Файловая система ОС

i BIOS - INT13h (I

i

Команды BIOS - INT13h (L-GHS или LBA)

Программное прерывание 13h

BIOS (драйвер)(по шестнадцатеричной системе)

Накопитель АТА

Команды ATA - адрес ввода-вывода (P-CHS или LBA) Т.

Адрес порта шины ввода-вывода

Рис. 7.6. Типичные соединители жесткого диска ATA (IDE). (Здесь выражение L-CHS обозначает логический CHS, а выражение P-CHS - физический CHS)

Дополнительные сведения

Информация об ограничениях и трансляции CHS (преодолении ограничения в 528 Мбайт), преодолении ограничения емкости 2,1/4,2 Гбайт и трансляции LBA-Assist представлена на прилагаемом к книге компакт-диске.

Преодоление ограничения емкости в 8,4 Гбайт

Несмотря на то что CHS-трансляция позволила преодолеть ограничение емкости в 528 Мбайт, вскоре пользователи столкнулись с новым препятствием, которым стали жесткие диски емкостью 8,4 Гбайт. Обеспечение поддержки накопителей, емкость которых превышает 8,4 Гбайт, потребовало отказаться от CHS-трансляции и перейти к адресации LBA на уровне базовой системы ввода-вывода. Интерфейс ATA поддерживал адресацию LBA даже в оригинальной спецификации ATA-1. К сожалению, первоначально поддержка LBA на уровне ATA была факультативной, но основная проблема состояла в том, что на уровне интерфейса BIOS адресация LBA не поддерживалась. Пытаясь решить эту проблему, в программе настройки параметров BIOS иногда устанавливали трансляцию LBA-Assist, но это приводило лишь к преобразованию параметров LBA в параметры CHS на уровне интерфейса базовой системы ввода-вывода.

Специалисты компании Phoenix Technologies пришли к решению о необходимости использования интерфейса BIOS для перехода от CHS к LBA и в 1994 году опубликовали спецификацию "BIOS Enhanced Disk Drive Specification (EDD)", в которой для решения этой проблемы были использованы новые расширенные сервисы INT13h BIOS, которые работали не с адресами CHS, а с параметрами LBA.

Для обеспечения широкой промышленной поддержки и совместимости с новыми функциями BIOS компания Phoenix в 1996 году передала этот документ в технический комитет Т13 Национального комитета по стандартам информационных технологий (National Committee on Information Technology Standards - NCITS) для его дальнейшего улучшения и утверждения в качестве стандарта, получившего название "BIOS Enhanced Disk Drive Specification (EDD)". Примерно с 1998 года большинство производителей BIOS начали обеспечивать поддержку EDD в создаваемых базовых системах ввода-вывода, обеспечивая тем самым поддержку режима LBA на уровне BIOS для накопителей ATA, емкость

которых превышает 8,4 Гбайт. Случайно или нет, но накопители АТА емкостью 8,4 Гбайт и более появились примерно в это же время.

Спецификация EDD описывает новые расширенные команды INT13h BIOS, обеспечивающие возможность выполнения адресации LBA до 264 секторов, что позволяет поддерживать накопители с емкостью более 9,44 Збайт (зетабайт, или квадрильон байт). Это то же самое, что 9,44 трлн Гбайт; 9,44х1021 байт или, если говорить более точно, 9444 732 965 739290 430 000 байт! Речь идет о теоретической емкости жестких дисков, так как несмотря на то, что к 1998 году базовая система ввода-вывода могла обрабатывать до 264 секторов, накопители ATA все еще использовали 28-разрядную адресацию (228 секторов) на уровне интерфейса ATA. Это позволяло накопителям ATA содержать в себе не более 268 435 456 секторов, что приводило к максимальной емкости, равной 137 438 953 472 байт, или 137,44 Гбайт. Таким образом, после успешного преодоления 8,4-гигабайтового барьера производители столкнулись с новым ограничением емкости в 137 Гбайт, появившимся в результате использования 28-разрядной адресации LBA в интерфейсе ATA. В числовом выражении это выглядит следующим образом.

Максимальные значения

Итого секторов268 435 456

Итого байт137 438 953 472

Мегабайт137 439

Mebibyte (MiB)131 072

Гигабайт137,44

Gibibyte (GiB)128,00

Использование команд нового расширенного 64-разрядного режима LBA на уровне BIOS, а также существующих команд 28-разрядного режима LBA на уровне накопителей ATA не требует выполнения трансляции, поэтому параметры LBA передаются в неизменном виде. Объединение режимов LBA на уровнях BIOS и интерфейса АТА позволяет окончательно отказаться от громоздкой адресации CHS. Это означает также, что при установке жесткого диска АТА емкостью более 8,4 Гбайт в персональный компьютер, содержащий BIOS, которая поддерживает спецификацию EDD (т. е. BIOS, выпущенную в 1998 году или позже), происходит автоматическая настройка BIOS и жесткого диска на использование режима LBA.

Существует одна интересная особенность, возникшая при попытке обеспечения обратной совместимости. В этом случае при загрузке операционной системы, которая не поддерживает режим LBA-адресации (например, DOS или первая версия Win95), большинство накопителей, емкость которых превышает 8,4 Гбайт, сообщают о наличии только 16 383 цилиндров, 16 головок и 63 секторов на каждой дорожке, что и составляет в общей сложности 8,4 Гбайт. В результате BIOS или операционные системы ранних версий "видят" на 120-гигабайтовом жестком диске только первые 8,4 Гбайт. Это может показаться странным, но я думаю, что лучше иметь 120-гигабайтовый накопитель, распознаваемый как диск емкостью 8,4 Гбайт, чем совершенно нерабочий жесткий диск. При установке накопителя емкостью более 8,4 Гбайт в систему, выпущенную до 1998 года, не забудьте обновить системную BIOS или установить дополнительную плату BIOS с поддержкой EDD (производством которых занимается MicroFirmware и другие компании).

Преодоление 137-гигабайтового барьера

В 2001 году производители вплотную столкнулись с проблемой, связанной со 137-гига-байтовым ограничением емкости жестких дисков, поскольку существующий технологический уровень уже позволил создавать 3,5-дюймовые жесткие диски емкостью более 137 Гбайт. Решением этой проблемы стала спецификация ATA-6, также разработанная в 2001 году. Эта спецификация, содержащая обновленные функции LBA, позволила перейти от 28-разрядных чисел к использованию 48-разрядных чисел, что дало возможность поддерживать адресацию накопителей большей емкости.

Спецификация ATA-6 расширяет интерфейс LBA, что позволяет использовать 48-разрядную адресацию секторов. Это означает, что максимальная емкость жесткого диска повышается до 248 секторов (что составляет в общей сложности 281 474 976710 656). Так как каждый сектор содержит 512 байт, то максимальная емкость жесткого диска составит значения, представленные ниже.

Максимальные значения

Итого секторов

281 474 976 710 656

Итого байт Мегабайт Mebibyte Гигабайт Gibibyte Терабайт Tebibyte Петабайт Pebibyte

144 115

(MiB)

(GiB)

(TiB)

188 144

137

075 115 438 144 137

855 188 953 115 217 144 131

888 076 472 188 728 115 072

(PiB)

144,12 128,00

Как видите, 48-разрядная схема адресации LBA, описанная в спецификации ATA-6, поддерживает накопители, емкость которых достигает 144 Пбайт (петабайт - квадрильон байт).

Функции EDD BIOS, использующие 64-разрядную схему адресации, позволяют еще больше расширить существующие ограничения.

Максимальные значения