논리 블록 주소 지정

3. CHS 변환

LBA (논리 블록 주소)는 CHS 방식의 복잡한 물리적 구조 대신, 저장 장치의 각 섹터에 순차적인 정수 번호를 부여하는 방식이다. LBA에서 CHS 튜플로의 변환은 첫 번째 실린더, 첫 번째 헤드, 트랙의 첫 번째 섹터(LBA 0)부터 시작하여 순차적으로 번호를 매긴다.^[5]

CHS 튜플과 LBA 주소는 다음 공식을 사용하여 상호 변환할 수 있다.^[6][7]

• CHS → LBA:

• LBA → CHS:

• ''C'', ''H'', ''S'': 각각 실린더, 헤드, 섹터 번호.
• ''LBA'': 논리 블록 주소.
• ''HPC'': 실린더당 최대 헤드 수 (일반적으로 16).
• ''SPT'': 트랙당 최대 섹터 수 (일반적으로 63).
• "mod"는 나머지 연산, "÷"는 정수 나눗셈을 의미한다.

3. 1. CHS와 LBA 간 변환 예시 (실린더당 16개 헤드 기준)

4. 강화된 BIOS

웨스턴 디지털의 이전 IDE 표준은 22비트 LBA를 도입했고, 1994년 ATA-1 표준은 LBA 및 CHS 모드에서 28비트 주소를 허용했다.^[1] 그러나 IBM BIOS 구현은 INT 13h 디스크 접근 루틴에서 CHS 주소 지정을 위해 실린더에 10비트, 헤드에 8비트, 섹터에 6비트를 사용하는 24비트 체계를 사용했다.^[2] 이는 ATA 표준보다 먼저 도입된 것으로, IBM PC/XT에 하드 디스크 드라이브가 도입되었을 때 하위 호환성 문제로 인해 INT 13h 인터페이스를 실질적으로 재설계할 수 없었기 때문이다.

BIOS가 더 큰 하드 드라이브를 지원하려면 INT 13h에서 사용되는 24비트 CHS와 ATA에서 사용되는 28비트 CHS 번호 매기기 간에 변환하는 CHS 변환 체계(''Large'' 또는 ''비트 시프트 변환'')가 구현되어야 했다. 이 방법은 물리적 디스크가 보고하는 것보다 훨씬 더 많은 "가상" 드라이브 헤드를 생성하여 실질적인 제한을 8.4GB(7.8GiB)로 늘렸다.

이러한 제한을 극복하기 위해 ''INT 13h 확장''이 도입되었으며, 이는 디스크 크기 제한을 제거하는 ''BIOS 강화 디스크 드라이브 서비스''를 제공했다. 이 ''강화된 BIOS'' 서브시스템은 ATA 디스크 주소 지정을 위해 고유한 28비트 LBA를 사용하고 필요에 따라 CHS 변환을 수행하는 ''LBA'' 또는 ''LBA 보조'' 방식을 사용하여 LBA 주소 지정을 지원한다. ''LBA 보조 변환''은 BIOS가 LBA 모드를 사용하여 하드웨어에 접근하는 동시에 INT 13h 인터페이스를 통해 변환된 CHS 지오메트리를 표시하는 방식이다.

4. 1. LBA 지원 변환

BIOS에서 보고하는 드라이브 지오메트리에 민감한 운영 체제에는 솔라리스, 도스 및 Windows NT 제품군(NT, 2000, XP, 서버 2003)과 BOOTMGR(비스타, 서버 2008, 7, 서버 2008 R2)이 있으며, 마스터 부트 레코드를 사용하여 CHS로 디스크를 주소 지정한다. x86-64 및 아이테니엄 버전의 윈도우는 GUID 파티션 테이블로 드라이브를 분할할 수 있으며, 이 분할 방식은 LBA 주소 지정을 사용한다.

BSD, 리눅스, macOS, OS/2, ReactOS와 같은 일부 운영 체제는 부트 로더에서 BIOS에서 보고하는 지오메트리를 사용하지 않으므로 변환이 필요하지 않다.

5. LBA48

2002년 ATA-6 표준^[4]과 함께 도입된 현재의 48비트 LBA 방식은 주소 지정 한계를 2⁴⁸ × 512 바이트, 즉 128 PiB(약 144 PB)로 확장했다. 최신 PC 호환 컴퓨터는 LBA 주소 지정을 위해 64비트 구조를 사용하는 INT 13h 확장을 지원하지만, 최신 운영 체제는 직접 디스크 접근을 구현하며 BIOS 하위 시스템을 사용하지 않는다( 부팅 로더 제외). 일반적인 MS-DOS 스타일 마스터 부트 레코드 (MBR) 파티션 테이블은 최대 2TiB 크기의 디스크 파티션만 지원한다. 더 큰 파티션을 위해서는 GUID 파티션 테이블 (GPT)과 같은 다른 방식을 사용해야 한다. 윈도우 XP SP2는 LBA48을 지원하는 것으로 알려져 있다(기본적으로 활성화됨).

6. 운영체제 종속성

LBA 방식은 운영 체제의 소프트웨어에 저장 장치의 물리적 세부 정보를 노출하는 이전 방식을 대체하는데, 이 중 가장 중요한 것은 실린더-헤드-섹터 (CHS) 방식이었다. CHS는 하드 디스크에 나타나는 실린더, 헤드 및 섹터를 정의한 튜플을 사용하여 블록의 주소를 지정했다. CHS는 하드 디스크 이외의 장치(예: 테이프 및 네트워크 저장 장치)에는 잘 맞지 않아 일반적으로 사용되지 않았다. CHS는 초기 MFM 및 RLL 드라이브에서 사용되었으며, 확장된 실린더-헤드-섹터(ECHS)는 최초의 ATA 드라이브에서 사용되었다. 그러나 현재 디스크 드라이브는 존 비트 레코딩을 사용하며, 트랙당 섹터 수는 트랙 번호에 따라 달라진다. 디스크 드라이브는 트랙당 섹터(SPT) 및 실린더당 헤드(HPC)와 같은 CHS 값을 보고하지만, 이는 실제 디스크 드라이브의 지오메트리와 거의 관련이 없다.

LBA는 1981년 SASI(SCSI의 전신)에 의해 추상화로 처음 도입되었다. 드라이브 컨트롤러가 여전히 CHS 주소로 데이터 블록의 주소를 지정하지만, 이 정보는 일반적으로 SCSI 장치 드라이버, OS, 파일 시스템 코드 또는 "원시" 디스크에 액세스하는 모든 애플리케이션(예: 데이터베이스)에서 사용되지 않는다. 블록 수준 I/O를 요구하는 시스템 호출은 LBA 정의를 저장 장치 드라이버에 전달한다. 간단한 경우(하나의 볼륨이 하나의 물리적 드라이브에 매핑되는 경우) 이 LBA는 드라이브 컨트롤러로 직접 전달된다.

참조

_[1] 웹사이트 Information Technology - AT Attachment with Packet Interface - 5 (ATA/ATAPI-5) http://www.t13.org/d[...] 2000-02-29
_[2] 웹사이트 KB224526: Windows NT 4.0 supports maximum of 7.8-GB system partition http://support.micro[...] Support.microsoft.com 2007-02-23
_[3] 웹사이트 The BIOS IDE Harddisk Limitations http://web.inter.nl.[...] 2013-10-06
_[4] 웹사이트 Information Technology - AT Attachment with Packet Interface - 6 (ATA/ATAPI-6) http://www.t13.org/D[...] 2002-02-26
_[5] 웹사이트 Hard Disk Drive Basics http://www.active-un[...] 2015-02-10
_[6] 웹사이트 Large Disk HOWTO, Section 3. Disk Access http://www.tldp.org/[...] 2004-11-08
_[7] 웹사이트 The CHS to LBA Conversion Formulas http://pcrepairclass[...] 2014-08-26