人对此发表任何评论。

David J. Bradley 是否以这种方式安排 BIOS？

是的，但他不在外面。

绝对没有技术原因导致 SECTOR 0 无法使用，除非出于其他原因将其保留并对用户隐藏。原则上，一切都表明这是一个自然编号的问题。

GA21-9152-2 文件编号 3740-00,15
IBM 3740 数据输入系统

第 12 页
磁盘初始化
...每个磁盘包含两个备用磁道，用于替换任何不规则磁道。此外，初始化功能还提供了一种改变软盘上扇区地址顺序的方法。通常，扇区的顺序按数字顺序排列（1、2、3、... 25、26）。

第 24 页
软盘上的数据标签
在初始化期间，数据集的数据集标签以磁性方式记录在软盘的索引轨道（轨道 00）上。此标签的主要目的是显示数据集在软盘上的位置

这是 1973 年。它将数据记录在 8 英寸软盘上。IBM PC 5150 诞生于 1981 年 8 月 12 日……我们不能忘记，它们必须与以前的设备保持一定的兼容性。

肯定没有技术原因。

Answer