IDE/ATA 하드 디스크의 용량 인식 문제에 대한 정리이다.
2007년 현재는 아무리 큰 용량의 하드 디스크라도, 윈도우즈 OS(대략 2002년 이후에 나온 OS라는 가정)에서
용량을 인식하는 데에 별 문제가 없다.
그러나 1990년대 초부터 시작해서, 2002년 정도 까지 하드 디스크의 용량을 제대로 인식하는 문제는 계속 발생이 되었었다.
이러한 하드 디스크 용량을 제대로 인식하지 못하는 문제가 계속적으로 발생한 이유는,
그 누구도 하드 디스크의 용량이 이렇게 빨리 커질 줄을 아무도 예측을 못했었기 때문이다.
하드 디스크가 나온 초창기(1991년 정도)에는 용량이 20MB 였으나,
2007년 현재는 1 Tera 바이트의 하드 디스크가 나온다. (1테라 바이트= 1M 바이트의 10^6이다. )
하드 디스크의 용량을 제대로 인식하기 위해서는, 하드디스크 자체, BIOS, OS 에서 모두 제대로 인식을 해야 한다.
## HDD의 구조
[ 물리적 하드 디스크 --- Disk Controller ] ------------------------------- [ Disk Adapter---나머지 부품 ]
( 하드 디스크 ) ISA 케이블 ( 마더보드 )
위의 그림은 컴퓨터 내부에서, 왼쪽의 하드 디스크와 오른쪽의 마더보드의 연결 구조도이다.
물리적 하드 디스크의 실제 구조가 어떻게 됐든지 간에,
마더보드(BIOS)는 디스크 콘트롤러가 주는 정보에 따라, 하드 디스크를 인식을 한다.
초창기의 HDD는 CHS방식의 정보만을 마더보드에 주었으나,
그 후 CHS방식과 LBA방식 모두의 정보를 주는 HDD가 나왔고
(BIOS가 CHS만을 지원하면 CHS정보를 주고, BIOS가 LBA도 지원하면 LBA 정보를 주고 LBA모드로 동작 )
지금은, LBA 방식의 정보만을 마더보드에 주는것 같다.
## 초창기의 HDD
HDD는 총 28비트(실린더에 16비트 할당, 헤드에 4비트 할당, 섹터에 8비트 할당)의 정보로 자신의 용량을 알려 줄 수가 있었다.
그러나 BIOS는 HDD와 서로 다르게 발전을 했었으며,
BIOS는 24비트(실린더 10비트, 헤드 8비트, 섹터 6비트(정확히 하면 63개까지))로 하드 디스크 용량을 인식을 할 수가 있었다.
따라서 실린더, 헤드, 섹터 각각에서 HDD와 BIOS가 모두 인식할 수 있는 값만 취하면,
실린더는 10비트 (1024개), 헤드는 4비트(16개), 섹터는 6비트(63개가 된다.)
아래의 표 참조
<table border="1" cellspacing="2" bordercolor="#000000" bordercolorlight="#c0c0c0" cellpadding="4" width="477">
<tbody>
<tr>
<td bgcolor="#808080" width="123">
Standard
</td>
<td bgcolor="#808080" width="62">
Bits For Cylinder Number
</td>
<td bgcolor="#808080" width="65">
Bits for Head Number
</td>
<td bgcolor="#808080" width="66">
Bits for Sector Number
</td>
<td bgcolor="#808080" width="71">
Total Bits for Geometry
</td>
</tr>
<tr>
<td bgcolor="#c0c0c0" width="123">
IDE/ATA
</td>
<td width="62">
16
</td>
<td width="65">
4
</td>
<td width="66">
8
</td>
<td width="71">
28
</td>
</tr>
<tr>
<td bgcolor="#c0c0c0" width="123">
BIOS Int 13h
</td>
<td width="62">
10
</td>
<td width="65">
8
</td>
<td width="66">
6
</td>
<td width="71">
24
</td>
</tr>
<tr>
<td bgcolor="#c0c0c0" width="123">
Combination (Smaller of Each)
</td>
<td width="62">
10
</td>
<td width="65">
4
</td>
<td width="66">
6
</td>
<td width="71">
20
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
따라서, 최대로 인식이 가능한 용량을 보면,
1024 X 16 X 63 X 512 = 528,482,304 바이트. (= 약 504MiB)
참고로, 섹터는 0번이 아니라 1번 부터 번호가 시작한다. 그래서 트랙당 섹터의 갯수는 63이 된다.
한 섹터당 크기는 무조건 512바이트이다.
하드 디스크의 용량을 계산할 때는, 섹터의 갯수가 홀 수이므로, 용량값이 M 바이트(=1024X1024) 단위로 떨어지지
않는다.
DOS에서 하드 디스크를 억세스 하고 싶을 때는,
소프트웨어 인터럽트(명령어로 발생시키는 인터럽트)인 Int 13h로 BIOS를 억세스 하면 된다.
DOS 또는 응용 프로그램에서, DOS interrupt 13h의 매개변수로 실린더, 헤드, 섹터의 값을 넘겨주면,
BIOS는 그 값을 그대로 하드 디스크로 전달을 해서 억세스를 하는 방식이다.
위의 방법으로 인식이 가능한 최대 용량은 504MiB 이다.
그러나 시간이 흐름에 따라, 이 값보다 더 큰 용량의 하드 디스크가 출현을 했으며,
따라서 다음의 방법으로 504MiB보다 더 큰 용량의 하드 디스크를 인식을 할 수가 있었다.
## 504MiB 이상의 하드 디스크 (그러나 7.8 GiB 이하의 하드 디스크)
하드 디스크는 자신의 용량을, 실린더 16비트, 헤드 4비트, 섹터는 63개, 이렇게 이 세가지 값들로 자신의 정보를
BIOS에게 넘겨준다.
그러면 BIOS에서는, 하드 디스크에서 보내 준 실린더의 값을, 10비트 이내의 값으로 표현하기 위해서,
2,4,8,16 값 중의 하나로 실린더 값을 나누고,
이 나눈 값을 하드 디스크가 보내 준 헤드의 값에 곱해 준다.
그러면, 하드 디스크가 알려준 값들(실린더, 헤드)을,
BIOS에서 실린더는 10비트이내로, 헤드는 8비트 이내로 표현이 가능하고, 이 값을 DOS에게 알려준다.
이제 DOS 또는 응용 프로그램에서는 하드 디스크를 억세스 하기 위해서 Int 13h를 사용할 때,
퍼래미터 값으로 실린더는 10비트, 헤드는 8비트, 섹터는 63개 이렇게 이 세가지 값을 BIOS로 넘겨 줄 수 있다.
BIOS에서는 이 값들을 받은 후, 아까 위에서 곱해주고 나눌 때 사용했던 값을 다시 사용하여,
실린더는 나누어주고, 헤드는 곱해주어서 나온 값들을 하드 디스크에 넘겨준다.
이러한 translation 방법을 ECHS(Extended CHS) 방식 또는 Large Mode 이라고 한다.
이 방법을 사용하여 인식할 수 있는 최대 용량은,
1024(10비트) X 256(8비트) X 63 X 512 = 약 7.87 GiB 이다.
그러나 DOS라는 OS의 버그에 의하여, 헤드를 최대 255값 까지만 사용할 수가 있기 때문에 실제로는
1024(10비트) X 255(8비트) X 63 X 512 = 약 7.84 GiB 이다.
## 504MiB 이상의 하드 디스크 중에서, LBA 모드를 지원하는 하드 디스크가 출현을 했다.
LBA 모드란,
하드 디스크가 자신이 지원할 수 있는 최대 용량을 (CHS 값이 아니고) 바이트 값으로만 BIOS에게 넘겨주는 모드를 말한다.
그러면, BIOS는 DOS에게 알려줄 C,H,S 값을 구하기 위해서 아래의 표처럼 계산을 한다.
<table border="1" cellpadding="5" width="633" bgcolor="#c0c0c0" "width: 633px; height: 319px">
<tbody>
<tr>
<th>Capacity X in bytes</th>
<th>Sectors</th>
<th>Heads</th>
<th>Cylinders</th>
</tr>
<tr>
<td align="right">1<X<u><</u> 504 MB</td>
<td align="center">63</td>
<td align="center">16</td>
<td align="center">X/(63*16*512)</td>
</tr>
<tr>
<td align="right">504 MB<X<u><</u>1008 MB</td>
<td align="center">63</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">X/(63*32*512)</td>
</tr>
<tr>
<td align="right">1008 MB<X<u><</u>2016 MB</td>
<td align="center">63</td>
<td align="center">64</td>
<td align="center">X/(63*64*512)</td>
</tr>
<tr>
<td align="right">2016 MB<X<u><</u>4032 MB</td>
<td align="center">63</td>
<td align="center">128</td>
<td align="center">X/(63*128*512)</td>
</tr>
<tr>
<td align="right">4032 MB<X<u><</u>8032.5 MB</td>
<td align="center">63</td>
<td align="center">255*</td>
<td align="center">X/(63*255*512)</td>
</tr>
</tbody>
</table>
Capacity X in bytes : 하드 디스크가 BIOS에게 알려주는, 하드 디스크 자신의 용량(바이트 값으로 넘겨줌)
Sectors, Heads, Cylinders : 주어진 X 값으로 부터, 만들어진 값들이다. 이 값들을 BIOS가 DOS에게 넘겨준다.
따라서 DOS는 장착된 하드 디스크의 C,H,S 값을 알 수가 있게 되는 것이다.
예) 하드디스크가 BIOS에게 자신의 용량이, X = 5,025,646,080 bytes 라고 알려 주었다고 하자.
그러면, 위의 표에서 제일 아래 부분에 해당하므로, 5,025,646,080 / ( 63*255*512 ) = 611
따라서 BIOS는 Cylinder=611, Head=255, Sector per Track = 63의 값을 갖는 하드 디스크가 장착이 되었다고
DOS에게 알려준다.
# DOS가 하드 디스크를 억세스 할 때 :
DOS가 하드 디스크를 억세스 할 때에는, 원하는 주소의 C,H,S 값을 DOS Int 13h를 이용하여, BIOS에게 넘겨준다.
BIOS는 DOS로 부터 받은 C,H,S 값을 하나의 값(단위는 아마도 섹터 단위로 추정(512 바이트 단위))으로 바꾸어서,
하드 디스크에게 전달을 한다.
## 7.84GiB 이상의 하드 디스크 인식
7.8GiB 이상의 하드 디스크를 제대로 인식하려면, 하드디스크, BIOS, OS 가 모두 LBA를 지원해야 한다.
기존의 BIOS의 Int 13h는 C(10비트),H(8비트),S(63)의 값으로는 최대 약7.84GiB가 인식을 할 수 있는 최대 용량이다.
( 1024 X 256 X 63 X 512 = 8,455,716,864 bytes. = 7.875GiB 이다.
그러나 실제로는 DOS가 자체 버그에 의해서 Head값으로 255값 까지만 사용이 가능하므로
1024 X 255 X 63 X 512 = 8,422,686,720 bytes = 약 7.84GiB 이다.)
따라서 7.84GiB 이상의 용량을 가진 HDD를 지원하기 위해서는,
HDD는 LBA 모드로 동작을 해야 하고,
BIOS는 새롭게 만들어진 Int 13h Extensions라는 것을 지원해야 하고,
OS는 Int 13h Extensions 을 사용할 줄 알아야 한다.
위의 조건을 만족하면 7.8GiB 이상의 하드 디스크도 제대로 동작시킬 수 있다.
(참고로 7.8GiB 이상의 하드 디스크는, 부팅할 때 BIOS에게, CHS 값으로 다음의 값을 관행적으로 알려주는 것으로 되어 있다.
Cylinder=16,383 , H=16, Sector=63 )
## 128GiB 이상의 용량을 가진 HDD의 인식 문제 ( 48bit-LBA )
최초에 HDD는 CHS 값으로 총 28비트(C는 16비트,H는4비트,S는 8비트)를 사용하도록 설계가 되어 있었다.
그래서 HDD가 LBA 모드로 전환되었을 때, 28비트를 사용하도록 설계가 되었다.
이에 맞추어서 BIOS와 OS도 28 bit-LBA를 사용하도록 설계가 되었다.
28bit LBA인 경우, 최대로 인식이 가능한 용량은 2^28 * 512 byte = 약 137GB = 128GiB.
따라서 128GiB 보다 더 큰 용량의 하드디스크를 장착하는 경우, 제대로 인식이 안되는 문제가 발생이 된다.
이 문제는 2002년 경에 48bit-LBA를 Win2000과 WinXP의 서비스팩의 업그레이드를 통해서 반영함으로써 해결이 되었다.
(추가로 Win2000의 경우는, 레지스트리값도 직접 바꾸어 주어야 한다.)
따라서 위의 128GiB 이상의 HDD를 인식하는 방법을 위해서, Maxtor에 의해 48 bit LBA (일명 ATA/ATAPI-6)
가 제안이 되어 표준으로 채택이 되었으며,
이 48 bit-LBA를 HDD, BIOS, OS에서 모두 지원을 해야 제대로 동작이 가능하다.
48bit-LBA가 지원할 수 있는 최대 용량은 128 PiB (여기서 P는 peta ) 이다.
( 128PiB = 128 *1024 *1024 *GiB = 약 144 PB이다.)
# WindowsXP 에서 128GiB 이상의 HDD 사용하는 법
당연히 BIOS는 48비트-LBA를 사용할 수 있는 BIOS 이어야 한다.
1. WinXP 가 이미 설치된 PC에, 128GiB 이상의 HDD를 추가로 장착을 할 때
WinXP가 service Pack 1 또는 그 이상의 버전이면, 그냥 장착을 하여 사용하면 된다.
WinXP가 SP1 이전이면, 일단 SP1 또는 그 이상의 버전으로 업그레이드를 한 후, HDD를 장착하여 사용하면 된다.
2. OS가 설치가 되지 않은 PC에서, 128GiB 이상의 HDD에 WinXP를 설치를 할 때
# WinXP가 service Pack 1 또는 그 이상의 버전인 설치CD를 사용하여, WinXP를 설치를 하라.
# WinXP가 SP1 이전인 설치 CD만 있다면, 이 CD를 이용해서 WinXP를 설치를 한다.
아마도 WinXP OS 상에서 파티션을 했었다면, 128GiB 이상을 인식을 할 수 없었기 때문에,
마지막 파티션의 끝 부분이 128GiB 였을 것이다.
이 상태에서 SP1 또는 그 이후의 버전을 설치를 한 후, 파티션 매직등을 이용하여서,
마지막 파티션의 끝 부분의 위치를 HDD 용량의 끝으로 이동을 시키면,
HDD의 나머지 부분도 모두 사용할 수 있게 된다.
출처 : http://www.48bitlba.com/win2k.htm
http://www.seagate.com/support/kb/disc/tp/137gb.pdf
http://help.lockergnome.com/windows2/Hard-Drive-Windows-2000-ftopict484340.html
# Windows2000 에서 128GiB 이상의 HDD 사용하는 법
당연히 BIOS는 48비트-LBA를 사용할 수 있는 BIOS 이어야 한다.
1. OS가 설치가 되지 않은 PC에서, 128GiB 이상의 HDD에 Win2000을 설치를 할 때
(이 때, 장착되어 있는 HDD는 파티션이 되어 있지 않은 HDD이어야 한다.
만일 이미 파티션이 되어 있던 HDD라면, 디스크 유틸리티 프로그램등을 이용해서 파티션을 미리 제거 해야 한다. )
가능하면 Win2000 service Pack 3 또는 그 이상의 버전인 설치CD를 사용하여, Win2000을 설치를 하라.
위의 버전의 OS가 없다면, 그냥 Win2000을 설치하고, 설치후에 SP를 최신 버전으로 업데이트를 하라.
# 위의 두 경우 모두 OS 설치 초기 화면에서, 파티션을 설정하는 부분에서,
파티션을 1개만 설정을 하고, 파티션 사이즈를 128GiB 이하로 설정을 하라.
SP가 최신의 버전으로 업데이트가 되어 있다면, 레지스트리를 다음처럼 설정을 하라.
1. 레지스트리 편집기를 열어서, 아래의 항목을 찾아 선택한다.
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Atapi\Parameters
2. 편집 메뉴에서 값 추가를 누른 후 다음 레지스트리 값을 추가한다.
값 이름: EnableBigLba
데이터 형식: REG_DWORD
값 데이터: 0x1
3. 레지스트리 편집기를 종료한다.
컴퓨터를 재 부팅한 후, 디스크 관리 도구 ( Win2000 자체의 프로그램이든, 또는 파티션 매직이든)를 사용하여,
HDD의 나머지 부분에 대해 추가로 파티션을 설정하면 된다.
( Win2000을 설치시에 생성했던 최초의 파티션의 사이즈를 늘린다면?? 데이터 손실없이 가능할까? 모르겠다. )
2. OS가 이미 설치 되어 있는 PC에서, 128GiB 이상의 HDD를 장착하는 법
Win2000의 서비스팩을 최신으로 업그레이드 한다.
위의 1번의 내용대로, 레지스트리를 수정한다.
그리고 난 후, 128GiB 이상의 용량을 가진 HDD를 장착하면 된다.
======================================================================================================
위의 내용은, HDD의 용량 인식 문제에 있어서, 큰 사건들만 정리한 것이다.
실제로는 아주 많은 문제들이 있어왔다.
예를 들어서, BIOS를 어느 회사에서 언제 만들었냐에 따라서 최대로 인식할 수 있는 HDD의 용량이 달라지기도 했다.
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