ハードディスクの限界容量

ハードディスクとは

ハードディスクは、プログラムやユーザーデータを永続的に保存したり、一時的に保管する大容量のメモリである
通常、外部記憶装置として磁気テープを使っていた時もあった大容量にもかかわらずファイルのアクセス構造自体が順次データ思われるので、一般的なファイルアクセスでは、待機時間が長い、でもハードディスクは、ディスクアームの制御だけでファイルのアクセス時の待機時間が短くので、最も一般的な外部記憶装置となった




比較

ディスク（disk）の語源は円形平板の回転媒体を意味する、コンピュータでのディスクは、フロッピーとハードタイプに分かれて、フロッピーディスクの場合は、磁気媒体が柔らかいプラスチック樹脂に自己物質を与えコーティングしたもので、低回転速度で動作してトラックの幅が広くて、ディスクがんの制御が容易であるが、ハードディスクは金属のディスクに磁気物質を塗り、コーティングしたもので、高速回転で動作し、トラックの幅を非常に小さく設計して高容量化を遂げた製品だ、でも金属のディスクが通常固定であり、ディスクがんに非常に洗練された制御を必要とする
内蔵された固定のディスクではなく、ドライブにディスクを交換して使うことができる場合もあるが、CDROMのようにトラックを細かく制御することはできませんので、トラック幅を広くフォーマットする




ディスクモデル

ディスクは物理的な構造の回転する記憶媒体であることを意味する
だからディスクがんに対して回転円柱をトラックと定義してトラック内に円周を容量別に分けるとセクターとして定義され、複数枚のディスクを一緒に回転させてディスクがんにそれぞれのディスク面に対応するヘッドをインストールすると、ディスクアームの制御にかかる手間を省くことができ、容量をディスクの面の数やヘッドの数だけ増やすことができる。ここで特にトラックのアプローチが1つのディスクがんで複数のヘッドを利用しながら、同じ番号のトラックへのアクセスをシリンダーに定義する
CHSモデル：シリンダー（Cylinder）、ヘッド（Head）、セクタ（Sector）この3つの数字としてアクセスする仕組みをいう
LBAモデル：Linear Block Addressingこれは内部のCHSアドレスを3つの部分から1つの整数に示すように変換するディスクのアドレス指定法である
参考までに、SSDの内部メモリもラムのブロック番号とブロックごとのアクセスに使われるバンク（bank）番号で構成されてLBAにアドレスを変換してインターフェースに接続されて動作する




論理アドレス

ディスクのアドレス指定は、ディスクの構成に合わせて実際のアドレスを渡すと、なりますが、大容量のディスクドライバの場合は、必要に応じてディスクの構成を論理化してシステムに物理的に別のディスク構成を報告するようにして使用することができる
通常、論理アドレスの使用はLBAとして順次セクタ番号を使用するようにする
また、論理アドレスを使用するので、システムがディスクドライブのアクセスと使用に有利である




BIOS（BIOS）の限界

通常、ディスクのアクセスはCHSに基づいて3つの数字を渡すと、可能である
初期には、1024個のシリンダーと16ヘッド63セクタとして504 MBのアプローチは限界があった
その次は1024シリンダ255のヘッド63セクタとして8,032.5 MB約7.84 GBのアプローチの限界があった
これは16ビットBIOSからレジスタとして引数を渡す過程での限界もあるが、ハードウェア設計の限界でもある、文書処理とデータ処理でも、非常に大きな容量の設計だったので、マルチメディアを使用して明らかになった限界である
この場合、大容量のハードディスクにもバイオ限界があるため、すべての容量を使用できなかった




ファイルシステムの階層の制限

一応、ハードディスクが大容量でなければならない
次に、ハードウェア制御で、大容量のアクセスが可能でなければならない
次に、（直接制御がない場合）、BIOSのアプローチで大容量のアクセスが可能でなければならない
そしてMBR / GPTのテーブルが大容量ブロックをサポートしなければなら
最後に、ブロックの容量の管理が可能なファイルシステムでフォーマットしなければなら
（すべてのアクセス構造の容量制限条件を合わせなければなら大量使用が可能である）




初期のLBA

LBAは基本的にディスクの容量を3つの整数で1つの整数に変換したアドレスである、通常は32ビットのアドレスと、実際には、ハードウェアのアクセスで28ビットだけが使用可能であるため、128 GBの限界がある、（初期の規格としてLBA28は呼ばない）




拡張されたLBA

LBAのアドレス指定に使わ​​れるハードウェアのポートはCHSモデルに使われるポートを再利用しながら28ビットの限界を持つようになった。でも追加されたポートを使用すると、48ビットのリニアセクター空間へのアクセスが可能であるが、LBA48と呼ばれて128 PB = 131,072 TB = 134,217,728 GBの大容量アクセスが可能であるが、これはシステムによって異なります。必要に応じて、システムのパッチとしても簡便にアップグレードが可能である。したがって、現在、ハードウェアのアクセスで容量の限界はそれほど心配の所持はない方だ




拡張BIOSの

のBIOS ROMだけでも大容量のディスクへのアクセスが可能であるが、この場合は、ディスクのLBAアドレスと動作引数としてパケットに作って、BIOSに渡して動作する、64ビットLBAアドレスなので、8 ZB = 8,192 EBのアクセスが可能ですが、実際にはLBAアクセスにハードウェアのポートを使用するので、LBAやLBA48の制約を受けることになる