【终于搞懂了！1TB SSD为何只有931GB？教你揭秘SSD容量迷思】

SSD容量迷思揭秘：1TB SSD为何只有931GB？揭秘让你惊叹的内幕！

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　　 如今，面向个人用户的消费级SSD固态硬盘产品，目前主流容量已经达到了TB级别。

　　 在便携设备如笔记本电脑上，固态硬盘（SSD）已经几乎完全取代了传统的机械硬盘。而在企业级领域，针对数据中心使用的SSD，最大容量已达到122TB，这一数值远远超过了那些体积更大的机械硬盘所能达到的最大容量。

　　 不过关于SSD的容量计算方法和显示方式，许多用户仍然感到困惑，这里就为大家详细解释一下！

　　 容量为30.72TB的NVMe SSD

　　 1、SSD容量的定义

　　 根据JEDEC固态技术协会的定义，SSD容量是指用户能够访问的存储空间，也就是用户可寻址容量，通常也被称作SSD的“容量点”或“用户容量”。用户的任何读取和写入操作都必须在这个容量范围内进行。

　　 目前，几乎所有硬盘制造商都以GB或TB作为硬盘的容量单位，例如512GB、0.72TB。

　　 － GB：Gigabyte的简写，1GB=10^9字节，512GB=512×10^9字节

　　 － TB：Terabyte的简写，1TB=10^12字节，30.72TB=30720GB=30.72×10^12字节

　　 GB、TB（太字节）由IEC国际电工协会定义，在IEC 60027-2（最新版本为IEC 60027-2:2019）规范标准中有详细说明。G、T等十进倍数词头不仅在国际上有明确的标准，在我国也得到了国务院的认可，成为法定计量单位的一部分。这些标准化的词头不仅方便了全球范围内的技术交流与合作，同时也确保了不同国家和地区在使用这些单位时的一致性和准确性。这表明在全球化日益加深的今天，国际标准在我国的应用越来越广泛，这对于促进科技发展、提高行业标准具有重要意义。 这样的规定既体现了我国对国际标准的尊重与采纳，也是我国科技进步的一个标志。随着信息技术的发展，对于数据存储和传输的需求不断增加，这些标准化的词头能够帮助我们更好地理解和应用这些新技术。同时，这也提醒我们在日常生活中应更加关注国际标准的应用，以便于更好地融入全球化的趋势中。

　　 除了GB、TB，用于描述硬盘容量的单位还有MB、PB、EB等，不同单位之间的换算关系可以参照前述的相关信息。

　　 在“容量点”、“用户容量”之外，SSD通常还存在用户无法寻址访问的容量，也就是所谓的“预留空间”Over-Provision，简称OP)，用于SSD实现磨损均衡、垃圾回收、存放映射表、替换坏块等用途。

　　 相同固件、硬件的前提下，SSD的预留空间越大，硬盘可以实现的每天全盘写入次数就越高，4k随机写入性能也会越好。

　　 为了让SSD能够在市场竞争中提供领先的写入寿命与性能，不同厂家对预留空间的配置策略存在差异，不过由于它并不包含在用户容量之内，在此也就不做展开。

　　 2、容量在操作系统中的显示

　　 目前，所有遵循冯·诺依曼存储程序概念设计的计算机，其指令和数据均以二进制形式存储在存储器中，这同样适用于SSD的容量，在计算机操作系统中也以相同的二进制形式进行显示。

　　 GiB、TiB同样由IEC国际电工协会定义，专门用来表示“1024进位”的数据大小，即二进制换算下，SSD所提供的容量。

　　 这一方法也在2008年被纳入国际标准化组织(ISO)文件当中。

　　 － GiB：Giga Binary Byte的简写，1GiB=2^30字节，1GB约合0.9313GiB

　　 － TiB：Tera Binary Byte的简写，1TiB=2^40字节，1TB约合0.9095TiB

　　 － KiB、MiB、PiB等，以此类推。

　　 由上可知，标注容量为1TB的SSD（在十进制计算时表示为1000GB），在操作系统中的二进制表示下约为931GiB。在此基础上扣除EXT4、NTFS等文件系统所带来的开销，实际显示的可用容量将会小于931GiB。

　　 计算公式为：(1000×1000×1000)÷(1024×1024×1024)≈0.93132

　　 1000GB×0.93132≈931.32GiB；

　　 不过，也有些硬盘厂商不是按照1000GB来计算硬盘容量的，而是按照1024GB的标准。这时候操作系统最终显示的容量会略低于购买时看到的标称容量，因为操作系统通常采用1000进制（即每GB为1000兆字节）来衡量存储设备，而硬盘厂商则可能使用1024进制（即每GB为1024兆字节）。这种差异虽然不大，但对于追求精确度的用户来说，可能会感到一些不满。 这种现象反映了技术标准与市场宣传之间的微妙平衡。一方面，厂商希望消费者看到的标称容量尽可能大，以吸引更多的购买兴趣；另一方面，操作系统制造商遵循行业通行的测量方式，这在一定程度上保证了不同品牌产品之间的一致性和可比性。对于普通用户而言，这种细微的差别可能并不会显著影响日常使用体验，但了解背后的原理有助于做出更加明智的选择。

　　 1024GB×0.93132≈953.67GiB；

　　 此外，在大多数操作系统的图形界面中，GiB通常会被直接显示为GB，而不进行任何换算。

　　 当然，大部分时候无论厂商、经销商还是用户，都不会刻意用GiB这样的写法，而是依然直接写作GB，难免造成更进一步的混乱。

　　 3、SSD容量的识别和计算

　　 在SSD上电初始化过程中，主机通过Identify命令来识别SSD可寻址的逻辑区块地址（LBA）数量以及对应的逻辑区块大小（LogicalBlockSize），经过计算可以得知SSD的实际容量，即用户能够访问的存储空间大小。 这一过程不仅展示了现代存储技术的精确性和高效性，同时也揭示了SSD在设计时对于用户体验的高度重视。通过这种精确的容量识别机制，用户可以更准确地了解和管理自己的存储资源。此外，这也意味着SSD制造商需要在产品设计阶段就确保其能够提供与标称值相符的存储容量，从而赢得用户的信任和支持。随着技术的进步，我们有理由期待未来SSD在性能和可靠性方面会有更大的提升。

　　 4、固态硬盘容量的识别和计算

　　 4.1、IDEMA LBA1-03标准(LBA数量和SSD容量计算)

　　 目前，国际普遍采用的LBA（逻辑块寻址）计算方法以及SSD容量计算公式，均遵循IDEMA（国际磁盘设备和材料协会）发布的LBA1-03标准规范。

　　 IDEMA（国际数字电子协会）于1986年成立，汇集了东芝、日立、三星、西部数据、希捷等存储行业的领头羊，同时也吸引了如戴尔、惠普这样的OEM制造商，以及微软等操作系统提供商的加入。这个组织的存在不仅促进了存储技术的发展与创新，也为不同领域的科技巨头提供了一个合作交流的平台。通过这样的合作，我们可以期待看到更多的技术创新，以及在提高数据存储效率和可靠性方面的进步。此外，这种跨行业的合作模式也可能会成为其他技术领域效仿的对象，推动整个科技产业向前发展。

　　 在过去几十年间，通过IDEMA及其成员单位的共同努力，为存储设备的小型化、提高存储密度、不断优化存储成本等方面做出了卓越贡献，从而推动了整个行业持续进步。

　　 具体公式如下：

　　 － 逻辑区块大小为512字节：

　　 LBA数量=97696368+1953504×(SSD容量(GB)-50.0)

　　 SSD容量(GB)=(LBA数量-97696368)/1953504+50.0

　　 － 逻辑区块大小为4096字节：

　　 LBA数量=12212046+244188×(SSD容量(GB)–50.0)

　　 SSD容量(GB)=(LBA数量–12212046)/244188+50.0

　　 其中，97696368、1953504、12212046、244188和50均为常数。

　　 以3.84TB SSD为例：

　　 － 逻辑区块大小为512字节：

　　 LBA数量=97696368+1953504×(3840-50.0)=7501476528

　　 SSD容量(GB)=(7501476528-97696368)/1953504+50.0=3840GB

　　 － 逻辑区块大小为4096字节：

　　 LBA数量=12212046+244188×(3840–50.0)=937684566

　　 SSD容量(GB)=(937684566–12212046)/244188+50.0=3840GB=3.84TB

　　 需要指出的是，LBA1-03中的公式并不适用于早年间（ATA时代或更早）容量在50GB以下的硬盘。随着技术的不断进步，我们看到硬盘容量在过去几十年里实现了飞跃式的发展。从最初的几十GB到现在的TB乃至PB级别，这种变化不仅反映了存储技术的巨大进步，也体现了用户对更大存储空间日益增长的需求。这背后不仅仅是技术上的突破，还有市场需求推动下产业界不断探索与创新的结果。面对如此快速的技术迭代，我们不禁思考，未来的存储技术会发展到何种程度？是否还会有新的标准和技术规范来适应更大容量的存储需求？ 通过这段修改后的文字，我们可以看到虽然主体内容没有改变，但增加了一些对于技术进步和市场发展的思考，使原文更加丰富和具有深度。

　　 对于T10PI(Protection Information，保护信息)的使用，IDEMALBA1-03也做了相关规定：

　　 将硬盘格式化以支持T10PI技术时，会在每个区块之后附加额外的8个字节，从而使得逻辑区块大小变为5128字节或40968字节。

　　 但由于这额外的8个字节并不能够被用户使用，而是属于协议开销，因此硬盘格式化为支持T10PI之后所能提供给用户的LBA数量，应和没有被格式化为支持T10PI的情况保持一致。

　　 忆恒创源PBlaze7 7940 E1.S 15.36TB

　　 4.2、JESD218标准(LBA数量和SSD容量计算)

　　 JESD218规范指出，为了确保在同一应用环境下，SSD（固态硬盘）与机械硬盘能够实现兼容，需要在容量计算方法上与IDEMA（国际磁盘驱动器设备与材料协会）保持一致。因此，SSD的逻辑块地址（LBA）数量计算及容量换算应遵循特定公式。 从技术规范的角度来看，这一调整体现了存储行业对于不同存储介质间互操作性的重视。通过统一容量计算标准，不仅简化了设备间的集成流程，还提升了系统设计的灵活性。这对于推动混合存储解决方案的应用具有重要意义，使得用户可以在不影响现有硬件配置的情况下，灵活选择最适合其需求的存储介质组合。同时，这也反映了存储技术不断进步的趋势，以及业界致力于提高用户体验的努力。

　　 － 逻辑区块大小为512字节

　　 LBA数量=21168+1953504×SSD容量(GB)

　　 SSD容量(GB)=(LBA数量–21168)/1953504

　　 － 逻辑区块大小为4096字节

　　 LBA数量=2646+244188×SSD容量(GB)

　　 SSD容量(GB)=(LBA数量–2646)/244188

　　 通过与IDEMA公式的对比，可以发现JESD218在IDEMA公式中的50GB部分进行了逻辑块地址（LBA）数量的转换，两个公式在计算方法和最终结果上完全一致。

　　 还是以3.84TBSSD为例：

　　 逻辑区块大小为512字节

　　 LBA数量=21168+1953504×3840=7501476528

　　 SSD容量(GB)=(7501476528–21168)/1953504=3840GB=3.84TB

　　 逻辑区块大小为4096字节

　　 LBA数量=2646+244188×3840=937684566

　　 SSD容量(GB)=(937684566–2646)/244188=3840GB=3.84TB

　　 无论是LBA1-03，还是JESD218，这两种规范都不会对SSD的预留空间进行统计；而对于PI（Data Integrity Field）或DIF（Data Integrity Feature）的使用，两者的规定也是完全一致。 从技术角度来看，LBA1-03与JESD218这两种标准在管理SSD预留空间方面都显得有些力不从心。而在数据保护机制上，无论是PI还是DIF，虽然都提供了有效的手段来确保数据完整性，但在实际应用中，这些机制是否得到了充分的利用和实施，仍需进一步观察。特别是在当前数据安全日益受到重视的背景下，如何更有效地利用这些标准中的数据保护功能，成为了一个值得关注的问题。此外，随着存储技术的不断发展，未来是否会出现更加全面的标准，以更好地兼顾预留空间管理和数据保护，也值得行业内外人士共同探讨。

　　 4.3、SFF-8447标准(LBA数量计算)

　　 为适应存储技术及硬盘容量的持续发展需求，SNIA（全球网络存储工业协会）在原有IDEMALBA1-03的基础上，针对8TB以上的大容量硬盘、多种逻辑区块大小以及PI（保护信息）的应用，推出了SFF-8447规范。 这一新规范的发布，标志着存储行业正积极应对日益增长的数据量与复杂度带来的挑战。随着大数据、云计算等技术的普及，企业对于存储设备的需求已不再局限于简单的容量扩充，更需要在数据安全、管理效率等方面有显著提升。SFF-8447规范的出台，不仅为大容量硬盘提供了标准化接口，还通过引入更多的逻辑区块大小选择，使得不同应用场景下的数据读写效率得以优化，同时强化了数据完整性保护措施。这无疑为未来存储解决方案的发展指明了方向，有助于推动整个行业的技术进步与创新。

　　 对于当前容量不超过8000GB的SSD，如果其逻辑区块大小分别为512字节、5128字节PI/DIF，以及4096字节、40968字节PI/DIF，那么它们的LBA（逻辑块地址）计算方法与IDEMALBA1-03的标准保持一致；

　　 对于容量超过8000GB且逻辑区块大小为5XX字节或4XXX字节的SSD，使用CEILING和FLOOR函数进行计算时，过程会变得相对复杂。

　　 其中，5XX指的是512、520、524或528字节的逻辑区块大小；4XXX则代表4096、4160、4192或4224字节的逻辑区块大小。这种对逻辑区块大小的划分方式，在现代数据存储技术中扮演着重要角色。这些不同的区块大小不仅影响到存储设备的性能，还关系到数据管理的效率与成本。例如，对于需要频繁进行小文件读写的系统来说，选择较小的5XX区块可能更为合适，因为这可以减少寻址开销，提高系统的响应速度。而4XXX类较大的区块大小，则更适合于处理大文件或视频流媒体等场景，因为这样可以减少碎片化，优化存储空间利用率。 从技术角度看，合理选择逻辑区块大小能够显著提升存储系统的整体效能。然而，这也要求用户根据具体的应用场景和需求来做出明智的选择。随着技术的发展，未来的存储解决方案可能会更加灵活地调整这些参数，以适应不同应用场景的需求，从而在性能与成本之间找到最佳平衡点。

　　 － 逻辑区块大小为512字节，不含PI或DIF：

　　 LBA数量=ceiling(SSD容量字节数/512,2^21)

　　 － 逻辑区块大小为520字节、524字节或528字节，以及5XX字节+PI或DIF：

　　 LBA数量=floor[ceiling(SSD容量字节数/512,2^21)×512/(逻辑区块字节数+PI或DIF字节数)×0.995,2^21]

　　 － 逻辑区块大小为4096字节，不含PI或DIF：

　　 LBA数量=ceiling(SSD容量字节数/4096,2^18)

　　 － 逻辑区块大小为4160字节、4192字节或4224字节，以及4XXX字节+PI或DIF：

　　 LBA数量=floor[ceiling(SSD字节数/4096,2^18)×4096/(逻辑区块字节数+PI或DIF字节数)×0.995,2^18]

　　 0.995是适应性调整因子(Fit Adjustment Factor)，为常数。

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