sector de la culata

El sistema de cabezal de cilindro ( CHS , por sus siglas en inglés) es un método antiguo para asignar direcciones a cada bloque físico de datos en una unidad de disco duro .

Es un sistema de coordenadas 3D compuesto por un cabezal de coordenadas vertical, un cilindro de coordenadas horizontal (o radial) y un sector de coordenadas angular . El cabezal selecciona una superficie circular: un plato del disco (y uno de sus dos lados). El cilindro es una intersección cilíndrica a través de la pila de platos del disco, centrada alrededor del eje del disco. En conjunto, el cilindro y el cabezal se intersecan en una línea circular, o más precisamente: una franja circular de bloques de datos físicos llamada pista . El sector selecciona finalmente qué bloque de datos de esta pista se va a direccionar, ya que la pista se subdivide en varias porciones de igual tamaño, cada una de las cuales es un arco de (360/n) grados, donde n es el número de sectores en la pista.

Se expusieron direcciones CHS, en lugar de direcciones lineales simples (que van de 0 al número total de bloques en el disco - 1 ), porque los primeros discos duros no incluían un controlador de disco integrado que ocultara la disposición física. Se utilizó una tarjeta controladora genérica independiente , de modo que el sistema operativo debía conocer la "geometría" física exacta de la unidad específica conectada al controlador para direccionar correctamente los bloques de datos. Los límites tradicionales eran 512 bytes/sector × 63 sectores/pista × 255 cabezales (pistas/cilindro) × 1024 cilindros, lo que resultaba en un límite de 8032,5 MiB para la capacidad total de un disco.

A medida que la geometría se volvía más compleja (por ejemplo, con la introducción de la grabación de bits de zona ) y el tamaño de las unidades aumentaba con el tiempo, el método de direccionamiento CHS se volvió restrictivo. Desde finales de la década de 1980, los discos duros comenzaron a comercializarse con un controlador de disco integrado ^{[ 1 ]} que tenía un buen conocimiento de la geometría física; sin embargo, informaban una geometría falsa a la computadora, por ejemplo, un número mayor de cabezales del que realmente estaban presentes, para obtener más espacio direccionable. Estos valores lógicos CHS eran traducidos por el controlador, por lo que el direccionamiento CHS ya no correspondía a ningún atributo físico de la unidad. ^{[ 2 ]}

A mediados de la década de 1990, las interfaces de los discos duros reemplazaron el esquema CHS con el direccionamiento de bloques lógicos (LBA), pero muchas herramientas para manipular la tabla de particiones del registro de arranque maestro (MBR) seguían alineando las particiones con los límites de los cilindros; por lo tanto, a finales de la década de 2000 todavía se observaban vestigios del direccionamiento CHS en el software de particionamiento. ^{[ 2 ]}

A principios de la década de 2010, las limitaciones de tamaño de disco impuestas por MBR se volvieron problemáticas y se diseñó la tabla de particiones GUID (GPT) como reemplazo. GPT ya no utiliza CHS, excepto en MBR de protección.

El direccionamiento CHS es el proceso de identificar sectores individuales (también conocidos como bloques físicos de datos) en un disco por su posición en una pista , donde la pista está determinada por los números de cabezal y cilindro . Los términos se explican de abajo hacia arriba; para el direccionamiento de discos, el sector es la unidad más pequeña. Los controladores de disco pueden introducir traducciones de direcciones para mapear posiciones lógicas a físicas; por ejemplo, la grabación de bits de zona almacena menos sectores en pistas más cortas (internas), los formatos de disco físico no son necesariamente cilíndricos y los números de sector en una pista pueden estar desfasados.

En 2002, la especificación ATA-6 introdujo un direccionamiento de bloque lógico (LBA) opcional de 48 bits y declaró obsoleto el direccionamiento CHS, pero aún permitía implementar las traducciones de ATA-5. ^{[ 13 ]} Como era de esperar, la fórmula de traducción de CHS a LBA que se muestra a continuación también coincide con la última traducción CHS de ATA-5. En la especificación ATA-5, la compatibilidad con CHS era obligatoria para hasta 16  514  064 sectores y opcional para discos de mayor capacidad. El límite de ATA-5 corresponde a 16383 16 63capacidades de disco CHS o equivalentes (16514064 = 16383 × 16 × 63 = 1032 × 254 × 63) y requiere 24 = 14 + 4 + 6 bits ( 16383 + 1 = 2 ¹⁴ ). ^{[ 14 ]}

Las tuplas CHS se pueden asignar a direcciones LBA utilizando la siguiente fórmula:

$${\displaystyle A=(c\times N_{\mathrm {heads} }+h)\times N_{\mathrm {sectors} }+(s-1),}$$

donde A es la dirección LBA, N _heads es el número de cabezales en el disco, N _industries es el número máximo de sectores por pista y ( c , h , s ) es la dirección CHS.

Una fórmula de número de sector lógico en los estándares ECMA -107 ^{[ 3 ]} e ISO / IEC  9293:1994 ^{[ 15 ]} (que reemplaza a ISO  9293:1987 ^{[ 16 ]} ) para sistemas de archivos FAT coincide exactamente con la fórmula LBA dada anteriormente: Dirección de bloque lógico y número de sector lógico (LSN) son sinónimos. ^{[ 3 ] [ 15 ] [ 16 ]} La fórmula no utiliza el número de cilindros, pero requiere el número de cabezales y el número de sectores por pista en la geometría del disco, porque la misma tupla CHS apunta a diferentes números de sector lógico dependiendo de la geometría.

Ejemplos :

Para la geometría 1020 16 63de un disco con 1028160 sectores, CHS 3 2 1es LBA 3150 = ((3 × 16) + 2) × 63 + (1 – 1) ;

Para la geometría 1008 4 255de un disco con 1028160 sectores, CHS 3 2 1es LBA 3570 = ((3 × 4) + 2) × 255 + (1 – 1)

Para la geometría  64 255 63de un disco con 1028160 sectores, CHS 3 2 1es LBA 48321=((3 × 255) + 2) × 63 + (1 – 1)

Para la geometría 2142 15 32de un disco con 1028160 sectores, CHS 3 2 1es LBA 1504 = ((3 × 15) + 2) × 32 + (1 – 1)

Para ayudar a visualizar la secuenciación de sectores en un modelo LBA lineal, tenga en cuenta lo siguiente:

El primer sector LBA es el sector n.° cero, el mismo sector en un modelo CHS se llama sector n.° uno.

Todos los sectores de cada cabezal/pista se cuentan antes de pasar al siguiente cabezal/pista.

Se cuentan todas las cabezas/pistas del mismo cilindro antes de pasar al siguiente.

La mitad exterior de un disco duro completo sería la primera mitad del disco.

El formato de registro de cabezal de cilindro (CKD) se ha utilizado en discos duros de datos de clave de conteo (CKD) en mainframes de IBM desde al menos la década de 1960. Este formato es muy similar al formato de sector de cabezal de cilindro utilizado por las PC, con la excepción de que el tamaño del sector no era fijo, sino que podía variar de una pista a otra según las necesidades de cada aplicación. En la actualidad, la geometría del disco que se presenta al mainframe es emulada por el firmware de almacenamiento y ya no guarda relación con la geometría física del disco.

Los discos duros anteriores utilizados en la PC, como los discos MFM y RLL , dividían cada cilindro en un número igual de sectores, por lo que los valores CHS coincidían con las propiedades físicas del disco. Un disco con una tupla CHS de 500 4 32tendría 500 pistas por lado en cada plato, dos platos (4 cabezales) y 32 sectores por pista, con un total de 32  768  000 bytes (31,25 MiB ). 

Las unidades ATA/IDE eran mucho más eficientes en el almacenamiento de datos y han reemplazado a las ahora obsoletas unidades MFM y RLL. Utilizan la grabación de bits por zonas (ZBR), donde el número de sectores que dividen cada pista varía según la ubicación de los grupos de pistas en la superficie del plato. Las pistas más cercanas al borde del plato contienen más bloques de datos que las pistas cercanas al eje, porque hay más espacio físico dentro de una pista dada cerca del borde del plato. Por lo tanto, el esquema de direccionamiento CHS no puede corresponderse directamente con la geometría física de dichas unidades, debido al número variable de sectores por pista para diferentes regiones en un plato. Debido a esto, muchas unidades todavía tienen un excedente de sectores (de menos de un cilindro de tamaño) al final de la unidad, ya que el número total de sectores rara vez, o nunca, termina en el límite de un cilindro.

En la BIOS del sistema, se puede configurar una unidad ATA/IDE con cualquier número de cilindros, cabezales y sectores que no supere la capacidad de la unidad (ni la de la BIOS), ya que la unidad convertirá cualquier valor CHS en una dirección real para su configuración de hardware específica. Sin embargo, esto puede causar problemas de compatibilidad.

Para sistemas operativos como Microsoft DOS o versiones anteriores de Windows , cada partición debe comenzar y terminar en el límite de un cilindro. Solo algunos sistemas operativos relativamente modernos (incluido Windows XP) pueden ignorar esta regla, pero hacerlo aún puede causar problemas de compatibilidad, especialmente si el usuario desea realizar un arranque dual en la misma unidad. Microsoft no sigue esta regla con las herramientas internas de partición de disco desde Windows Vista . ^{[ 17 ]}

• formato CD-ROM
• Bloque (almacenamiento de datos)
• Almacenamiento en disco
• formateo de disco
• Tabla de asignación de archivos
• Particionamiento de disco

1. Esta regla es válida al menos para todos los formatos donde los sectores físicos se denominan del 1 en adelante. Sin embargo, existen algunos formatos de disquete peculiares (por ejemplo, el formato de 640 KB utilizado por BBC Master 512 con DOS Plus 2.1), donde el primer sector de una pista se denomina "0" y no "1". 

2. ^ Mientras que las computadoras comienzan a contar desde 0, DOS comenzaba a contar desde 1. Para ello, DOS sumaba 1 al contador de cabeza antes de mostrarlo en pantalla. Sin embargo, en lugar de convertir primero el entero sin signo de 8 bits a un tamaño mayor (como un entero de 16 bits), DOS simplemente sumaba 1. Esto provocaba un desbordamiento del contador de cabeza de 255 ( ) en 0 ( ) en lugar del 256 esperado. Esto se corrigió con DOS 8 , pero para entonces, ya se había convertido en un estándar de facto no usar un valor de cabeza de 255.0xFF0x100 & 0xFF = 0x00