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舊 2003-07-31, 03:03 PM   #1
psac
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預設 突破137GB硬碟容量限制.

這兩年的電腦發展速度實在是快得驚人,除了CPU的速度不斷提升之外,硬碟的也正在不斷的擴容。當擁有一塊容量高達30GB的硬碟的欣喜感覺還沒有從大腦裡面消退的時候,新的容量高達120G的硬碟居然這麼快就出現了。隨著電腦以及周邊設備的大眾化,像視瀕編輯這種本來很「專業」的極度耗費硬碟資源的操作也不斷走向平常家庭。家裡擁有一塊40GB或者80GB的硬碟根本就不算什麼新鮮事情了。

1、528MB限制

  早期的BIOS並沒預料到硬碟的容量會超過500MB,因此,當把位址從Int13的位址暫存器轉換為ATA的位址暫存器時,只是把INT13中10位的柱面位址拿過來往ATA界面中的16位柱面暫存器裡放,其中柱面高位暫存器的高6位填0。把6位的扇區位址拿過來往ATA的8位扇區暫存器裡放,其中高2為填0。而且那時的BIOS認為磁頭數不會超過16(2的四次方),所以只把INT13磁頭暫存器的低4位往ATA裡傳遞。這時,柱面的最大數是1024(2的十次方),磁頭的最大數是16(2的四次方),扇區的最大數是63(2的六次方-1)。所以,能尋址的扇區數是1,032,192 (1,024x16x63)。一扇區是512字元,也就是說如果以CHS尋址方式,IDE硬碟的最大容量為528.4MB。這就是著名的\"528MB限制\"的由來。

2、2.1GB限制

  為了解決\"528MB限制\",不同的BIOS生產商使用不同的方法。其中一個就是將INT13的磁頭暫存器的高2位保留給柱面數的11、12位使用。這樣,最大的磁頭數就是64(2的六次方)。但是一般的操作系統不使用這種轉換方法,它認為磁頭暫存器的所有位數只記錄磁頭數。比如,為了正確地轉換柱面數為4,096、磁頭數為32的硬碟,就需要操作系統把柱面數除以4(1024個邏輯柱面數),磁頭數乘以4(128個邏輯磁頭數)。可因為上述的BIOS使用磁頭數暫存器的高2位記錄柱面數,所以就沒法存儲128的磁頭數。有這種BIOS的機器在使用大於2.1G的硬碟時,可能會在電源自我檢驗時執行硬碟驗證指令並在試突設定CHS值時當機。

  2.1GB限制問題更多是由操作系統引起。長期以來DOS操作系統的mbr(FAT)處理存儲空間是以簇為服務機構的,它處理一簇的最大長度是32,768字元,最多能處理65,536個簇,如果將兩個數字相乘,就會得到DOS的最大分區界限值是2,147,483,648字元=2.1G。所以在使用DOS操作系統的電腦上,一個分區的大小無法超過2.1G。

3、8.4GB

  儘管EIDE接頭對普通IDE接頭進行了擴展,它支持LBA存取方式,突破了528MB的容量限制。理論上可以支持到128G的硬碟容量。但老式的BOIS卻使用10bit表示柱面數,8bit表示磁頭數,6bit表示扇區數,因此老式BOIS最多可以支持8.4GB的容量(512×63×255×1024=8.4GB)。

4、下面再談談現在主機板支持的三種硬碟工作模式:NORMAL、LBA和LARGE模式。

  NORMAL普通模式,是最早的IDE方式。在此方式下對硬碟訪問時,BIOS和IDE控制器對參數不作任何轉換。該模式支持的最大柱面數為1024,最大磁頭數為16,最大扇區數為63,每扇區字元數為512。因此支持最大硬碟容量為:512×63×16×1024=528MB。在此模式下即使硬碟的實際物理容量更大,但可訪問的硬碟空間也只能是528MB。

  LARGE大硬碟模式。當硬碟的柱面超過1024而又不為LBA支持時可採用此種模式。LARGE模式採取的方法是把柱面數除以2,把磁頭數乘以2,其結果總容量不變。例如,在NORMAL模式下柱面數為1220,磁頭數為16,進入LARGE模式則柱面數為610,磁頭數為32。這樣在DOS看來柱面數小於1024,即可正常工作。

  LBA(Logical Block Addressing) 邏輯塊尋址模式。這種模式所管理的硬碟空間突破了528KB的瓶頸,可達8.4GB。在LBA模式下,設定的柱面、磁頭、扇區等參數並不是實際硬碟的物理參數。在訪問硬碟時,由IDE控制器把由柱面、磁頭、扇區等參數確定的邏輯位址轉換為實際硬碟的物理位址。在LBA模式下,可設定的最大磁頭數為255,其餘參數與普通模式相同。由此可計算出可訪問的硬碟容量為:512×63×255×1024=8.4GB。目前基本上只有LBA有實際意義了。
二、搞定大硬碟通常的處理方法

  現在硬碟容量已大大超過了8.4G,為了超越這個容量限制,人們又定義了新的擴展INT13。新的INT13不使用操作系統的暫存器傳遞硬碟的尋址參數,它使用存儲在操作系統記憶體裡的位址包。位址包裡儲存的是64位LBA位址,如果硬碟支持LBA尋址,就把低28位直接傳遞給ATA界面,如果不支持,操作系統就先把LBA位址轉換為CHS位址,再傳遞給ATA界面。通過這種方式,能實現在ATA總線基礎上CHS尋址最大容量是136.9GB,而LBA尋址最大容量是137.4GB。因此,要正常使用大容量硬碟,可以從軟、硬體兩方面來加以解決。

1、 昇級主機板或主機板BIOS。

  新的主機板BIOS對磁牒讀寫中斷INT13H進行了擴展,一般主機板昇級BIOS後即可支持
8.4G以上的磁牒。此外還可以使用BIOS擴充卡(它對大容量硬碟提供正確的LBA尋址支持)。比如 pormise生產的多功能I/O卡,它自帶的BIOS能識別大容量硬碟。

  昇級主機板BIOS的具體方法,在此不贅述,可參看相關的文章。下面談談一般BIOS的相關情況:

(1) Award(http://www.award.com/):在1997年11月及其以後的BIOS支持容量大於8.4GB的硬碟。
(2)AMI(http://www.megatrends.com/):在1998年1月及其以後的BIOS支持容量大於8.4GB的硬碟。
(3)Phoenix(http://www.ptltd.com):/基礎版本4,修改版本是6(Version4Revision6)和更高的版本支持容量大於8.4GB的硬碟。而如果BIOS的revision是5.12,它就不支持擴展INT13。因為所有的PhoenixBIOS基礎版本都是
4,所以升不昇級主要看它的修改版本號。

2、 用硬碟自帶的DM分區軟體分區。

  使用特殊的驅動程式(一般是硬碟自帶的分區軟體DM),也提供INT13H的擴展功能,從而在不動主機板的情況下支持大硬碟。

  比如對BIOS不支持LBA尋址的機器來說,邁拓公司(Maxtor)提供了MaxBlast的軟體,它能有效地轉換大容量硬碟的各個參數,達到全容量使用硬碟的目的。MaxBlast不是在操作系統啟動後才載入的,而是在BIOS啟動後、操作系統啟動前。最新的MaxBlast可從www.maxtor.com處下栽。另外,WesternDigital的EZdrive(最新9.0版本)也是類似的軟體。它界於操作系統和BIOS之中,既能符合老式BIOS限制硬碟容量的要求,也能保證操作系統正確地訪問整個硬碟。西部資料WD硬碟的最新配套工具wd906w.zip,中的ez.exe文件,執行後將說明 您快速簡單地並替代FDISK和FORMAT程序完成分區和格式化,如果主機板BIOS不支持大容量硬碟,EZ-Drive會安裝EZ-BIOS支持大容量硬碟。

3、 使用WIN97以上的操作系統

  為了正常使用8.4GB以上的空間,在分區時應使用WIN97以上版本的的FDISK。並盡量使用FAT32格式。WINDOWS NT4.0可以識別大於8.4G的硬碟,但存在一些BUG,而最新的WINDOWS 2000可以完全正常支持大於8.4G的硬碟。

4、大硬碟的分區管理

  要用好大容量硬碟還涉及合理分區的問題。微軟從Windows95OSR2(即俗稱的Windows97)開始就支持大於8.4GB的硬碟容量,因為從這個操作系統起,不僅引入了擴展INT 13,還有新的FAT32文件系統。如果你不願意在折騰電腦上花太多時間的用戶,大硬碟的分區就非常簡單,用Windows95OSR2或Windows98的FDISK給硬碟分一兩個FAT32的分區,裝上操作系統就完事了。而如果你想玩玩多操作系統什麼的,一般需要用到PartitionMagic等工具。相關的具體操作有不少文章談到,在此不詳談。

三、有關DMA/66的一些問題

  現在的大容量硬碟基本都支持DMA/66接頭規範,但由於DMA/66的硬碟出現較晚,許多主機板的Award Bios不能提供對DMA/66的支持,非但如此,對某些硬碟 (比如QT 的 火球八代),在使用99年以前Award Bios的主機板上連DMA/33也無法開啟。為解決這個問題,昆騰在其主頁上提供了一個小軟體-Fbcrdma.exe,在DOS下執行該軟體可以將火球八代的DMA/66設定成DMA/33,必要時也可以再重新設成DMA/66。 

四、有關硬碟容量的問題

  硬碟容量是硬碟最重要的參數之一,大家在購買和使用硬碟時,常會發現這樣的問題︰同樣一個盤在不同的電腦上或使用不同的測試軟體所報告的容量各不相同,但均不大於硬碟的標稱容量,在大容量硬碟上這個問題更明顯,舉例來說標稱6.4G的盤在安裝格式化完後,往往只有5.99G的容量。

  造成這種情況的主要原因是,生產廠家一般按每兆1000K字元計算容量,而大多數主機板的BIOS及測試軟體是以1048K為一兆計算。這樣一來二者間便出現了大約5%的差異。而硬碟容量又有純粹由磁頭數、柱面數等物理參數計算得到的物理盤容量以及在經過分區、格式化等操作後實際可用空間的邏輯碟容量之分。此外在CMOS中選項不同的工作模式(NORMA、LBA、LARGE),也會造成容量的不一致。



  不過話又說回來了。硬碟的容量再這麼瘋狂地「膨脹」,我們的系統是否支持呢?

  最早出現硬碟容量限制問題是在8.4GB的年代,由於老式的BIOS使用的是10bit表示柱面數(C),8bit表示磁頭數(H),6bit表示扇區數(S)的模式,因此老式的BIOS最多可以支持8.4GB的容量(512×63×255×1024=8.4GB)。其實這就是8.4GB容量限制的原因。由於現在的硬碟容量早已突破了8.4GB,最高的IDE硬碟容量甚至達到了80GB,那這些硬碟又是怎樣尋址的呢?其實,為了超越這個容量限制,人們又定義了新的擴展INT13。擴展INT13不再使用暫存器傳遞硬碟的尋址參數,它由操作系統在記憶體中建了一個稱為位址包的區域。位址包裡儲存的是64位LBA位址,如果硬碟支持LBA尋址,就把低28位直接傳遞給ATA界面,如果不支持,操作系統就先把LBA位址轉換為CHS位址,再傳遞給ATA界面。通過這種方式,這樣,在ATA總線基礎上CHS尋址最大容量是136.9GB,而LBA尋址最大容量是137.4GB。那現在的問題又來了,怎麼才能超越137GB的容量限制?

  邁拓的Big Drive技術通過最新開發的48-bit 尋址設計已經突破了硬碟137GB儲存容量限制,這就導致了業界第一款160GB IDE/ ATA 硬碟的出現,還能在不久的將來湧現出更大儲存容量設備。由邁拓和康柏、IBM、微軟 和 威勝這樣的業界巨頭所領導,Big Drive 技術是為了主動解決28-bit 硬碟尋址局限性, 簡單地說,28-bit技術只能認出137GB儲存空間。新型的 48-bit 尋址系統完全經過改良,允許儲存設備的容量達到144PB (petabyte,即144百萬 GB)。

其實還可以從軟、硬體兩方面來加以解決:

(1)使用DM分區軟體支持大硬碟

  使用特殊的驅動程式(一般是硬碟自帶的分區軟體DM),也提供INT13H的擴展功能,從而在不動主機板的情況下支持大硬碟。請大家最好選用較新的DM版本,目前最新的版本是V9.56,大家可以到www.pchome.net或華軍www.newhua.net上去下載。

(2)更換主機板或昇級主機板BIOS(解決容量限制問題的最佳辦法)

  有些主機板廠商,如捷波主機板率先研發出支持48bit硬碟尋址的主機板:傳奇E和傳奇G,該系列主機板擁有高達48bit的硬碟尋址,突破了原有的最高137GB的容量限制,可以直接使用更高容量的硬碟,這對於那些喜歡超大容量的BTDIY們無疑是個好消息。真正做到從根本上解決問題!

註解:以往其它的容量限制

528MB的容量限制:

  由於早先的硬碟容量比較小,因此設計的BIOS的時候當把位址從Int 13的位址暫存器轉換為IDE(ATA)的位址暫存器時,僅僅把INT 13管理中10位的柱面位址用來對應IDE(ATA)界面中的16位柱面暫存器,而把沒有用到的6位(高位暫存器)位址都設定為0。並且也僅把6位的扇區位址來對應IDE(ATA)界面的8位扇區暫存器,其中沒有用到的2位設定為0。並且INT 13管理的磁頭暫存器4位(又去掉了4位)來對應IDE(ATA)。因此,此時的磁牒柱面最大數為1024(2的10次方),磁頭的最大數是16(2的4次方),扇區的最大數是63(2的6次方-1)。因此能尋址的扇區數就成了1,032,192(1,024x16x63)。一個扇區的容量是512字元,也就是說如果以CHS尋址方式,IDE硬碟的最大容量為528.4MB。因此528MB的硬碟容量限制就出現了。

2.1GB的容量限制:

  這裡分為兩個部分,一部分是由磁牒服務的限製造成的,另外一個是由於磁牒格式造成的,通常我們把前者稱為2.1GB的硬體容量限制,後一種稱為2.1GB的軟體容量限制。

硬體容量硬體

  當時,為了528MB容量限制的問題,人們提出一些不同的辦法,其中一個辦法就是INT 13服務的磁頭暫存器沒有用到的4位中的2位(確切的說是高2位)保留給柱面數的第11、12位使用。這樣,最大的磁頭數就是64(2的6次方)。但是,當時的操作系統不使用這種轉換方法,其認為磁頭暫存器的所有位數只可能記錄磁頭數。比如,為了正確地轉換柱面數為2,048、磁頭數為64的硬碟,就需要操作系統把柱面數除以4(512個邏輯柱面數),磁頭數乘以4(256個邏輯磁頭數)。不過由於BIOS中並沒有開放所有的磁頭數暫存器,當然無法記錄這樣的磁頭數。因此遇到這種執行機制的BIOS,在系統自我檢驗的時候就會造成系統當機。

軟體容量限制

  當時DOS分區的限制是由mbr(FAT)決定的。FAT處理存儲空間是以簇為服務機構的,它處理一簇的最大長度是32,768字元,最多能處理65,536個簇,如果將兩個數字相乘,就會得到DOS的最大分區界限值是2,147,483,648字元或2,048MB(2,147,483,648 /1,0242)。因此超過這個容量的硬碟,如果使用FAT格式,就最大只能識別2.048GB的硬碟容量。

3.2GB的容量限制:

  一些版本的BIOS不能識別超過6322柱面的硬碟,不過這種BIOS比較少見,由於柱面有限制,其最高支持扇區數為6,372,576(6322x16x63),如果乘以512扇區容量的話,其最高支持容量為6,372,576x512=3,262,758,912/1024=3.18GB。

4.2GB的硬碟容量限制:

  當時一些操作系統使用8位暫存器來存儲磁頭數,這樣當BIOS報告硬碟的磁頭數等於256(最高容量)時,只有磁頭數的最先一位(即0)被系統儲存,從而導致硬碟配置錯誤。一旦硬碟的磁頭數是16,柱面數大於8,192(2的13次方,由於後三位暫存器已經被磁頭暫存器借用,其實這裡牽涉到一個突破528MB容量限制的轉換做法的問題,由於這一段比較負責,在這裡就不詳細介紹了,我們只要明白有這個限制就夠了),系統就無法正常識別了,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

  我們已經知道INT 13服務的尋址方式最高可以支持8.4GB以下的容量(柱面數、磁頭數、扇區數的最大值分別是16,383、16和63,而三者相乘就是8.456GB)。因此,這個容量限製出現是遲早的問題了。所以,這個限制是我們目前最常遇到的容量限制。為了解決這個問題,一些廠商定義了新的擴展INT 13服務擴展標準。新的INT 13服務擴展標準不使用操作系統的暫存器傳遞硬碟的尋址參數,它使用存儲在操作系統記憶體裡的位址包。位址包裡儲存的是64位LBA位址,如果硬碟支持LBA尋址,就把低28位直接傳遞給ATA界面,如果不支持,操作系統就先把LBA位址轉換為CHS位址,再傳遞給ATA界面。通過這種方式,能實現在ATA總線基礎上CHS尋址最大容量是136.9 GB,而LBA尋址最大容量是137.4GB。

33.8GB的容量限制

  在CHS尋址中,由於IDE(ATA)界面的限制,柱面數最高支持65,535(2的16次方-1),所以,當遇到柱面數大於65,535的時候,系統就無法識別這種硬碟了,不過LBA由於獨特的尋址模式就不存在這個問題,這個容量限制具體為:65535x16x63x512/1024=33.8GB。
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舊 2003-07-31, 04:25 PM   #2 (permalink)
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好詳細的文章
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舊 2003-08-01, 10:29 AM   #3 (permalink)
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好文章需要大家的支持與鼓勵,讚啦!
 
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好文章--- Thank a lot!
 
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好,又學到了
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金錢的數量,決定馬子的漂亮
硬碟的容量,決定男人的力量

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leowang 目前離線  
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舊 2003-08-08, 02:27 PM   #6 (permalink)
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嗯∼∼∼
回去好好研究、研究∼
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舊 2003-08-08, 02:53 PM   #7 (permalink)
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懂囉............記住^^''
研究去~~
 
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舊 2003-08-08, 04:56 PM   #8 (permalink)
mikehsu
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真是不錯的教學文章
謝謝分享
 
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