1957年IBM公司研制成功的IBM 350（RAMAC）是*臺真正意義上的硬盤存儲器，之后經歷了漫長的技術革新，于80年代初期引入PC（個人電腦），當時的容量僅為20-40M，而經過10幾年的發展，硬盤的容量逐步提高，而當時一些設計上的失誤就造成了今天可能出現的硬盤容量限制問題。（容量限制問題：就是系統無法完全識別或正常使用超過一定容量的硬盤） 容量限制問題的成因 要明白這個原因我們需要對IDE接口硬盤的工作方式做一個介紹，即使到現在我們今天的IDE硬盤驅動依舊使用早先的DOS-BIOS（磁盤操作系統-基本輸入/輸出系統）的分層結構上。它的基本工作模式就是：程序調用->DOS功能調用->文件管理設備->INT 13中斷管理（讀/寫）->BIOS磁盤服務->IDE（ATA）接口->磁盤控制器，也就是說我們如果需要對硬盤進行操作必須通過以上的一系列步驟才能完成，那么我們以下一起來看看這一系列步驟的作用。 文件管理設備：其負責文件及其在磁盤上存儲位置之間的映射關系，不過需要通過磁盤讀寫中斷INT13執行讀寫命令來存儲、調入文件。當新文件被保存時，文件管理器決定它在當前目錄里的存儲位置，在文件分配表中為這個新文件添加文件目錄項，并把文件寫入磁盤。當讀文件時，文件管理器在FAT中找到文件在磁盤上的位置，接著就調入文件。 IDE（ATA） 接口：在介紹IDE（ATA）接口前，簡單說說硬盤的結構：硬盤分為一定數量的柱面（以硬盤中心為圓心的同心圓磁跡），每個柱面都需要磁頭來讀寫數據。另外，硬盤上的數據都是以每扇區512字節的格式存儲的，所有的數據傳輸都是以扇區（柱面被等分的園弧磁跡）為單位的。IDE（ATA）接口是寄存器驅動式的并口總線。要傳輸數據，BIOS首先往IDE（ATA）里特定的寄存器寫入數據的開始地址和數據傳輸的長度，再把有關的讀/寫命令往特定的寄存器里發送從而開始數據傳輸。 現在的硬盤一般都支持邏輯塊尋址(LBA)和柱面磁頭扇區尋址(CHS),我們以CHS尋址方式來舉例：數據傳輸的開始地址是寫到4個8位寄存器里的，分別是： 柱面低位寄存器 柱面高位寄存器 扇區寄存器 設備/磁頭寄存器 因此，柱面地址是16位[柱面低位寄存器（8位），柱面高位寄存器（8位）]。扇區地址是8位（注意：扇區寄存器里*個扇區是1扇區，而不是0扇區）。而磁頭地址是4位（沒有完全占用8位）。因此，硬盤柱面的*數是65,536（2的16次方），磁頭的*數是16（2的4次方），扇區的*數是255（2的8次方-1，注意剛剛我們提到的扇區寄存器問題)。所以，能尋址的*扇區數是267,386,880 (65,536x16x255)。一扇區又是512字節，也就是說如果以CHS尋址方式，IDE硬盤的*容量為136.9GB。LBA尋址方式，上述的總共28位可用的寄存器空間(16+8+4)被看作一個完整的LBA地址，因為包括位0（CHS里扇區不能從0開始計算），其能尋址的扇區數是268,435,456 (65,536x16x256)，這時IDE硬盤的*容量為137.4GB。 INT 13管理：INT 13管理其實也是按照寄存器的模式來設計的，它的高層即文件管理器層發布數據讀寫命令和有關的參數給CPU，然后觸發INT 13中斷的進行，激活BIOS的磁盤服務來執行數據傳輸。數據的開始地址被寫到3個8位寄存器里，分別是： 柱面低位寄存器 柱面高位/扇區寄存器 磁頭寄存器 柱面地址是10位（柱面低位寄存器占用8位、柱面高位寄存器占用2位），扇區地址為6位（8位－已經被計算過的高位寄存器的2位）。磁頭寄存器為8位。因此如果這樣的話：柱面的*數是1024（2的10次方） ，磁頭的*數是256（2的8次方），扇區的*數是63（2的6次方-1)。所以，通過INT 13管理能尋址的扇區數是16,515,072 (1,024x256x63)。一扇區是512字節，也就是說如果以CHS尋址方式，IDE硬盤的*容量為8.456GB。LBA尋址方式能尋址的扇區數是16,777,216(1024x256x64)，這時IDE硬盤的*容量為8.601GB。 看到這里，我們應該感到硬盤容量限制的成因有了一些“眉目”了吧，那么我們具體來到底是什么讓硬盤出現了所謂的限制： 528MB的容量限制： 由于早先的硬盤容量比較小，因此設計的BIOS的時候當把地址從Int 13的地址寄存器轉換為IDE（ATA）的地址寄存器時，僅僅把INT 13管理中10位的柱面地址用來對應IDE（ATA）接口中的16位柱面寄存器，而把沒有用到的6位（高位寄存器）地址都設定為0。并且也僅把6位的扇區地址來對應IDE（ATA）接口的8位扇區寄存器，其中沒有用到的2位設置為0。并且INT 13管理的磁頭寄存器4位（又去掉了4位）來對應IDE（ATA）。因此，此時的磁盤柱面*數為1024（2的10次方），磁頭的*數是16（2的4次方），扇區的*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字節，也就是說如果 以CHS尋址方式，IDE硬盤的*容量為528.4MB。因此528MB的硬盤容量限制就出現了。 2.1GB的容量限制： 這里分為兩個部分，一部分是由磁盤服務的限制造成的，另外一個是由于磁盤格式造成的，通常我們把前者稱為2.1GB的硬件容量限制，后一種稱為2.1GB的軟件容量限制。 硬件容量硬件 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服務的磁頭寄存器沒有用到的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，*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，其認為磁頭寄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的硬盤，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）。不過由于BIOS中并沒有開放所有的磁頭數寄存器，當然無法記錄這樣的磁頭數。因此遇到這種運行機制的BIOS，在系統自檢的時候就會造成系統當機。 軟件容量限制 當時DOS分區的限制是由文件分配表（FAT）決定的。FAT處理存儲空間是以簇為單位的，它處理一簇的*長度是32,768字節，最多能處理65,536個簇，如果將兩個數字相乘，就會得到DOS的*分區界限值是2,147,483,648字節或2,048MB(2,147,483,648 /1,0242)。因此超過這個容量的硬盤，如果使用FAT格式，就*只能識別2.048GB的硬盤容量。 3.2GB的容量限制： 一些版本的BIOS不能識別超過6322柱面的硬盤，不過這種BIOS比較少見，由于柱面有限制，其*支持扇區數為6,372,576（6322x16x63），如果乘以512扇區容量的話，其*支持容量為6,372,576x512＝3,262,758,912/1024=3.18GB。 4.2GB的硬盤容量限制： 當時一些操作系統使用8位寄存器來存儲磁頭數，這樣當BIOS報告硬盤的磁頭數等于256(*容量)時，只有磁頭數的*一位（即0）被系統保存，從而導致硬盤配置錯誤。一旦硬盤的磁頭數是16，柱面數大于8,192(2的13次方，由于后三位寄存器已經被磁頭寄存器借用，其實這里牽涉到一個突破528MB容量限制的轉換做法的問題，由于這一段比較負責，在這里就不詳細介紹了，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*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*可以支持8.4GB以下的容量（柱面數、磁頭數、扇區數的*值分別是16,383、16和63，而三者相乘就是8.456GB）。因此，這個容量限制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寄存器傳遞硬盤的尋址參數，它使用存儲在操作系統內存里的地址包。地址包里保存的是64位LBA地址，如果硬盤支持LBA尋址，就把低28位直接傳遞給ATA接口，如果不支持，操作系統就先把LBA地址轉換為CHS地址，再傳遞給ATA接口。通過這種方式，能實現在ATA總線基礎上CHS尋址*容量是136.9 GB，而LBA尋址*容量是137.4GB。 33.8GB的容量限制 在CHS尋址中，由于IDE(ATA)接口的限制，柱面數*支持65,535（2的16次方－1），所以，當遇到柱面數大于65,535的時候，系統就無法識別這種硬盤了，不過LBA由于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。 137GB的容量限制 相信這個問題就不用提了，目前的磁盤工作方式就注定IDE硬盤存在這個問題，前面介紹IDE(ATA)接口的時候，這個問題就已經出現了 那么遇到容量限制問題的時候，系統會出現什么狀況呢？并且遇到這些問題如何解決呢？ 容量限制的癥狀和解決方法： 528 MB 癥狀：無論硬盤容量有多大，操作系統識別不超過528MB。 解決方法：LBA模式設置硬盤，不過當時很多硬盤和BIOS都不支持這種設置，因此只能更換主板 2.1 GB 硬件問題 癥狀：在加電自檢時當機 解決方法：升級BIOS、強制硬盤跳線、LBA模式設置硬盤 軟件問題 癥狀：分區的時候發現主分區劃分2.1GB的容量 解決方法：更換FAT 32文件分配（不過早先的一些軟件就無法使用了，并且不支持這個文件格式的操作系統也無法使用）劃分多個分區 3.2GB 癥狀：在加電自檢時當機 解決方法：升級BIOS、LBA模式設置硬盤 4.2GB 癥狀：在硬盤上創建分區后，再啟動機器時當機。 解決方法：升級BIOS、LBA模式設置硬盤 8.4GB 癥狀：系統報告硬盤容量不超過8.4GB，在BIOS自檢的時候可能會報硬盤參數錯誤并當機 解決方法：升級BIOS、采用專用的分區軟件 33.8GB 癥狀：系統自檢的時候當機 解決方法：升級BIOS，使用專用的硬盤管理軟件、強制硬盤跳線、使用LBA模式管理硬盤 137GB 癥狀：無法識別硬盤或者系統自檢的時候當機 解決方法：需要硬盤和主板（可以用ATA 133控制卡來支持）都支持*的ATA 133規范（ATA 133規范是剛剛由Maxtor提出的一種新的硬盤傳輸規范，其把目前*的28位可用的寄存器空間提高到48位，從而支持更大的硬盤） 解決方案的要點： 硬件解決方法： 從硬件思路上來看，既然很多問題都是由BIOS引起的，那么升級到合適的版本也就可以突破很多容量限制了，比如：3.2GB、4.2GB、8.4GB、33.8GB，這也是目前解決硬盤容量限制最簡單的辦法了。 另外選擇BIOS擴展卡也是一個解決方法，不過此方法用于老主板上，目前的主板的BIOS都支持擦寫，BIOS擴展卡使用起來即麻煩又要我們多投入一些金錢。 軟件解決方法 從上面的解決方法來看，很多方法就是只要硬盤支持LBA尋址模式就可以解決問題了，因此一些公司推出了針對這個問題修補方法，其中*秀的就是Maxtor的MaxBlast和Western Digital的EZ Drive了，這兩種解決方法其實就是軟件解決方法，它們可以轉換大容量硬盤的各個參數，從而達到全容量使用硬盤的目的。不過這類軟件并不是在操作系統啟動后才加載的（在磁盤分區建立一個磁盤的管理BIOS，通過它來同系統BIOS進行聯系），而是在BIOS啟動后、操作系統啟動前加載的，所以實現也比較簡單。 另外使用專用的硬盤分區軟件也是一個不錯的解決方法，由于新版本的硬盤分區軟件已經附帶了INT 13擴展標準因此可以支持更大容量的硬盤，不過它也是同MaxBlast和EZ Drive一樣會系統啟動后加載INT 13擴展，當遇到硬盤分區表破壞或者覆蓋后，磁盤使用會再次出現問題。 操作系統的限制： 目前又幾種操作系統不支持大容量的硬盤：DOS 6.22或更低的版本，不支持大于8.4 GB的硬盤，并且沒有辦法解決。Windows 95（NT 3.5x）支持INT 13擴展、支持更大容量的硬盤，不過FAT 16限制其每分區*支持的容量僅為2GB。另外以上兩種操作系統都不支持FAT 32格式，因此要使用大硬盤盡量不要采用以上的操作系統。Windows NT 4.0存在一個奇怪的問題：當啟動分區的容量大于8.4 GB時，NT就不能使用超過8.4 GB的其它硬盤空間了，因此使用此操作系統要注意。 綜上所說，大家應該對磁盤容量限制的成因和解決方法有一個比較感性的認識了吧，一般來說避免容量限制問題的出現就是：更新BIOS，盡量不是用CHS硬盤尋址模式。以上兩點是解決容量限制最簡單和有效的辦法，因為我們無需投入任何費用，并且對所有用硬盤都適用，并且無須進行煩瑣的軟件設置或安裝。 附：一種新的8.4GB容量限制問題解決方法： 一大容量硬盤，在BIOS中限制僅為8.4GB大小，不管它，保存CMOS信息，啟動系統執行FDISK，在系統認出的8.4GB硬盤上先分出一個分區（即為C盤，大小隨意），在分出的分區（C盤）上將WINDOWS系統裝好。（注意，只能先分出一個分區）然后，將此大硬盤接在能認出大硬盤全部容量的電腦上，將剩下的容量全部分完（注意，每個邏輯分區容量不能大于8.4GB），*，再將此大硬盤接回不能識別8.4GB以上容量的電腦上，CMOS仍將此硬盤認為8.4GB，不管他，保存CMOS信息后重啟系統，進入WINDOWS系統，發現所有的邏輯盤全部存在，格式化后即可使用。 注：以上的分區必須按照FAT 32模式來進行 這種辦法對那些已經停止更新BIOS的主板來說非常有用，并且不需要任何軟件介入，大家有空試試吧！