Проблемы больших дисков
Изначально
в компьютерах IBM PC доступ к дискам был организован с использованием прерывания
Int 13 BIOS. А поскольку в то время объем любой памяти являлся весьма дефицитным
ресурсом, то при адресации секторов на винчестере учитывались особенности процессора
8086. Так же для выбора
сектора использовалась
привязка к конструкции винчестера (C/H/S) — номер цилиндра (С), номер головки
(Н), номер сектора (S).
Два таких
приема приводили к тому, что до вызова прерывания Int 13 в регистры С и D процессора
заносилась следующая информация:
- СН — младшие 8 битов
номера цилиндра;
- CL — два старших бита
номера цилиндра и 6 битов номера сектора;
- DH — номер головки.
На практике
количество головок у первых винчестеров не превосходило 16, а число секторов
на дорожке — 63. Поэтому при таком способе адресации BIOS могла работать с винчестерами
объемом до 1024 х 63 х 16 х 512 байт = = 504 Мбайт (учитывая, что килобайты
и мегабайты связаны отношением 1024, а не 1000, при котором получается 528 Мбайт).
Пока объемы
винчестеров были невелики, ограничение на адресацию секторов не мешало пользователям.
Но технология производства винчестеров совершенствовалась, стали появляться
устройства, которые могли хранить значительно больше данных, и пользователям
приходилось смиряться с тем, что часть дефицитного дискового пространства оказывалась
недоступной, т. к. стандартная BIOS не понимала особенностей новых винчестеров.
Для исправления ситуации были разработаны несколько методов, которые применяются
до сих пор.
В дальнейшем появились винчестеры, в которых увеличение дискового пространства происходило за счет создания различного числа секторов на дорожках. В них, на краю пластин, где дорожки наиболее длинные, число секторов было больше, чем на дорожках, близких к центру пластин. Традиционная геометрия C/H/S не могла организовать правильную работу с такими винчестерами, а старые версии BIOS перестали понимать, какую структуру имеет подключенный винчестер, и отказывались с ними работать. Для работы с новыми дисками был предложен линейный способ адресации блоков LBA (Linear Block Addressing), когда все секторы нумеруются последовательно от первого сектора нулевой дорожки нулевого цилиндра.
Примечание
Для выбора способа адресации дискового пространства в настройках BIOS выбирают какой-либо вариант: Normal, Large и LBA.
Но поскольку при методе адресации LBA используется адресация через прерывание Int 13 BIOS с применением нотации C/H/S, то у старых BIOS и ранних версий Windows остается ограничение на размер адресуемого дискового пространства в пределах 8 Гбайт (это практически все системные платы, изготовленные до появления Pentium II). То есть при подключении винчестера объемом в 10 Гбайт доступными оказываются около 8 Гбайт, остальные же гигабайты доступны лишь при использовании системных плат, при разработке которых учитывалось появление винчестеров объемов в десятки гигабайт.
Появление винчестеров с дисковым пространством более 30 Гбайт обнаружила еще одну проблему — аппаратных ресурсов контроллера АТА у "старых" системных плат не хватает для адресации дискового пространства за пределами 32 Гбайт (это системные платы на чипсетах 440ВХ и -т. д.). В настоящее время производители винчестеров дошли еще до одного порога в 137 Гбайт.
Примечание
В большинстве случаев операционная система Windows работает с файловой системой FAT, в которой для адресации данных на винчестере используется принцип группирования секторов в группы — кластеры. Существует несколько ее разновидностей: FAT12, FAT16 и FAT32. Цифры говорят о количестве битов, отведенных для адресации кластера в таблице размещения файлов (FAT). Для винчестеров (логических дисков) с дисковым пространством более 2 Гбайт необходимо применять FAT32.
В файловой системе FAT16 для адресации кластеров на винчестере используется таблица, в которой не может быть больше 65 536 записей. Соответственно, размер кластера при размере логического диска до 128 Мбайт составляет 2 Кбайт, до 256 — 4, до 512 — 8, до 1000 — 16, до 2000 — 32. То есть при размере логического диска более 1 Гбайт даже при записи короткого файла в 1 байт на винчестере будет занято 32 Кбайт.
