如今，個人用戶的消費級SSD固態硬碟產品，主流容量已來到TB層級。在筆記型電腦等便攜設備上，SSD已經實現了對傳統機械硬碟的幾乎完全替代，而面向資料中心的企業級SSD，最大容量已做到122TB，遠超尺寸更大的機械硬碟。

但關於SSD的容量如何計算、如何顯示，很多用戶依然存在疑惑，這裡就跟大家集中講一講！

容量為30.72TB的NVMe SSD

1.SSD容量的定義

根據JEDEC固態技術協會)給出的定義，SSD容量指的是用戶可以尋址訪問的容量，即User-Addressable Capacity，通常又被稱為SSD的“容量點”或“用戶容量”，用戶發出的所有讀取、寫入操作均不能超出該容量範圍。

目前，幾乎所有硬碟廠商都以GB或TB作為硬碟的容量單位，如512GB、0.72TB。

－ GB：Gigabyte的簡寫，1GB=10^9字節，512GB=512×10^9字節

－ TB：Terabyte的簡寫，1TB=10^12字節，30.72TB=30720GB=30.72×10^12字節

GB、TB由IEC國際電工協會定義，在IEC60027-2(最新版本為IEC60027-2:2019)規範標準中有詳細說明，而G、T等十進倍數詞頭在國務院制定的法定計量單位中也被認可和使用。

除了GB、TB，形容硬碟容量的單位還可以是MB、PB、EB等，不同單位的換算關係參考上述表格。

在「容量點」、「使用者容量」之外，SSD通常還有用戶無法尋址存取的容量，也就是所謂的「預留空間」Over-Provision，簡稱OP)，用於SSD實現磨損均衡、垃圾回收、存放映射表、替換壞塊等用途。

在相同韌體、硬體的前提下，SSD的預留空間越大，硬碟可以實現的每天全碟寫入次數就越高，4k隨機寫入效能也會越好。

為了讓SSD能夠在市場競爭中提供領先的寫入壽命與效能，不同廠商對預留空間的配置策略存在差異，不過由於它並不包含在用戶容量之內，在此也就不做展開。

2、容量在作業系統中的顯示

目前，所有基於馮諾依曼提出的儲存程式概念設計的計算機，其指令與資料都以二進位形式儲存在記憶體當中，SSD的容量在電腦作業系統中的顯示也是如此。

GiB、TiB同樣由IEC國際電工協會定義，專門用來表示「1024進位」的資料大小，即二進位換算下，SSD所提供的容量。

這項方法也在2008年納入國際標準化組織(ISO)文件當中。

－ GiB：Giga Binary Byte的簡稱，1GiB=2^30字節，1GB約合0.9313GiB

－ TiB：Tera Binary Byte的簡稱，1TiB=2^40字節，1TB約合0.9095TiB

－ KiB、MiB、PiB等，以此類推。

由上可知，標註容量為1TB的SSD(以十進位計算時表示為1000GB)，在作業系統中也就是二進位下為931GiB，在此基礎上扣除EXT4、NTFS等檔案系統帶來的開銷，最終顯示容量會低於931GiB。

計算公式為：(1000×1000×1000)÷(1024×1024×1024)≈0.93132

1000GB×0.93132≈931.32GiB；

不過，也有些硬碟廠商不是1000GB計算的，而是依照1024GB，這時候作業系統最終顯示容量為：

1024GB×0.93132≈953.67GiB；

此外，在大部分作業系統的圖形介面中，GiB也會被顯示為GB而不經過任何換算。

當然，大部分時候無論廠商、經銷商或用戶，都不會刻意用GiB這樣的寫法，而是依然直接寫GB，難免造成更進一步的混亂。

3.SSD容量的識別與計算

SSD上電初始化過程中，主機透過Identify指令識別SSD可尋址的邏輯區塊位址(Logical Block Address，以下簡稱「LBA」)數量以及對應的邏輯區塊大小(Logical Block Size)，經計算得出SSD的容量，也就是使用者可尋址的容量。

4.固態硬碟容量的辨識與計算

4.1、IDEMA LBA1-03標準(LBA數量及SSD容量計算)

目前，國際普遍使用的LBA計算方法和SSD容量計算公式，遵循IDEMA(International Disk Drive Equipmentand Materials Association，國際磁碟設備和材料協會)LBA1-03標準規範。

IDEMA成立於1986年，成員單位包括東芝、日立、三星、西部數據、希捷等儲存產業領導企業，戴爾、惠普等OEM廠商，以及微軟等作業系統供應商。

在過去的幾十年間，透過IDEMA和成員單位的共同努力，為儲存設備的小型化、實現更高的儲存密度、不斷優化的儲存成本等推動產業持續前進做出卓越貢獻。

具體公式如下：

－ 邏輯區塊大小為512位元組：

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

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

－ 邏輯區塊大小為4096位元組：

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

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

其中，97696368、1953504、12212046、244188和50均為常數。

以3.84TB SSD為例：

－ 邏輯區塊大小為512位元組：

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

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

－ 邏輯區塊大小為4096位元組：

LBA數量=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中的公式並不適用於早年間(ATA時代或更早)容量在50GB以下的硬碟。

對於T10PI(Protection Information，保護資訊)的使用，IDEMALBA1-03也做了相關規定：

將硬碟格式化為支援T10PI，會在每個區塊後面添加額外的8個位元組，使邏輯區塊大小變為512+8位元組或4096+8位元組。

但由於這額外的8個位元組並不能夠被使用者使用，而是屬於協定開銷，因此硬碟格式化為支援T10PI之後所能提供給使用者的LBA數量，應和沒有被格式化為支援T10PI的情況保持一致。

憶恆創源PBlaze7 7940 E1.S 15.36TB

4.2、JESD218標準(LBA數量與SSD容量計算)

JESD218規範提出，為實現在同一應用下，SSD和機械硬碟的相容，與IDEMA容量計算方法保持一致，SSD的LBA數量計算方法和容量換算，應遵循以下公式：

－ 邏輯區塊大小為512位元組

LBA數量=21168+1953504×SSD容量(GB)

SSD容量(GB)=(LBA數量–21168)/1953504

－ 邏輯區塊大小為4096位元組

LBA數量=2646+244188×SSD容量(GB)

SSD容量(GB)=(LBA數量–2646)/244188

透過和IDEMA公式對比，可發現JESD218對IDEMA公式中的50GB進行了LBA數量的轉換，兩個公式在計算和結果層面完全相同。

還是以3.84TBSSD為例：

邏輯區塊大小為512位元組

LBA數量=21168+1953504×3840=7501476528

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

邏輯區塊大小為4096字節

LBA數量=2646+244188×3840=937684566

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

不管是LBA1-03，或是JESD218，它們都不會對SSD的預留空間進行統計；而對於PI或DIF的使用，兩者的規定也是完全相同。

4.3、SFF-8447標準(LBA數量計算)

為滿足儲存技術以及硬碟容量的未來發展需求，SNIA(Storage Networking Industry Association，全球網路儲存產業協會)針對8TB以上大容量硬碟、更多類型的邏輯區塊大小以及PI的使用，對IDEMALBA1-03進行了補充，推出SFF-8447規範：

對於目前容量不超過8000GB，邏輯區塊大小512位元組、512+8位元組PI/DIF，以及邏輯區塊大小為4096位元組、4096+8位元組PI/DIF的SSD，其LBA計算方法和IDEMALBA1-03保持一致；

對於容量超過8000GB，邏輯區塊大小為5XX位元組或4XXX位元組的SSD，則引入CEILING、FLOOR函數，計算也會相對複雜。

其中，5XX指512、520、524或528位元組的邏輯區塊大小；4XXX指4096、4160、4192或4224位元組的邏輯區塊大小。

－ 邏輯區塊大小為512字節，不含PI或DIF：

LBA數量=ceiling(SSD容量位元組數/512,2^21)

－ 邏輯區塊大小為520位元組、524位元組或528字節，以及5XX位元組+PI或DIF：

LBA數量=floor[ceiling(SSD容量位元組數/512,2^21)×512/(邏輯區塊位元組數+PI或DIF位元組數)×0.995,2^21]

－ 邏輯區塊大小為4096字節，不含PI或DIF：

LBA數量=ceiling(SSD容量位元組數/4096,2^18)

－ 邏輯區塊大小為4160位元組、4192位元組或4224字節，以及4XXX位元組+PI或DIF：

LBA數量=floor[ceiling(SSD位元組數/4096,2^18)×4096/(邏輯區塊位元組數+PI或DIF位元組數)×0.995,2^18]

0.995是適應性調整因子(Fit Adjustment Factor)，為常數。

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