我非常清楚地理解 CPU 指示 DMA 从硬盘获取数据并将其加载到 RAM 中。
尽管我是一名.Net 开发人员，并且在日常工作中不需要这些，但我仍然不愿意使用一些我不了解（但不是太深）的东西来达到我自己可以实现的程度。
DMA 的具体输入是什么？
但是CPU如何知道要读取硬盘上的哪个内存地址以及读取多长的长度呢？
是否有任何 CPU 指令可以读取“气缸盖扇区 ID”，例如 readhdd“sector_id”？
如果文件有分区或者有错误扇区，DMA 如何知道这一切？
硬盘中是否有一个单独的嵌入式程序来解决这个问题？
在这张图片中，OS Filesystem 位于哪里？
请提供 CPU 从磁盘读取文件的工作流程。
答案1
我回答这个问题是因为当我刚开始学习计算机的时候，我就想知道磁盘地址是否会被加载到 CPU 寄存器中以读取磁盘扇区？如果是这样，因为寄存器是 32 位的，我们如何读取大于 4GB 的磁盘？我一直没有得到答案，然后我就忘了，直到我看到这个问题。当时磁盘读写过程对我来说太神秘了。
我理解的程度还没有达到（但也不是太深）可以自己实现的程度。
你永远无法实现它，因为它太复杂了。如果你无法实现它，你为什么不感觉良好呢？如果你无法实现 Linux/Windows，你会感觉糟糕吗？
DMA 的具体输入是什么？
命令通知 DMA 执行某些操作，主要是 IO 读/写操作。在高层，命令由内核中的某些函数发送；在低层，命令是写入 DMA 控制器寄存器的数据，这些寄存器通常包含指向包含实际命令的某些内存的指针。
但是CPU如何知道要读取硬盘上的哪个内存地址以及读取多长的长度呢？
是否有任何 CPU 指令可以读取“气缸盖扇区 ID”，例如 readhdd“sector_id”？
这里的“内存地址”令人困惑，应该是“磁盘地址”。而且执行磁盘读取任务的是软件，而不是 CPU，CPU 只执行软件中的指令。因此，没有 CPU 指令，因为 CPU 不执行此操作。CPU 只能读取/写入内存位置，包括上述 DMA 控制器寄存器和内存中的命令。
如果文件有分区或者有错误扇区，DMA 如何知道这一切？
DMA 不知道也不关心这一点。CPU 读写内存，DMA 执行 CPU 提供的命令。这些命令只是从某处读取内存并将其写入另一个地方。高级软件——文件系统代码处理文件的分区。如果有错误的扇区，硬盘会将此情况报告给系统，不再有针对该错误数据的 DMA 传输。
硬盘中是否有一个单独的嵌入式程序来解决这个问题？
硬盘中有非常复杂的嵌入式程序。实际上可能会有 DMA 操作将磁盘数据从磁盘磁头传输到硬盘上的内存（例如 64MB 缓存），其命令由硬盘上的 CPU 发送到硬盘上的 DMA 控制器，这两个控制器都位于磁盘控制器芯片（Agere 等）中。然后该 CPU 进行一些处理，例如 IO 队列管理/错误检查，然后主机 CPU/南桥中的 DMA 将处理后的扇区数据从磁盘缓存传输到主机上的主内存。
在这张图片中，OS Filesystem 位于哪里？
文件系统与此图无关。文件系统是关于在磁盘的哪个位置进行读写的，而此图是关于读写的过程的。
请提供 CPU 从磁盘读取文件的工作流程。
再次强调，CPU 不会读取文件，软件会读取。基本上，文件系统软件将文件读取操作（例如从 d:\1.txt 开头偏移 10000 字节处读取 100 字节）转换为硬盘扇区读取命令（例如读取从第 20 柱面第 2 扇区第 200 扇区开始的 10 个扇区），这些扇区读取命令被发送到硬盘的控制芯片，然后控制芯片上的 CPU 根据命令读取扇区，然后将扇区数据发送回主机系统并报告操作过程中的任何错误。实际过程将复杂得多，以获得高性能（低 CPU 利用率/高读取带宽/低延迟等）。
实际上 DMA 与磁盘读取无关，您可以在没有 DMA 的情况下读取磁盘，并且可以使用 DMA 执行大多数内存块读写任务。DMA 只是将重复的块内存读写任务从 CPU 卸载，这些任务最好由硬件来完成，而不是 CPU，因为 CPU 的周期对于更复杂的任务来说非常宝贵。