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Limites de Capacidade dos Discos Rígidos
05/11/2007 às 10h16min por Gabriel Torres em Tutoriais
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Limites da FAT

Nós dissemos que a menor unidade que a controladora do disco rígido consegue acessar é o setor. Quanto a Microsoft criou o DOS, no entanto, eles decidiram que a menor unidade que o sistema operacional poderia acessar não seria o setor, mas sim um grupo de setores que eles chamaram aglomerado (cluster, em inglês)..

O sistema operacional precisa de uma tabela listando quais arquivos estão usando quais setores. O problema de acessar cada setor diretamente é que você precisa de uma tabela longa o suficiente para acomodar todos os setores disponíveis no disco rígido e também deixar uma margem para discos rígidos maiores que poderão ser lançados no futuro. Por exemplo, para nosso disco rígido de 250 GB seria necessária uma lista com 488.397.168 entradas. Mesmo no caso do primeiro disco rígido, lançado em 1983, que tinha apenas 5 MB, listar todos os setores ocuparia muito espaço no disco.

As versões do DOS inferiores à 3.0 usavam um sistema chamado FAT-12, significando uma Tabela de Alocação de Arquivos (a tabela que estamos falando) usando entradas de 12 bits e clusters de 4 KB – isto é, em vez de acessar cada setor diretamente o sistema operacional acessa um grupo de oito setores por vez (4 KB / 512 bytes = 8). Com 12 bits você tem 2^12 entradas na tabela mencionada acima, ou seja, 4.096 entradas. Como cada entrada mapeia um cluster de 4 KB, com o sistema FAT-12 poderíamos ter discos rígidos de até 16 MB (4.096 x 4 KB). Como naquela época os discos rígidos eram de 5 MB e 10 MB, este sistema funcionava muito bem. A propósito, o sistema FAT-12 ainda é usado nos disquetes.

Com o DOS 3.x a Microsoft lançou o sistema FAT-16, que na época usava endereçamento de 14 bits (e não de 16 bits como o nome sugere). Com 14 bits o número de entradas na tabela era de 16.384 e o tamanho de cada cluster era de 2 KB (isto é, cara cluster era um grupo de quatro setores). Fazendo as contas você vai descobrir que com o DOS 3.x o sistema operacional poderia reconhecer discos rígidos de até 32 MB (16.384 x 2 KB).

Com o lançamento do DOS 4.0 a Microsoft expandiu o sistema FAT-16 para usar endereçamento de 16 bits, o que significa que haviam 65.536 entradas na tabela. Ainda usando clusters de 2 KB isto permitia ao sistema operacional a reconhecer discos rígidos de até 128 MB.

Com o DOS 5.0 em vez de aumentar o tamanho da FAT a Microsoft decidiu mexer no tamanho dos clusters. Na época se você formatasse seu disco rígido o sistema operacional escolhia o tamanho do cluster de acordo com a capacidade do seu disco rígido (veja a tabela abaixo). Esta versão do DOS, no entanto, permitia clusters de até 8 KB, permitindo o sistema operacional a reconhecer partições de até 512 MB (65.536 x 8 KB).

Tamanho da Partição

Tamanho do Cluster (FAT-16)

Sistema Operacional

Até 128 MB

2 KB

DOS 5.0 e superiores

De 128 MB até 256 MB

4 KB

DOS 5.0 e superiores

De 256 MB até 512 MB

8 KB

DOS 5.0 e superiores

De 512 MB até 1 GB

16 KB

DOS 6.0 e superiores

De 1 GB até 2 GB

32 KB

DOS 6.0 superiores

De 2 GB até 4 GB

64 KB

Apenas o Windows NT

Finalmente com o DOS 6.0 a Microsoft expandiu a tabela acima para permitir clusters de 16 KB e 32 KB, fazendo com que o sistema operacional reconhecesse discos rígidos de até 2 GB (65.536 x 32 KB). Esta é a versão final do FAT-16 que conhecemos hoje e é o mesmo sistema usado na primeira versão do sistema operacional Windows 95. Portanto o sistema de arquivo FAT-16 ainda hoje tem um limite de 2 GB por partição. Isto significa que se você instalar um disco rígido de 4 GB usando o sistema de arquivo FAT-16 você terá que criar duas partições de 2 GB, ou seja, seu disco rígido teria que ser dividido em uma unidade C: de 2 GB e uma unidade D: de 2 GB.

Só para completar, o Windows NT permitia o uso de partições FAT-16 com clusters de 64 KB (veja na tabela acima), porém esta configuração não é suportada por outros sistemas operacionais; partições formatadas com esta configuração não é reconhecida por outros sistemas operacionais.

A Microsoft poderia continuar indefinidamente aumentando o tamanho do cluster em vez de aumentar o número de posições dentro da tabela de alocação, mas isto resultaria em um problema conhecido como desperdício (slack space). Como a menor unidade no disco rígido que o sistema operacional pode acessar é o cluster (e não o setor) cada arquivo quando armazenado no disco rígido precisa ser do tamanho de um múltiplo exato do tamanho do cluster. Por exemplo, em um disco rígido de 2 GB usando FAT-16 um arquivo de 100 KB ocuparia quatro clusters, ou 128 KB, porque o disco rígido está usando clusters de 32 KB (100 KB / 32 KB = 3.125, um valor quebrado, e por isso ele tem que necessariamente usar quatro clusters). Estes 28 KB extras não são usados para nada, é um espaço desperdiçado. Portanto ao usar clusters grandes, muito espaço no disco rígido é desperdiçado simplesmente porque dentro do disco rígido cada arquivo precisa ter um tamanho que é um múltiplo exato do tamanho do cluster sendo utilizado.

Com o Windows 95 OSR2 (lançado em 1996 e que era uma segunda versão melhorada do Windows 95; também conhecida como Windows 95 B) a Microsoft lançou a FAT-32, que se tornou mais conhecida quanto o Windows 98 foi lançado, dois anos depois. Usando endereçamento de 32 bits ela poderia, pelo menos em teoria, acessar discos com até 2 TB acessando setores diretamente em vez de usar clusters, o que eliminaria o problema do desperdício (slack space). O sistema FAT-32, no entanto, continua usando clusters:

Tamanho da Partição

Tamanho do Cluster (FAT-32)

Até 256 MB

Não disponível

De 256 MB até 8 GB

4 KB

De 8 GB até 16 GB

8 KB

De 16 GB até 32 GB

16 KB

De 32 GB até 2 TB *

32 KB

* Em teoria o FAT-32 suporta partições maiores do que 2 TB – por exemplo, até 128 TB se forem usados clusters de 32 KB (2^32 x 32 KB = 128 TB). Porém, devido a uma limitação no setor de boot do disco rígido, que usa uma variável de 32 bits para numerar os setores físicos presentes do disco rígido, o limite prático do FAT-32 é de 2 TB (2^32 x 512 bytes por setor = 2 TB).

Portanto o problema do desperdício (slack space) ainda existe com o FAT-32.

Este não é o único problema. Até mesmo com o sistema FAT-32 o Windows 95 OSR2 não pode acessar partições maiores do que 32 GB e o Windows 98 não pode acessar partições maiores do que 128 GB. O Windows ME não enfrenta esses problemas.

O Windows NT, 2000 e XP (e provavelmente o Vista) não formata partições FAT-32 maiores do que 32 GB, apesar de eles reconhecerem discos rígidos formatados com FAT-32 dentro do Windows ME com até 2 TB.

Outro problema do sistema FAT-32 é que os arquivos não podem ser maiores do que 4 GB. Com as pessoas atualmente editando vídeos de alta definição e até mesmo usuários neófitos editando e gravando seus próprios DVDs, esta é uma baita limitação.

O sistema FAT-32 permite apenas que cada partição contenha 4.194.304 arquivos. Provavelmente você atingirá essa quantidade e o limite acima de qualquer maneira antes do limite máximo do tamanho da partição de 2 TB.

A solução para esses problemas é usar um sistema de arquivos diferente. Se você é um usuário do Windows o sistema de arquivos mais indicado é o NTFS, que é um sistema de arquivo introduzido pelo Windows NT em 1993 e é suportado nativamente pelos sistemas operacionais Windows NT, 2000, XP, 2003 e Vista. Na verdade este é o sistema de arquivo recomendado se você usa um desses sistemas operacionais. Nós falaremos mais sobre o NTFS na próxima página.

A solução para cada um desses limites explicados nesta página é fazer o upgrade do seu sistema operacional para a versão mais nova.

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