Kapacita pevného disku

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 22. května 2019; kontroly vyžadují 11 úprav .

Objem pevného disku (používají se také termíny velikost a kapacita) je maximální množství informací, které pevný disk pojme .

Omezení kapacity

Jak se pevné disky vyvíjely, jejich maximální kapacita raketově rostla. Čas od času tomuto růstu bránily překážky – omezení široce používaných softwarových a hardwarových rozhraní, používaných metod adresování a také softwarových charakteristik . Tento seznam obsahuje limity (většinou historické), které existují nebo existovaly v osobních počítačích na velikost pevných disků, oddílů a/nebo souborových systémů .

Omezení	Popis
8 MB	Limit disku v CP/M OS (když celkový počet není větší než 16 disků).
10,4 MB	Pevná velikost disku v PC/XT : 306 válců, 4 hlavy, 17 sektorů na stopu.
15 MB	Maximální velikost oddílu pro MS-DOS 1 a 2 při standardní velikosti sektoru. [jeden]
16 MB	Velikostní limit pro FAT12 . [2]
32 MB	Limit velikosti oddílu pro MS-DOS 3 pro systém souborů FAT16 : velikost clusteru 2 kB, ne více než 16 384 clusterů. [2]
128 MB	Limit velikosti FAT16 v MS-DOS 4: až 65 526 clusterů, velikost clusteru 2 KB. [2]
504 MB	Omezení schématu adresování CHS (viz níže ).
2 GB	Maximální velikost systému souborů FAT16 pro cluster o velikosti 32 kB. Pro Windows NT je tato hodnota kvůli 64KB clusterům 4 GB. [3]
2,1 GB	Některé základní desky alokovaly 12 bitů pro uložení počtu válců (4095 × 16b × 63 → 2,1 GB). [čtyři]
3,2 GB	Chyba v některých bios Phoenix (4.03 a 4.04), která způsobuje zablokování v nastavení CMOS, pokud je disk větší než 3277 MB. [čtyři]
4 GB	Limit velikosti oddílu FAT16 ve Windows NT.
4 GB	Limit oddílu vytvořený Windows NT 3.51/4.0 Workstation během instalace [5] (kvůli skutečnosti, že během instalace je vytvořen oddíl FAT16, který je následně převeden na NTFS ).
4,2 GB	Živý přenos počtu sektorů/hlav postupným snižováním počtu válců 2krát a zdvojnásobením počtu hlav (tzv. Large nebo ECHS (Extended CHS)) vedl k limitu 1024 hlav: 1024 × 128 × 63 × 512 → 4,2 GB . [čtyři]
7,8 GB	Limit velikosti disku systému Windows NT 4.0 . [6]
7,9 GB	Když byl počet hlav snížen na 15, režim ECHS (revidovaný ECHS) umožnil metodě zdvojení získat konfiguraci s 15 × 2 × 2 × 2 = 240 hlav, což poskytlo limit 7,9 GB.
8,4 GB	Omezení BIOSu (viz níže ).
32 GB	Umělé omezení velikosti oddílu FAT32 ve Windows 2000 , XP . Systém odmítl formátovat větší oddíly. [7] [8] Důvodem je racionální využití zdrojů: FAT32 s větší velikostí oddílu ztrácí výkon a NTFS naopak s malou velikostí oddílu (~10 GiB) příliš plýtvá.
32 GB	Maximální podporovaná velikost disku Windows 95 . [9]
33,8 GB	Velké disky hlásí 16 hlav, 63 sektorů a 16 383 válců. Při použití pro výpočet skutečného počtu válců (kapacita dělená 16 × 63) je počet válců větší než 65 535, což způsobuje zamrzání některých BIOSů. Právě kvůli tomuto problému mělo mnoho disků té doby propojky pro omezení kapacity na 32 GB.
128 GB 137 GB [4]	Omezení standardů z ATA-1 na ATA/ATAPI-5 (viz níže ).
	Omezte ve Windows XP SP1 velikost oddílu NTFS (opraveno v SP2).
	Maximální velikost FAT32 vytvořená systémem Windows 98. [7]
	Maximální velikost SFS v OS rodiny Amiga.
2 TB	Maximální velikost celého disku (kromě diskových oddílů) podporovaná MBR . Limity MBR: velikost oddílu a také vzdálenost od začátku oddílu ke kontejneru (do začátku disku v případě primárního oddílu, k začátku rozšířeného oddílu v případě logických svazků) - 32bitový počet sektorů, to znamená, že oba parametry nemohou být větší než 2 TB.
	Maximální velikost souborového systému ext3 na 32bitové architektuře.
	Maximální velikost oddílu pro spouštění Windows XP, Windows Vista, Windows 7 (kvůli omezení MBR).
4 TB	maximální velikost prvku pole mdraid při použití formátu metadat 0,9 (2^32-1 sektory)
8 TB	limit FAT32 . [osm]
16 TB	Maximální velikost ext3 na 64bitové architektuře (blok 4KB), na Alfě s blokem 8KB může být až 32 TB.
	Maximální velikost NTFS pro cluster o velikosti 4 kB.
	Maximální velikost souborového systému ReiserFS je 3,6. [deset]
	Maximální velikost systému souborů ISO 9660 (používá se na optických discích).
64 TB	Omezení velikosti rozloženého diskového pole ve Windows 2003 . [jedenáct]
256 TB	Maximální velikost systému souborů NTFS (pro 64kB cluster) ve stávajících 32bitových implementacích. [7] [11] 48bitový LBA je schopen adresovat až bajtů, což je 256 TiB. Do konce roku 2011 nebylo na trhu více než 4 TB interních pevných disků. $2^{48}=256\times 2^{40}$
512 TB	Doporučená maximální velikost pro systém souborů exFAT . [12]
4 PB	Limit JFS na bloku 4 kB. [deset]
8 PB	NFS limit . [deset]
137 PB	Limit adresování sektoru ATA-6 (48bitové LBA).
1 EB	Maximální velikost ext4 . [13]
8 EB	limit XFS . [deset]
16 EB	Limit HFS+ .
64 EB	Teoretická maximální velikost systému souborů exFAT . [12]
256 ZiB	Maximální velikost systému souborů ZFS .
1 IB	Teoretický limit NTFS na 64-KB bloky a 64-bitové adresování (aktuálně se používá 32-bit). [7]

504 MB

Limit MS-DOS na povolený počet hlav je 16 (1024 cylindrů, 63 sektorů na stopu, 16 hlav, 512 bajtů na sektor). [4] [14]

Software z počátku 90. let , jako je MS-DOS, používal volání Int 13h pro práci s pevným diskem .

Adresování diskových bloků ve volání Int 13h vypadá jako čísla cylindru ( anglicky cylinder ), hlavy ( head ) a sektoru ( sektor ) - C/H/S. Současně je 10 bitů přiřazeno k C , 8 k H a 6 k S.

Obslužná rutina Int 13h v systému BIOS zapisuje tato čísla do řídicích registrů řadiče IDE . V těchto registrech je 16 bitů přiřazeno k C, 4 k H a 8 k S.

Kombinace obou vede k obecnému omezení C/H/S = 10/4/6 bitů (celkem 20 bitů), což umožňuje adresování sektorů [15] . Při velikosti sektoru 512 bajtů to dává 528 482 304 bajtů (504 MB). $2^{10}\times 2^{4}\times (2^{6}-1)=1024\times 16\times 63=1\,032\,192$

Maximum	BIOS	IDE	Obecné omezení
Sektory na stopu	63	255	63
Povrchy (hlavy)	256	16	16
stopy	1024	65536	1024
Hlasitost	8 064 MB	127,5 GB	504 MB

Toto omezení se projevilo v letech 1994-1995, přibližně v době prvních mikroprocesorů Pentium . Aby se to obešlo, byl vynalezen překlad hodnot CHS v kódu obsluhy Int 13h v systému BIOS . Mezi překladové algoritmy patřil LBA ( anglicky Linear Block Addressing ), kdy je adresa CHS převedena na lineární adresu, která je již přenášena do řadiče disku.

Teoreticky by různé metody překladu měly dávat stejný výsledek, nicméně vzhledem ke zvláštnostem některých implementací překladu a také organizaci datových struktur ( oddílů ) na discích by informace zapsané na disk v jednom překladu nemohly být dostupné v jiných překladech. . Pro změnu režimu překladu disku bylo nutné disk „přerozdělit“ (znovu vytvořit tabulku oddílů ), což znamenalo ztrátu informací již zapsaných na disk.

8,4 GB

Maximální možná hodnota pro přerušení INT 13 je 1024 cylindrů, 63 sektorů, 255 hlav. Omezení mnoha BIOSů té doby (P1-P2), při pokusu o detekci jednotky větší než 8 GB by takové BIOSy zamrzly, protože počet hlav musí být menší než 256. [4]

V rozhraní Int 13h je přiděleno 10 bitů pro číslo cylindru , 8 pro číslo hlavy a 6 pro číslo sektoru , celkem 24 bitů. To umožňuje adresování sektorů [15] , což při velikosti sektoru 512 bajtů dává 8 455 716 864 bajtů (8 064 MB, 7 875 GB). $2^{10}\times 2^{8}\times (2^{6}-1)=1024\times 256\times 63=16\,515\,072$

V době, kdy se to stalo problémem - kolem let 1997-1998 - byly plnohodnotné multitaskingové operační systémy jako GNU/Linux, FreeBSD a Windows NT široce používány. Vzhledem k tomu, že kód Int 13h v BIOSu nebyl nikdy navržen s ohledem na multitasking (zejména zatěžuje procesor nekonečnou smyčkou při čekání na přerušení od řadiče), nemohly tyto OS používat Int 13h při své práci. Místo toho – stejně jako dříve Novell NetWare – obsahovaly ovladač IDE , který přímo přistupuje k hardwaru řadiče. Tím byla odstraněna omezení spojená s Int 13h při spuštění již načteného OS, ale problém se spouštěním (spouštění zavaděče systému z diskového oddílu umístěného za hranicí přístupnou pro BIOS) zůstal.

K vyřešení problému vývojáři BIOSu rozšířili Int 13h o nové podfunkce, které akceptovaly číslo sektoru jako 64bitové celé číslo ( LBA ), aniž by je dělily C/H/S. Vývojáři OS zavedli podporu pro tuto novinku v boot loaderech (ve Windows jde o jeden z service packů pro Windows NT 4.0 v roce 1997 ), poté problém přestal existovat.

128 GB

Rozhraní hardwarového registru řadiče IDE od ATA-1 po ATA/ATAPI-5 používá 16 bitů pro číslo C, 4 pro H a 8 pro S, celkem tedy 28 bitů. To umožňuje adresovat sektory [15] , což při velikosti sektoru 512 bajtů dává 136 902 082 560 bajtů (127,5 GB). $2^{16}\times 2^{4}\times (2^{8}-1)=65536\times 16\times 255=267\,386\,880$

Řešení problému s takovým omezením je možné pouze na úrovni hardwaru (a aktualizace ovladačů pro použití nových funkcí hardwaru). Byla přijata ve standardu ATA/ATAPI-6 ve formě zaslání adresy do řadiče dvakrát v určité sekvenci (48bitové LBA). [16]

V rodině Windows byla v SP4 pro Windows 2000 a SP2 pro Windows XP přidána podpora 48bitového LBA . Kromě toho systém Windows 2000 také vyžaduje, abyste tuto podporu výslovně povolili prostřednictvím úpravy registru . [17]

Další omezení

Kromě omezení rozhraní IDE a BIOS existovaly další překážky – chyby a omezení v programech, kódu OS a BIOSu.

Například DOS nepodporuje více než 255 hlav, takže na tomto operačním systému není přijatelná geometrie s hlavami 256. To znamená, že na počítačích, kde BIOS nepodporoval překlad z 256 na 255 na disky větší než sektory, byl sporný. Při velikosti sektoru 512 bajtů to dává 4 227 858 432 bajtů (4 032 MB, 3,94 GB). $2^{10}\times 2^{7}\times (2^{6}-1)=1024\times 128\times 63=8\,257\,536$

Poznámky

↑ MS-DOS Partitioning Summary Archivováno 31. ledna 2017 na Wayback Machine . Microsoft.
↑ 1 2 3 Bariéry velikosti pevného disku Archivováno 30. listopadu 2011 na Wayback Machine . PC průvodce.
↑ Maximální velikost oddílu na disku FAT16 Archivováno 14. prosince 2011 na Wayback Machine . Microsoft.
↑ 1 2 3 4 5 6 Vlastnosti tabulek oddílů Archivováno 23. dubna 2019 na Wayback Machine . Win.tue.nl.
↑ Bootovací oddíl vytvořený během instalace Omezený na 4 gigabajty . Microsoft.
↑ Windows NT 4.0 nepodporuje systémové oddíly větší než 7,8 GB Archivováno 25. února 2012 na Wayback Machine . Microsoft
↑ 1 2 3 4 NTFS.com NTFS vs FAT32 FAT64 exFAT FAT. Porovnávání. Výkon archivován 9. března 2015 na Wayback Machine .
↑ 1 2 Omezení systému souborů FAT32 ve Windows XP Archivováno 31. ledna 2017 na Wayback Machine . Microsoft.
↑ Nepodporuje pevné disky větší než 32 GB . Microsoft.
↑ 1 2 3 4 Průvodce systémem souborů. Průvodce souborovým systémem . Archivováno 17. září 2011 na Wayback Machine . linuxreviews.org.
↑ 1 2 Kontrola limitů úložiště Archivováno 20. prosince 2011 na Wayback Machine . Technologie Microsoft.
↑ 1 2 Popis balíčku aktualizace ovladače systému souborů exFAT Archivováno 24. května 2011 na Wayback Machine . Microsoft.
↑ Migrace na ext4 Archivováno 1. prosince 2008 na Wayback Machine . IBM.
↑ Bariéra 1 024 Cylinder (504 MiB / 528 MB) Archivováno 2. ledna 2012 na Wayback Machine . PC průvodce.
↑ 1 2 3 Číslování sektorů začíná od jedné, takže všechny sektory , ne pro BIOS a 255, ne 256 pro IDE. $2^{6}-1=63$ $2^{6}=64$
↑ 6.20. Sada funkcí 48bitové adresy // AT Attachment with Packet Interface - 6 (ATA/ATAPI-6) . - ANSI, výbor T13, 14. prosince 2001. - S. 51. Archivovaná kopie (odkaz není k dispozici) . Získáno 19. června 2009. Archivováno z originálu 28. července 2011. (neurčitý) .
↑ KB305098: Podpora pro 48bitové adresování logických bloků pro jednotky ATAPI ve Windows 2000 . Microsoft Knowledge Base (13. dubna 2006). Datum přístupu: 13. ledna 2010. Archivováno z originálu 1. května 2012. (neurčitý)