in/指令读写端口访问ATA硬盘每个硬盘控制器分配了8个8-bit端口

词汇表：气缸，缸盖，缸盖

使用柱面号，头号和扇区号形成地址的寻址方法称为CHS

在实模式下，有两种访问ATA硬盘的方法，调用BIOS INT 13中断例程，并直接使用IN / OUT指令读写相应的端口。本文介绍了两种方法，CHS寻址模式的接口和硬盘容量的限制。输入/输出指令读写端口，用于访问ATA硬盘

每个硬盘控制器分配有8个8位端口，其中4个端口中的28位用于寻址（其余4位用于设置一些控制信息）。如果寻址模式为LBA28，则扇区从0开始计数，总共支持2 ^ 28个扇区，硬盘容量限制为2 ^ 28 * 512B，即128GB。如果寻址方式为CHS，则圆柱地址使用16位，头地址使用4位，扇区地址使用8位，CHS寻址要求扇区从1开始计数，共计65536 * 16支持*（255- 1)个扇区，硬盘容量限制约为128GB。

2. BIOS中断例程INT 13

INT 13 AH = 0xH（AH = 02H，AH = 03H）寻址方式为CHS，以AH = 02（读扇区）为例：

AH = 02H
	AL = number of sectors to read	(1-128 dec.)
	CH = track/cylinder number  (0-1023 dec., see below)
	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)
	ES:BX = pointer to buffer
	- the parameters in CX change depending on the number of cylinders;
	  the track/cylinder number is a 10 bit value taken from the 2 high
	 order bits of CL and the 8 bits in CH (low order 8 bits of track):
	  |F|E|D|C|B|A|9|8|7|6|5-0|  CX
	   | | | | | | | | | |	`-----	sector number
	   | | | | | | | | `---------  high order 2 bits of track/cylinder
	   `------------------------  low order 8 bits of track/cyl number

CH和CL的高2位构成一个柱面地址，共10位，最大柱面数为1024；

DH构成头地址，并支持最大数量的头16； （为什么这里的最大值不是256，而是16，我将在后面说明）

CL的低6位构成扇区地址，支持的最大扇区数为64-1 = 63（减去1的原因与上面相同）。

为了区分两种访问方法的CHS接口，我们将ATA端口使用的CHS寻址接口称为PCHS（物理CHS），将INT 13 AH = 0xH使用的CHS寻址接口称为LCHS（逻辑CHS）。从上面的介绍中我们知道

PCHS的结构是圆柱（16位），磁头（4位），扇区（8位），

LCHS的结构为圆柱（10位），磁头（8位），扇区（6位）。

LCHS中的头地址实际上是整个DH（8位），但是早期计算机（原始IBM PC / XT）的BIOS不支持CHS-Translation，BIOS将直接传输相应的C和C INT 13 AH = 0xH通过的LCHS值。 H和S被分配给PCHS的C，H和S。我们知道PCHS的头地址只有4位，因此LCHS只能在DH中使用4位，因此支持的头的最大数量只有16位。同样，LCHS柱面地址也只有10位，并且最大扇区地址只有6位，因此，没有CHS转换的原始BIOS支持的最大硬盘容量为1024 * 16 * 63 * 512B，大约为500M。请注意，这仅是BIOS引起的容量限制。程序员还可以在实模式下绕过操作系统和BIOS，使用IN / OUT进行端口读取和写入，并直接使用PCHS来访问容量高达128GB的硬盘。由这种直接分配的“惰性”方法引起的麻烦不仅是容量限制，而且使用INT 13读取和写入硬盘的程序也无法访问具有超过1024个柱面（10位）的硬盘。

对于早期的计算机，500M硬盘容量可能无法达到，因此当时的PC制造商（主要是邪恶的IBM）设计了BIOS以节省麻烦。但是，随着硬盘技术的飞速发展，越来越大的硬盘开始出现。为了支持更大容量的物理硬盘，并与更多结构化的硬盘兼容（柱面数超过102 4），PC制造商已将INT 13 AH = 0xH设置为添加了一些转换代码（CHS翻译）从LCHS到PCHS而不是直接分配。例如，硬盘的物理结构是2000个柱面，5个磁头和50个扇区，并且该硬盘不能处于INT 13访问的直接分配模式。我们可以设计一个逻辑LCHS可访问的结构，1000个气缸，10个缸盖和50个扇区，以确保总容量保持不变（2000 * 5 * 50 = 1000 * 10 * 5 0）），经过转换算法可以实现-从逻辑扇区到物理扇区的一种映射。用户程序使LCHS调用INT13 AH = 0xH，BIOS使用CHS-Translation获得PCHS，然后使用端口读写命令来实现相应的功能。可以是对物理结构的限制硬盘损坏，可以访问具有超过1024个柱面的物理硬盘。同时，通过CHS-Translation，可以充分利用LCHS的8位头地址，并且总容量限制从大约500M更改为8GB（1024 * 256）。 * 6 3）。

不同的供应商具有不同的CHS-Translation算法。最常用的是Phoenix，非凤凰和位移。

Phoenix首先将LCHS转换为LBA，然后将LBA转换为PCHS。

将CHS转换为LBA的公式：

LBA =（（圆柱* heads_per_cylinder + heads * * sectors_per_track）+扇区1

将LBA转换为CHS的公式：

汽缸= LBA /（heads_per_cylinder *扇区_per_track）

temp = LBA％（heads_per_cylinder * * sectors_per_track）

head = temp /扇区数/跟踪

sector = temp％ectors_per_track + 1

尽管CHS-Translation解决了硬盘物理结构上的限制，并将容量限制从500M增加到8GB，但仍不能完全利用ATA硬盘端口提供的最大128GB硬盘地址空间。

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