セクタとは ハードディスクのデータとセクタ・ブロックの関係

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セクタとハードディスクの関係 セクタのデータサイズ

セクタとは記憶容量の最小単位でありデータ情報を記録する部屋です。
HDDのプラッタにこのセクタの部屋が大量に並んでいると言う事になります。

セクタサイズ
HDDの場合、通常1セクタに512バイトのデータが保存できるようになっています。
デジタルは0と1の世界です。
1バイトは8ビット。
1つのセクタに4096個ものビット情報が収納されていると言う事です。

このセクタサイズを拡張したディスクもあります。
従来のセクタを4倍のセクタサイズに拡張し4096バイトのデータを1つのセクタに記憶できるようにしたHDDがAFTと言うHDDです。
AFTは4Kセクタとも言われます。

従来のHDDセクタとAFT採用のHDDセクタの違い

AFTでは物理的に1セクタ4096バイトになっていますが従来のHDDセクタと互換性を保つために論理的1セクタ512バイトとしてアクセスできるようになっています。
実際に4096バイトある1つのセクタをエミュレーションして擬似的に刻んで4個分のセクタとして動作するようにしたものです。
AFTのHDDでは512eと記載しているものがあります。
これはセクタサイズを512バイトにエミュレーションしてますよと言う意味です。
ですので物理的に1つのセクタが不良セクタで故障すれば4個分のセクタが故障でデータが読めなくなります。
AFTのセクタは一般的にビックセクタ、4K、4096バイトなどと言われます。

HDDのCHSやLBAとセクタの関係

データを読み書きするにはセクタの位置を特定しなければなりません。
ハードディスクにはセクタの記憶位置を特定する為にCHSやLBAと言うアクセス方式が用いられています。
セクタの場所を特定する番地・住所のようなものを決めてデータをやり取りします。
昔のパソコンはCHSでHDDのセクタ位置を指定していましたが今のパソコンはLBA方式でHDDのセクタにアクセスします。
なぜセクタへのアクセス方法が異なるのかはより大容量のHDDが使用できるように変化したためです。
ちなみにCHSのCはシリンダーHはヘッドSはセクタの意味です。
LBAはLogical Block Addressingの略称で論理ブロックアドレスでのアクセス方式です。
全てのセクタに通し番号を割り当てて最初からのセクタ数で位置を特定します。
このように各セクタのデータブロックにちゃんとアクセスできるような方式のもとパソコンでHDDからデータの読み書きをしているわけです。
LBAはCHSでは対応しきれない容量以上のセクタ・容量制限を超えられるよう数多いセクタブロックへアクセス出来るようにした方式です。

不良セクタとHDD故障の関係

プラッタの表面が損傷したり磁気が劣化してデータの読み書きが正常に出来なくなってしまうと不良セクタとかバッドセクタと言います。
パソコンで使用するHDDは不良セクタの発生で故障する事例も多くあります。
正常なセクタでなくなってしまったHDDはパソコンの動作に支障をきたします。
突然パソコンがフリーズしたりWindowsの起動や動作が異常に遅くなったりする場合は不良セクタの存在を疑います。
時に当たり所が悪ければ1つのセクタブロックが読めなくなるだけでもwindowsは起動できなくなります。
これはハードディスクの障害であり故障です。

セクタ数とHDD容量の関係

セクタ数は大容量のハードディスクになればなるほど大量に増えます。
通常一般的な容量に対するセクタ総数は

  • 500GBで976,773,168個
  • 1TBで1,953,525,168個
  • 2TBで3,907,029,168個

と大量のセクタがあります。
1TBのHDDでは20億個ぐらいセクタがあるわけです。
それと同時にLBAの論理ブロックの数でもあります。
LBAのアクセス方式では1つのセクタに1つの番地がつきます。
1セクタ=LBAのブロック1個=512バイトです。
1,953,525,168セクタ数×512バイト=1,000,204,886,016バイト
すなわち容量は1TBです。
これをwindowsで使用するためにはMBRなりGPTなりパーティションを作成してNTFSなりFAT32なりフォーマットして個々のセクタをもっと大きなクラスタと言う単位でまとめて使用します。

セクタとクラスタの関係
個々のデータの部屋をセクタ。
それらセクタを1つのまとまりにしてファイルを保存するために作った部屋がクラスタです。
フォーマット形式・ファイルシステムの上でデータを読み書きするための最小単位がクラスタ(クラスター)です。
クラスタはフォーマット形式やクラスタサイズ(アロケーションユニットサイズ)により様々です。
例えば1クラスタ512バイトとした場合はセクタ1個と同等です。
例えばクラスタサイズが1クラスタ4096バイトとした場合はセクタ8個分です。
windowsではセクタを元に幾つかのクラスタ化したデータ収納部屋を使ってファイルのデータを保存していくと言う事になります。

HDDを使用するにはセクタを元に色々な取り決めがある
このようにHDDはセクタを元にアクセス方式やクラスタなど色々な取り決めの元windowsを使用してデータを読み書きしていると言う事になります。

ですのでこれらの動きの中で物理的に問題が発生すれば、ストレージは認識しているがwindowsが起動出来ないとかパソコンの動作が異常遅いなどの症状が発生して動作不良になってしまいます。
修理する場合はハードディスクを交換する必要があります。

その他セクタを扱うデバイス
ハードディスクだけでなくFDやMOなどの磁気ディスクやCDやDVDなど光学ディスクなどにもセクタは存在します。
そのメディアによりセクタ長も異なります。


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