Wenn Sie sicher sein möchten, wie groß es wirklich ist, finden Sie heraus, welche Sektorgröße es verwendet und wie viele Sektoren es insgesamt gibt. Multiplizieren Sie anschließend diese beiden Zahlen, um die Gesamtgröße in Byte zu erhalten. Das ist die wahre Größe! In jedem Betriebssystem! Es wird auch als Platte bezeichnet Kapazität .
T = b x S
Where T is the total disk size in bytes,
b is the sector size in bytes,
and S is the total number of sectors.
Anzahl der Sektoren
Die Anzahl der Sektoren, die auf einem Etikett aufgedruckt sind, finden Sie häufig auf dem Gerät. Wenn nicht, schauen Sie sich das Datenblatt Ihres Modells an. Dies ist ein Dokument, in dem alle technischen Details zu Ihrem Modell aufgeführt sind. In einer mit dem Internet verbundenen Welt finden Sie dies auf der Website des Herstellers, entweder in einer Tabelle auf einer Webseite oder als Datei, die Sie zum Studium und Nachschlagen herunterladen können (in der Regel PDF). Im Alter (bevor es ein Web gab) haben Sie möglicherweise eine gedruckte Kopie erhalten, als Sie das Festplattenlaufwerk gekauft haben.
Branchengrößen
Es gibt zwei Arten von Sektoren: physische und logische. Am häufigsten beträgt die physische Sektorgröße 512 Byte auf einer Standardfestplatte. Die Sektorgröße ist auf dem Etikett eines modernen Festplattenlaufwerks nicht aufgeführt. Um zu verstehen, warum dies so ist, müssen Sie den Unterschied zwischen logischen und physischen Sektoren verstehen. Ich werde versuchen, dies kurz zu erklären.
LBA-Platte
Moderne Festplatten verwenden logische Sektoren. Sie werden sehen, dass dies als LBA (Logical Block Addressing) bezeichnet wird. Wenn Sie nach der Gesamtzahl der Sektoren auf dem Etikett suchen, sehen Sie die Anzahl der Sektoren, die als LBA bezeichnet werden LBA: 123456789. Dies ist Ihre Gesamtzahl an Sektoren. Dies sind die logischen Sektoren auf der Festplatte. Sie werden mit der LBA-Adressierungsmethode beschrieben und gelesen. Diese Methode ermöglicht es dem Betriebssystem, eine Dateisystemformatierung (z. B. NTFS, FAT32) mit einer Zuordnungseinheit zu verwenden, die größer als die physische Sektorgröße ist.
Zuordnungseinheit
Die Zuordnungseinheit ähnelt in ihrem Konzept einer Sektorgröße, bietet jedoch eine gewisse Flexibilität, da Sie ihre Größe ändern können, ohne die Größe des physischen Sektors zu ändern. Wenn Sie mehr als ein Festplattenlaufwerk in Ihrem Leben gekauft und installiert und dann formatiert haben, sind Sie zweifellos auf diesen Begriff gestoßen. Die gängigsten Zuweisungseinheitengrößen für ein NTFS-formatiertes Festplattenlaufwerk sind heute 4 KB, 8 KB und 16 KB. Ich sage "heute" wegen der Festplattengrößen, die heutzutage verfügbar sind.
Welche Größe der Zuordnungseinheit für ein Festplattenlaufwerk geeignet ist, ist möglicherweise nicht für ein anderes geeignet. Es kommt darauf an, wie groß es ist. Kleinere sind besser dran mit kleineren Einheitengrößen, und die größeren sind besser dran mit größeren Einheitengrößen. Dies hindert Sie jedoch nicht daran, eine große Zuordnungseinheit auf einem kleinen Festplattenlaufwerk zu verwenden. Andererseits! Aufgrund der logischen Natur der Zuordnungseinheit kann diese während des Formatierungsvorgangs festgelegt werden und kann größer als der physische Sektor festgelegt werden. Auf einem kleinen Festplattenlaufwerk führt eine große Zuordnungseinheit zu einer leichten Leistungssteigerung, was jedoch den Speicherplatz belastet.
Aus diesem Grund hat Microsoft die Terminologie von Sektorgröße zu Zuordnungseinheit geändert. Dies geschah mehrere Windows-Versionen zurück. Wenn ich mich recht entsinne, wurde dieser Begriff bei einem Mitglied der 9x-Windows-Familie verwendet.
Die Zuordnungseinheit wird dann übersetzt und intern einem oder mehreren physischen Sektoren auf der Festplatte zugeordnet. Diese Aufgabe übernimmt der Antriebsregler. Der Controller ist die Platine auf der Rückseite des Festplattenlaufwerks. Auf den frühen ATA-Festplattenlaufwerken (jetzt als Parallel ATA oder PATA bekannt) wurde die Controller-Karte als IDE (Integrated Drive Electronics) bezeichnet. In der Vergangenheit war auf den Festplattenlaufwerken nicht immer der Controller eingebaut. Stattdessen war dies eine separate Schnittstelle.
Die häufigste physische Sektorgröße auf einem LBA-adressierten Festplattenlaufwerk beträgt 512 Byte. Seit etwa dem Jahr 2010 sind jedoch viele neue Festplattenlaufwerke vom Typ Advanced Format . Dies bedeutet einfach, dass Sektorgrößen verwendet werden, die größer als 512 Byte sind. Derzeit beträgt die größte Sektorgröße 4 KB oder 4096 Byte.
Der wichtigste Punkt ist: Die Größe des physischen Sektors auf einer modernen Festplatte ist für den Benutzer kaum oder gar nicht relevant. Die physischen Sektorgrößen sind in logische Sektoren und Zuordnungseinheiten unterteilt und werden vom Benutzer abstrahiert. Es gibt sogar noch eine weitere Abstraktionsebene bei den Advanced Format-Datenträgern, da diese Datenträger 512-Byte-Sektoren emulieren können, aber 4096 physische Sektoren verwenden. Aus diesem Grund wird die Sektorgröße normalerweise nicht auf dem Etikett eines LBA-adressierten Festplattenlaufwerks gedruckt, insbesondere bei Advanced Format-Festplatten. Sie haben jedoch physische Sektorgrößen. Sie finden dieses Detail im Datenblatt für jedes Modell oder unter Verwendung einer Utility-Software auf einem laufenden System.
CHS-Platte
Diese Art von Datenträgern datiert die LBA-adressierten Datenträgerlaufwerke vor. Sie verwenden eine Methode namens CHS-Adressierung (Cylinder Head Sector) zum Lesen und Schreiben. Der Benutzer hat direkten Zugriff auf physische Sektoren. Im Gegensatz zu LBA gibt es keine Sektorabstraktionsschicht. Die Sektorgröße auf diesen Datenträgern beträgt fast garantiert 512 Byte. Sie kann jedoch vom Benutzer geändert werden.
Haben Sie jemals von "Low-Level-Formatierung" gehört? Dies ist, woher dieser Begriff stammt. Durch den direkten Zugriff auf physische Sektoren kann die Größe des Sektors geändert werden. Dies ermöglicht es dem Benutzer, die Festplatte auf "niedriger Ebene" zu formatieren, was bedeutet, dass die Sektoren physisch auf der Festplatte neu geschrieben werden. Dies war manchmal nützlich, wenn ein Problem mit der Festplatte auftrat. Es war ein Mittel zum Auffrischen der Festplatte. Echte Low-Level-Formatierungen sind mit modernen Festplattenlaufwerken nicht mehr möglich. Dies ist nicht mit der Dateisystemformatierung zu verwechseln.
Auf den CHS-Festplatten war unter anderem immer die Anzahl der Sektoren pro Spur (Sectors Per Track, SPT) auf dem Etikett aufgedruckt. Wenn die Sektorgröße nicht erwähnt wurde, wurde eine Größe von 512 Byte angenommen. Die anderen Details sind die Anzahl der Zylinder und die Anzahl der Köpfe. Das waren die drei wichtigsten. Daher der Name Zylinderkopf. Dafür gab es auch einen guten Grund. Da auf den sehr frühen Festplattenlaufwerken mit CHS-Adressierung alle diese Parameter manuell im BIOS-Setup-Programm des Systems festgelegt werden mussten. Dies war Teil des Installationsprozesses! Dies war also eine wichtige Information, um sie richtig zu installieren. Mit der Weiterentwicklung der PC-Plattform, einschließlich BIOS-Verbesserungen, Neuerungen bei Laufwerken und Schnittstellen, war es möglich, das Festplattenlaufwerk einfach einzustecken, und das System erkannte es und konfigurierte es automatisch.
Sie haben vielleicht bemerkt, dass ich über diese Datenträger in der Vergangenheitsform schreibe. Das liegt daran, dass sie veraltet sind und (fast) nirgendwo zu finden sind. Außer vielleicht für technische Museen.
Byte-Größen voranstellen
Einige Grundlagen zuerst auf Messungen:
- Eine Binärziffer (Bit) ist die kleinste Maßeinheit in einem Binärcomputer. Es ist entweder eine 1 oder eine 0. (Oder beides in einem Quantencomputer.)
- Ein Bit wird mit einem Kleinbuchstaben b abgekürzt oder als
Bit geschrieben .
- Die nächste Einheit ist ein Byte.
- Ein Byte wird mit einem Großbuchstaben B abgekürzt oder als
Byte oder Byte geschrieben .
- Ein Byte ist genau 8 Bit.
- Die nächste Einheit ist ein Wort und wird normalerweise nur als
Wort geschrieben .
- Die Wortlänge hängt von der Prozessorarchitektur ab. In der Regel sind es 8 Bit, 16 Bit, 32 Bit oder 64 Bit.
- Die nächste Einheit danach ist ein Vielfaches eines Wortes, z. B. ein Doppelwort oder ein Vierfachwort.
- Ein Doppelwort wird als Dword oder Dw abgekürzt , und ein Vierfachwort wird als Qword oder Qw abgekürzt .
Dies sind die Grundmaße, aber Sie werden nur dann auf Worte stoßen, wenn Sie Programmierer sind. Festplattengrößen, Partitionen und Dateien verwenden Bytes. Ein Byte ist das praktischste Maß, mit dem man arbeiten kann. Ein Sektor auf einer Festplatte ist ein Block von Bytes. In der Regel sind dies 512 Bytes, also ein Vielfaches von 2.
2^0 = 1 byte
2^1 = 2 byte
2^2 = 4 byte
2^3 = 8 byte
2^4 = 16 byte
2^5 = 32 byte
2^6 = 64 byte
2^7 = 128 byte
2^8 = 256 byte
2^9 = 512 byte
Diese kleinsten Bytegrößen können leicht nur mit Zahlen ausgedrückt werden. Das 20. Vielfache von 2 ist jedoch 1048576, und das 30. Vielfache ist 1073741824. Wenn dies Bytes darstellt, können wir ein Präfix verwenden, um denselben Wert einfacher auszudrücken. Aus diesem Grund haben wir Präfixe wie Kilo, Mega und Giga. Das Problem ist jedoch, dass dies die SI- Präfixe (Système International) sind, die im metrischen Dezimalmesssystem verwendet werden. Jedes Präfix in diesem System stellt einen Wert dar, der ein Vielfaches von 10 ist. Während ein Binärcomputer eine Basis von 2 verwendet, um Informationen zu messen.
unit 10^0 = 1
kilo 10^3 = 1000
mega 10^6 = 1000000
giga 10^9 = 1000000000
Aus diesem Grund hat die IEC, eine internationale Normungsorganisation, das Konzept der binären Präfixe eingeführt. Die Namen Kilo, Mega, Giga usw. wurden in diesem System geringfügig geändert, um zu berücksichtigen, dass sie für binäre Messungen verwendet werden sollen.
kibi 2^10 = 1024 = 1024^1
mebi 2^20 = 1048576 = 1024^2
gibi 2^30 = 1073741824 = 1024^3
Die Namen sind Verkettungen ihres jeweiligen Namens im SI-System und des Wortes Binär. Zum Beispiel kibi wird gebildet aus ki lo und bi nary.
Wenn ich sage, dass ein Objekt eine Masse von 5000 Gramm hat, kann ich diesen Wert mit einem Präfix von 5 kG (Kilogramm) ausdrücken. Ich teile es durch tausend, um die nachgestellten Nullen zu entfernen. Da der Wert des Präfixes bekannt ist, muss mich eine zweite Person nicht fragen, wie viele Gramm ich beim ersten Mal gemessen habe. Er kehrt den Vorgang einfach um, indem er meine Notation von 5 kg mit tausend multipliziert, um sie in Gramm umzurechnen. Kilo bedeutet tausend, also 5 x 1000 = 5000.
Die ersten 30 Sektoren auf einer Platte sind 15360 Byte, wenn jeder Sektor 512 Byte hat. Um dies einfacher auszudrücken, könnte ich es durch 1000 teilen. Das Ergebnis ist 15,36 Kilobyte oder 15,36 kB. Wenn ich es auf die nächste ganze Zahl runden würde, wären es 15 kB. Wenn sich eine andere Person diese Zahl ansieht, nimmt sie an, dass 15 kB das genaue Maß sind, und multipliziert es mit 1000, um es in Bytes umzuwandeln. Das wären also 15000 Bytes, was nicht richtig ist, da die ursprüngliche Messung 15360 Bytes betrug. Wenn ich dagegen 15360 Byte durch 1024 teilen würde, würde ich genau 15 KiB erhalten! Das ist Kibibyte . Keine Dezimalerweiterung! Da hier "KiB" und nicht "KB" steht, müsste eine andere Person mit 1024 multiplizieren und nicht mit 1000, um den ursprünglichen Wert zu erhalten.
Wenn ein Hersteller 8 GB auf einem Gerät druckt, werden entsprechend Dezimalpräfixe verwendet. Die mit nachgestellten Nullen! 8 GB sind also nicht 8 GiB (Gibibyte) oder 8 x 2 ^ 30, sondern 8 x 10 ^ 9 = 8 000 000 000 Bytes. Windows verwendet jedoch Binärgrößenberechnungen (Zweierpotenzen) mit scheinbaren Dezimalpräfixen (z. B. "GB"). In Windows werden diese 8 000 000 000 Bytes durch 2 ^ 30 (oder 1024 ^ 3) geteilt, um 7,450580597 "GB" (in Wirklichkeit GiB) zu erhalten. Dies wird auf die nächste Hundertstelstelle gerundet, sodass es in Windows als 7,45 "GB" angezeigt wird. Ich zitiere weiterhin "GB", weil Microsoft GiB für diese Bedeutung verwenden sollte, nicht GB. Dies wirbt nur für ein bereits verwirrendes Thema.
Arbeitsbeispiele
Ich werde nun einige Beispiele durchgehen und die Beschriftungsinformationen der Festplatten in den Bildern verwenden. Schauen wir uns zuerst die 500-GB-Festplatte an.
Capacity: 500 GB
LBA: 976773168
976773168 x 512 = 500107862016 bytes
500107862016 / 1024^3 = 465.761741638 ≈ 466 GiB
Das sind also 466 GiB oder 466 GB in Microsoft-Begriffen (und JEDEC). Beachten Sie, dass die Zahl nach der Teilung nicht gerade war. Ich glaube, das liegt daran, dass es mehr Sektoren gibt, als der Benutzer zum Speichern von Daten verwenden kann. Einige Sektoren sind geschützt, andere werden für die erneute Zuordnung verwendet. Einige Sektoren werden im Laufe der Zeit schlecht, daher werden die anderen Sektoren als Reserve verwendet. Das Festplattenlaufwerk markiert und verfolgt die fehlerhaften Sektoren und beendet deren Verwendung.
Wenn Sie nur die Kapazitätsnummer nehmen und in GiB umwandeln, sieht es ungefähr so aus.
500 GB = 500 x 10^9 = 500000000000 byte
500000000000 byte = 500000000000 / 1024^3 = 465.661287308 ≈ GiB
Sie können sehen, dass es eine etwas kleinere Zahl ist, aber es rundet immer noch auf 466 GiB. In genauen Bytes entspricht dies jedoch eher dem tatsächlichen Verbrauch. Auf diese Weise müssen Sie die Sektorgröße nicht kennen. Die genaue Kapazität wird weiterhin anhand der LBA-Nummer und der Sektorgröße berechnet. Das werde ich in den restlichen Beispielen verwenden.
Capacity: 320 GB
LBA: 632672208
632672208 x 512 = 323928170496 bytes
323928170496 / 1024^3 ≈ 302 GiB
Zum Schluss noch eine der CHS-Festplatten. Die Grundidee ist sehr ähnlich. Wenn nicht anders angegeben, wird eine Sektorgröße von 512 Byte angenommen. Ich werde mir die Quantum-Disk ansehen. Sie können die IBM selbst machen. Die Quantenscheibe sagt nichts über ihre Kapazität aus.
C: 2484
H: 16
S: 63
2048 x 16 x 63 x 512 = 1056964608 bytes
1056964608 bytes = 1056964608 / 1024^2 = 1008 MiB
1056964608 bytes = 1056964608 / 1024^3 = 0.984375 ≈ 0.98 GiB
Es geht los! Satte 0,98 GB! Entschuldigung! Ich meinte 0,98 GiB! ;-)
Marketing
Es gibt so etwas wie "garantierte Sektoren". Sie finden dies auf dem Etikett einiger Festplatten oder in deren Datenblatt. Dies ist das Ergebnis des anhaltenden Streits zwischen Benutzern / Verbrauchern und den Anbietern von Speichergeräten. Diese Verwirrung ist auch heute noch vorhanden, im Zeitalter des Cloud-Computing und in einer Welt, in der Solid-State-Festplatten zu einer gängigen Technologie geworden sind und nach und nach alte Festplatten ersetzen.
Ich würde sagen, Marketing hat damit, wenn überhaupt, sehr wenig zu tun. Es ist ein rein mathematisches Problem, und es ist kein Problem mit der Mathematik selbst, sondern mit Menschen. Es ist alles nur eine große Verwirrung, die weitergehen durfte. Zumindest sollte Microsoft binäre Präfixe als KiB, MiB und GiB bezeichnen. Windows ist bis heute das Hauptbetriebssystem auf PCs.
