Объём жёсткого диска (также используются термины размер, ёмкость) — максимальное количество информации, которое способен вместить жёсткий магнитный диск.
Содержание
Ограничения ёмкости [ править | править код ]
По мере развития жёстких дисков их максимальная ёмкость стремительно увеличивалась. На пути этого увеличения время от времени возникали препятствия — ограничения широко используемых программных и аппаратных интерфейсов, используемых способов адресации, а также характеристики ПО. В этом списке приводятся ограничения (большей частью исторические) существующие или существовавшие в персональных компьютерах на размер жёстких дисков, разделов и/или файловых систем.
| Ограничение | Описание |
|---|---|
| 8 МБ | Ограничение на диск в ОС CP/M (при общем числе не более 16 дисков). |
| 10,4 МБ | Фиксированный размер диска в PC/XT: 306 цилиндров, 4 головки, 17 секторов на дорожку. |
| 15 MБ | Максимальный размер раздела для MS-DOS 1 и 2 при стандартном размере сектора. [1] |
| 16 МБ | Предельный размер для FAT12. [2] |
| 32 МБ | Ограничение на размер раздела для MS-DOS 3 для файловой системы FAT16: размер кластера 2 КБ, не более 16 384 кластеров. [2] |
| 128 МБ | Ограничение на размер FAT16 в MS-DOS 4: число кластеров до 65 526, размер кластера 2 КБ. [2] |
| 504 МБ | Ограничение схемы адресации CHS (см. ниже). |
| 2 ГБ | Максимальный размер файловой системы FAT16 при 32-КБ кластере. Для Windows NT это величина за счёт 64-КБ кластеров равна 4 ГБ. [3] |
| 2,1 ГБ | Некоторые материнские платы выделяли 12 битов на хранение числа цилиндров (4095 × 16б × 63 → 2,1 ГБ). [4] |
| 3,2 ГБ | Ошибка некоторых биосов Phoenix (4.03 и 4.04), приводящая к зависанию в CMOS setup, если диск превышает в размере 3277 МБ. [4] |
| 4 ГБ | Лимит на размер FAT16 раздела в Windows NT. |
| Лимит раздела, создаваемого Windows NT 3.51/4.0 Workstation при установке [5] (связано с тем, что при установке создаётся раздел FAT16, который конвертируется потом в NTFS). | |
| 4,2 ГБ | Прямая трансляция числа секторов/головок методом последовательного уменьшения в 2 раза числа цилиндров и удвоения числа головок (т. н. Large или ECHS (Extended CHS)) приводила к лимиту в 1024 головки: 1024 × 128 × 63 × 512 → 4,2 ГБ. [4] |
| 7,8 ГБ | Лимит на размер системного диска Windows NT 4.0. [6] |
| 7,9 ГБ | При уменьшении числа головок до 15 режим ECHS (revised ECHS) позволял методом удвоения получить конфигурацию с 15 × 2 × 2 × 2 = 240 головками, что давало предел в 7,9 ГБ. |
| 8,4 ГБ | Ограничение BIOS (см. ниже). |
| 32 ГБ | Искусственное ограничение на размер раздела FAT32 в Windows 2000, XP. Разделы большего размера форматировать система отказывалась. [7] [8] Причиной является рациональное использование ресурсов: FAT32 при большем размере раздела теряет производительность, а NTFS, напротив, при малом размере раздела ( |
10 GiB) слишком расточителен.
137 ГБ [4]
48-bit LBA способно адресовать до 2 48 = 256 × 2 40 <displaystyle 2^<48>=256 imes 2^<40>> 
байт, что составляет 256 ТиБ. К концу 2011 года на рынке имелись внутренние жёсткие диски объёмом не более 4 ТБ.
504 МБ [ править | править код ]
Ограничение MS-DOS на допустимое число головок — 16 (1024 цилиндра, 63 сектора на дорожку, 16 головок, 512 байт на сектор). [4] [14]
Программное обеспечение времен начала 1990-х годов, такое как MS-DOS, для работы с жёстким диском использовало вызов Int 13h.
Адресация блоков диска в вызове Int 13h выглядит как номера цилиндра (англ. cylinder ), головки ( head ) и сектора ( sector ) — C/H/S. При этом на C отводится 10 бит, на H — 8, на S — 6.
Обработчик Int 13h в BIOS вписывает эти номера в управляющие регистры контроллера IDE. В этих регистрах на C отводится 16 бит, на H — 4, на S — 8.
Совокупность того и другого приводит к общему ограничению C/H/S = 10/4/6 бит (всего 20 бит), что позволяет адресовать 2 10 × 2 4 × ( 2 6 − 1 ) = 1024 × 16 × 63 = 1 032 192 <displaystyle 2^<10> imes 2^<4> imes (2^<6>-1)=1024 imes 16 imes 63=1,032,192> секторов [15] . При размере сектора в 512 байт это даёт 528 482 304 байт (504 МБ).
| Максимум | BIOS | IDE | Общее ограничение |
|---|---|---|---|
| Секторов на дорожку | 63 | 255 | 63 |
| Поверхностей (головок) | 256 | 16 | 16 |
| Дорожек | 1024 | 65536 | 1024 |
| Объём | 8 064 Мбайт | 127,5 Гбайт | 504 Мбайт |
Данное ограничение стало ощутимым в 1994—1995 годах, примерно во время первых микропроцессоров Pentium. Для его обхода была придумана трансляция значений CHS в коде обработчика Int 13h в BIOS. Среди алгоритмов трансляции был и LBA (англ. Linear Block Addressing ), когда CHS-адрес преобразовывается в линейный адрес, который уже и передаётся в контроллер диска.
Теоретически разные методы трансляции должны давать одинаковый результат, однако из-за особенностей некоторых реализаций трансляции, а также организации структур данных (разделов) на дисках, информация, записанная на диск в одной трансляции, могла быть недоступна в других трансляциях. Для смены режима трансляции диска необходимо было «переразбить» диск (пересоздать таблицу разделов), что означало потерю информации, уже записанной на диск.
8,4 ГБ [ править | править код ]
Максимально возможная величина для прерывания INT 13 — 1024 цилиндра, 63 сектора, 255 головок. Ограничение многих BIOS того времени (P1-P2), при попытке определить диск с размером больше 8 ГБ такие BIOS зависали, так как число головок обязано быть меньше 256. [4]
В интерфейсе Int 13h для номера цилиндра отведено 10 бит, для номера головки — 8, для номера сектора — 6, всего 24 бита. Это позволяет адресовать 2 10 × 2 8 × ( 2 6 − 1 ) = 1024 × 256 × 63 = 16 515 072 <displaystyle 2^<10> imes 2^<8> imes (2^<6>-1)=1024 imes 256 imes 63=16,515,072> секторов [15] , что при размере сектора в 512 байт даёт 8 455 716 864 байт (8064 МБ, 7,875 ГБ).
К тому времени, когда это стало проблемой — около 1997—1998 годов — стали массово использоваться полноценные многозадачные ОС, такие, как GNU/Linux, FreeBSD и Windows NT. Так как код Int 13h в BIOS никогда не разрабатывался с учётом многозадачности (в частности, он нагружает процессор бесконечным циклом в ожидании прерывания от контроллера), эти ОС не могли пользоваться Int 13h в своей работе. Вместо этого они — как ранее Novell NetWare — включали драйвер IDE, напрямую обращающийся к аппаратуре контроллера. Это снимало связанные с Int 13h ограничения при работе уже загруженной ОС, но проблема с загрузкой (запуском загрузчика системы из раздела диска, расположенного за доступной для BIOS границей) оставалась.
Для решения проблемы разработчики BIOS расширили Int 13h новыми подфункциями, принимавшими номер сектора как 64-битное целое число (LBA) без деления на C/H/S. Разработчики ОС внедрили поддержку этого новшества в загрузчики (в Windows — это один из пакетов обновления для Windows NT 4.0 в 1997 году), после чего проблема перестала существовать.
128 ГБ [ править | править код ]
Аппаратный интерфейс регистров > 2 16 × 2 4 × ( 2 8 − 1 ) = 65536 × 16 × 255 = 267 386 880 <displaystyle 2^<16> imes 2^<4> imes (2^<8>-1)=65536 imes 16 imes 255=267,386,880> секторов [15] , что при размере сектора в 512 байт даёт 136 902 082 560 байт (127,5 ГБ).
Решение проблемы с таким ограничением возможно только на уровне аппаратуры (и обновления драйверов для использования новых возможностей аппаратуры). Оно было принято в стандарте ATA/ATAPI-6 в виде отправки адреса в контроллер дважды в определённой последовательности (48-bit LBA). [16]
В семействе Windows поддержка 48-bit LBA была добавлена в SP4 для Windows 2000 и в SP2 для Windows XP. Кроме того, в Windows 2000 также требуется явно активизировать эту поддержку с помощью редактирования реестра. [17]
Другие ограничения [ править | править код ]
Помимо ограничений интерфейсов IDE и BIOS, имелись и другие барьеры — ошибки и ограничения в программах, ОС и в коде BIOS.
Например, DOS не поддерживает работу с количеством головок больше 255, поэтому в этой операционной системе не приемлема геометрия, в которой количество головок равно 256. Это означает, что в компьютерах, где в BIOS не поддерживалась трансляция с заменой количества головок 256 на 255, доступ к дискам объёмом больше 2 10 × 2 7 × ( 2 6 − 1 ) = 1024 × 128 × 63 = 8 257 536 <displaystyle 2^<10> imes 2^<7> imes (2^<6>-1)=1024 imes 128 imes 63=8,257,536> секторов был под вопросом. При размере сектора в 512 байт это даёт 4 227 858 432 байт (4032 МБ, 3,94 ГБ).
Такой компонент компьютера, как жесткий диск (HDD), обладает множеством некоторых особенностей, о которых очень полезно будет узнать начинающим пользователям. Да и продвинутым не помешает. Сейчас мы подробнее остановимся на таком параметре, как емкость HDD. Любой пользователь ПК должен это знать. Чуть ниже мы разберем, что такое максимальная, заявленная и реальная емкость HDD. А также нами будут описаны причины, по которым размер жесткого диска может уменьшиться. Также сейчас получают распространение SSD — твердотельные накопители информации, в которых нет подвижных частей, как в привычных «хардах». Но пока что цена на них довольно высока, хоть и намечается тенденция к падению.
Максимальная емкость современных HDD
Когда-то пользователи были рады «винчестерам» с объемом в 40 Гбайт, но эти времена уже канули в Лету. Объем современных HDD измеряется теперь в терабайтах. Один терабайт равен примерно 1000 гигабайт. Согласитесь, это очень много. Но это только на первый взгляд. Постепенно HDD «забивается» фильмами и музыкой, и места катастрофически не хватает. Если вы решили собрать новый ПК, стоит обратить пристальное внимание на объем HDD. Как раз в этом случае – «больше — значит, лучше». В наше время максимальная емкость HDD, доступного для покупки, равняется 8 Тбайт. С таким параметром можно смело качать все, что угодно. А пара таких «винчестеров» в ПК позволят забыть о проблемах со свободным местом на долгое время. Конечно, цена этих монстров заметно отличается от стоимости бюджетных «двухтерабайтников» (коих гораздо больше).
Некоторые проблемы со старыми ПК
Владельцам старых ПК полезно будет узнать, что если они захотят заменить свой старенький «винчестер» на что-либо большего объема, то могут возникнуть некоторые проблемы. Дело в том, что некоторые старые материнские платы категорически отказываются поддерживать HDD объемом более 138 Гбайт. Это связано с ошибкой популярного для таких плат BIOS Award. В такой ситуации можно попробовать обновить BIOS. Award давно выпустили патч для этой ошибки. В любом случае пропускная способность интерфейса ATA не сможет поддерживать HDD большой емкости (терабайт и выше). Здесь понадобится замена всей материнской платы. А если менять нужно «материнку», то придется обновлять и все остальные компоненты ПК, включая корпус и блок питания. Так что проще купить сразу новый «системник».
HDD для ноутбуков
С ноутбуками получается не такая радужная ситуация, как с ПК. Установить на лэптоп жесткий диск большего объема, конечно, можно. Но особого прироста свободного места вы не заметите. Дело в том, что на данном этапе максимальная емкость HDD для ноутбука составляет всего 2 Тбайт. Материнские мини-платы ноутбуков попросту не поддерживают тех емкостей, которые доступны пользователям ПК с полноразмерными «материнками». Здесь может спасти только покупка внешнего HDD. Конечно, по скорости чтения ему далеко до внутренних. Но все же какой-никакой прирост свободного места.
Уменьшение емкости HDD
В силу некоторых причин максимальная емкость жесткого диска со временем может уменьшиться. Это связано в основном со внешними факторами. Сторонники популярного мифа о том, что от частого форматирования объем диска может уменьшиться, неправы. Емкость HDD может падать только от физического воздействия. К таким относятся удар, сильная встряска (только при работе), скачок напряжения от блока питания. Из-за воздействия этих факторов на поверхности диска появляются «битые» кластеры. Конечно, чтобы потеря объема была заметна, придется «убить» немалое их количество. Но в этом случае диск просто прекратит работать. Его можно будет выкидывать, так как «оживить» такое устройство совершенно невозможно.
Заявленный и реальный объем HDD
Производители жестких дисков обычно гордо пишут на своих устройствах объем пространства для хранения данных в целых числах. Однако реальная емкость HDD зачастую отличается от заявленной. С чем это связано?
Во-первых, производители заявляют максимальный объем «на глазок», руководствуясь тем, что в таблице международной системы измерений 1 Гбайт равен 1 миллиарду байт. На самом же деле гигабайт равен 107 миллиардам. Чем больше максимальный объем HDD, тем больше «гигов» в нем не хватает. К примеру, если у вас «винчестер» с заявленной емкостью в 200 Гбайт, то реальная его емкость составит 186 Гбайт. И с этим уже ничего сделать нельзя. Таблица измерений заверена ГОСТом.
Во-вторых, на каждом HDD имеется системный раздел для записи отладочной информации. Он тоже несколько ограничивает максимальную емкость HDD, хоть и не намного.
Заключение
Вообще, вопрос о максимальном объеме жесткого диска довольно обширен и одной статьи здесь не хватит. И все же некоторые общие аспекты были рассмотрены. Теперь гораздо легче понять, от чего зависит максимальный объем. Также многих интересовал вопрос о том, чем отличается реальный объем от заявленного и по каким причинам может уменьшиться емкость HDD. Что это за причины, мы разобрали. Следите за своим HDD и все с ним будет в порядке, пока он не «умрет» своей смертью.
Объем жесткого диска — объём данных, которые возможно поместить на диск. Объем современных жестких дисков, которые можно встретить в продаже, может достигать 2 Тб или 2000 Гб. Производители обозначают объем жесткого диска как величину, кратную 1000, а не 1024, как должно было быть. И в итоге физический объем винчестера, заявленный как «2000 Гб», составляет 1863 Гб.
Объем винчестера нужно вычислять в зависимости от задач, которые перед ним будут стоять.
Объем жесткого диска. Сколько нужно?
Для офисных ПК 120-200 Гб будет вполне достаточно.
Для мультимедийных компьютеров уже нужен жесткий диск как минимум 500 Гб, если конечно вы собираетесь забивать его видео файлами с высокой разрешающей способностью.
— один фильм, в зависимости от разрешающей способности (720p или 1080i), занимает на жестком диске от 4 до 10 Гб;
— фильм в формате Blu-Ray занимает до 25 Гб пространства;
— 1 сезон популярного сериала, в зависимости от качества, займет у вас на диске от 6 до 120 Гб. Причем речь идет об одном сезоне и все сезоны могут весить довольно много;
— с музыкой немного проще. Один альбом в формате без потерь качества (FLAC, Ape) редко весит больше 600 Мб, однако полная дискография одной группы может занимать даже 20 Гб, но это скорее исключение, в основном дискография в 12 альбомов занимает 5 Гб.
Для игровых компьютеров объем должен составлять минимум 400 Гб. Конечно, ничто не мешает Вам выбрать жесткий диск побольше, но не стоит превращать винчестер в хранилище образов и установленных игр, в которые не играете.
Стоит учитывать, что современные игры уже требуют до 20 Гб свободного места на диске для инсталляции.
Лично для себя, не вижу причин покупать слишком объемные жесткие диски. Да, качество цифрового контента растет довольно быстро, а с ним растет и размер этого контента. Но вместе с этим повышается и скорость доступа в инет. И уже создаются варианты, когда весь контент будет хранится на специальных интернет-сервреах, а пользователь без скачивания сможет их просматривать. И для этого понадобятся специальные системы, в которых винчестер будет заменен на более производительную флеш память.