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HDDの制約 2TBの壁

制限事項

LBAとセクターサイズによる制限

PCアーキテクチャにおいて、HDDのアクセス方式に使われるLBA(Logical Block Addressing)は、HDDの各セクターに番号をつけて管理しています。
一般にはセクターの大きさは512バイトのため、HDDのアクセス可能な最大容量は次の式で算出できます。

セクターの大きさ×LBAでアクセス可能な最大セクター数

LBAは32bit長なので、最大セクター数は約40億(2の32乗)です。これは、512byte × 4G = 2TBとなります。

MBRによる制限

ディスクのパーティション管理方式に使われるMBR(Master Boot Record)は、パーティションの先頭セクター位置とセクター数を32bit長で管理するため、単一のパーティションの大きさが2TBに制約されてしまいます。

ブートディスクの制限

3TB以上のHDDをブートディスクとするには、マザーボードがUEFIに対応する必要があります。

改善

GPTによる改善

GPT(GUID Partition Table)方式は、セクター数を64bit長で表現するので、GPTでアクセス可能な最大容量はセクターの大きさが512byteとして約8ZB(ゼタバイト)となります。

プライマリパーティションは従来のMBRにおける最大4つから、GPTでは最大128に増加しました。
32bit版Windows OSは、GPTディスクをブートディスクとすることができません。

BIOSからGPTディスクの起動

BIOSからは、GPTディスクにあるWindows OSをブートすることが出来ません。UEFI搭載M/Bならば、GPTディスクにあるWindows OSをブートすることが出来ます。

セクターサイズを増やす改善

セクターの大きさを標準の512byteから、4096byteに増やす(通称4Kセクター)ことで、LBA方式でアクセス可能な最大容量が8倍(16TB)になります。
ただしセクターサイズを増やすことで、4KB未満の小さなファイルが多数あるとHDDの使用効率が低下します。