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发表于 2023-8-11 14:04:10| 字数 2,454| - 浙江省宁波市 电信
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硬盘容量限制问题很早就出现了，
最初是528MB、2.1GB，
后来是3.2GB、4.2GB，
但引起人们注意当属8.4GB容量的硬盘。
虽然LBA（Ligical Block Address）逻辑块寻址模式突破了DOS系统下8.4GB容量的限制，但由于自身的限制，柱面的最大数是65536（216），磁头的最大数是16（24），扇区的最大数是255（28-1)，因此能寻址的最大扇区数是267,386,880 （65536×16×255），一扇区是512字节，也就是说如果以CHS寻址方式，IDE硬盘的最大容量为136.9GB，这就是137GB容量限制的由来。
1.528MB的容量限制：
由于早先的硬盘容量比较小，因此设计的BIOS的时候当把地址从Int 13的地址寄存器转换为IDE（ATA）的地址寄存器时，仅仅把INT 13管理中10位的柱面地址用来对应IDE（ATA）界面中的16位柱面寄存器，而把没有用到的6位（高位寄存器）地址都设定为0。并且也仅把6位的扇区地址来对应IDE（ATA）界面的8位扇区寄存器，其中没有用到的2位设置为0。并且INT 13管理的磁头寄存器4位（又去掉了4位）来对应IDE（ATA）。因此，此时的磁盘柱面最大数为1024（2的10次方），磁头的最大数是16（2的4次方），扇区的最大数是63（2的6次方-1)。因此能寻址的扇区数就成了1,032,192(1,024x16x63)。一个扇区的容量是512字节，也就是说如果以CHS寻址方式，IDE硬盘的最大容量为528.4MB。因此528MB的硬盘容量限制就出现了。
2.1GB的容量限制：
这里分为两个部分，一部分是由磁盘服务的限制造成的，另外一个是由于磁盘格式造成的，通常我们把前者称为2.1GB的硬件容量限制，后一种称为2.1GB的软件容量限制。
硬件容量硬件
当时，为了528MB容量限制的问题，人们提出一些不同的办法，其中一个办法就是INT 13服务的磁头寄存器没有用到的4位中的2位（确切的说是高2位）保留给柱面数的第11、12位使用。这样，最大的磁头数就是64（2的6次方）。但是，当时的操作系统不使用这种转换方法，其认为磁头寄存器的所有位数只可能记录磁头数。比如，为了正确地转换柱面数为2,048、磁头数为64的硬盘，就需要操作系统把柱面数除以4（512个逻辑柱面数），磁头数乘以4（256个逻辑磁头数）。不过由于BIOS中并没有开放所有的磁头数寄存器，当然无法记录这样的磁头数。因此遇到这种运行机制的BIOS，在系统自检的时候就会造成系统当机。
软件容量限制
当时DOS分区的限制是由文件分配表（FAT）决定的。FAT处理存储空间是以簇为单位的，它处理一簇的最大长度是32,768字节，最多能处理65,536个簇，如果将两个数字相乘，就会得到DOS的最大分区界限值是2,147,483,648字节或2,048MB(2,147,483,648 /1,0242)。因此超过这个容量的硬盘，如果使用FAT格式，就最大只能识别2.048GB的硬盘容量。
3.2GB的容量限制：
一些版本的BIOS不能识别超过6322柱面的硬盘，不过这种BIOS比较少见，由于柱面有限制，其最高支持扇区数为6,372,576（6322x16x63），如果乘以512扇区容量的话，其最高支持容量为6,372,576x512=3,262,758,912/1024=3.18GB。
4.2GB的硬盘容量限制：
当时一些操作系统使用8位寄存器来存储磁头数，这样当BIOS报告硬盘的磁头数等于256(最高容量)时，只有磁头数的最先一位（即0）被系统保存，从而导致硬盘配置错误。一旦硬盘的磁头数是16，柱面数大于8,192(2的13次方，由于后三位寄存器已经被磁头寄存器借用，其实这里牵涉到一个突破528MB容量限制的转换做法的问题，由于这一段比较负责，在这里就不详细介绍了，我们只要明白有这个限制就够了)，系统就无法正常识别了，因此其最大的容量就被限制在了4.2GB=8192x16x63x512/1024。
8.4GB的容量限制
我们已经知道INT 13服务的寻址方式最高可以支持8.4GB以下的容量（柱面数、磁头数、扇区数的最大值分别是16,383、16和63，而三者相乘就是8.456GB）。因此，这个容量限制出现是迟早的问题了。所以，这个限制是我们目前最常遇到的容量限制。为了解决这个问题，一些厂商定义了新的扩展INT 13服务扩展标准。新的INT 13服务扩展标准不使用操作系统的寄存器传递硬盘的寻址参数，它使用存储在操作系统内存里的地址包。地址包里保存的是64位LBA地址，如果硬盘支持LBA寻址，就把低28位直接传递给ATA界面，如果不支持，操作系统就先把LBA地址转换为CHS地址，再传递给ATA界面。通过这种方式，能实现在ATA总线基础上CHS寻址最大容量是136.9 GB，而LBA寻址最大容量是137.4GB。
33.8GB的容量限制
在CHS寻址中，由于IDE(ATA)界面的限制，柱面数最高支持65,535（2的16次方－1），所以，当遇到柱面数大于65,535的时候，系统就无法识别这种硬盘了，不过LBA由于独特的寻址模式就不存在这个问题，这个容量限制具体为：65535x16x63x512/1024=33.8GB。
137GB的容量限制
相信这个问题就不用提了，目前的磁盘工作方式就注定IDE硬盘存在这个问题，前面介绍IDE(ATA)界面的时候，这个问题就已经出现了 那么遇到容量限制问题的时候，系统会出现什么状况呢？并且遇到这些问题如何解决呢？
2.1TB的容量限制
MBR，主引导记录(Master Boot Record)，也就是现有的硬盘分区模式。MBR分区的标准决定了MBR只支持在2TB以下的硬盘，超过2TB的硬盘只能管理2TB！为解决这个大问题，微软和英特尔在EFI方案中开发了GPT分区模式。
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以上是在搞老机器的时候会遇到 的问题
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