I filesystem devono memorizzare le dimensioni dei file (in byte o in alcune unità dipendenti dal filesystem come settori o blocchi). Il numero di bit assegnati alla dimensione è solitamente fissato nella pietra quando il filesystem è progettato.
Se consenti troppi bit per la dimensione, fai in modo che ogni file occupi un po 'più di spazio e ogni operazione un po' più lenta. D'altra parte, se consenti troppo pochi bit per le dimensioni, un giorno le persone si lamenteranno perché stanno cercando di archiviare un file da 20EB e il tuo schifoso filesystem non glielo permette.
All'epoca in cui furono progettati i filesystem di cui parli, avere un disco abbastanza grande da raggiungere il limite sembrava fantascienza. (Tranne FAT32, ma l'azienda che l'ha promosso lo intendeva come misura intermedia prima che tutti adottassero il loro nuovo fiammante NTFS, inoltre non sono mai stati molto bravi ad anticipare i crescenti requisiti.)
Un'altra cosa è che fino alla fine del secolo scorso, la maggior parte dell'hardware consumer (e persino server) poteva supportare solo calcoli veloci con valori a 32 bit e i sistemi operativi tendevano a utilizzare valori a 32 bit per la maggior parte delle cose, comprese le dimensioni dei file. 32 bit significa 4 GB, quindi i sistemi operativi tendevano a essere limitati a file da 4 GB indipendentemente dal file system, spesso anche 2 GB perché utilizzavano numeri interi con segno. Al giorno d'oggi qualsiasi sistema operativo desktop o server serio utilizza 64 bit per le dimensioni e gli offset dei file, il che pone il limite a 8EB.
Le strutture di dati su disco sono solitamente il limite. Cerca in che modo questi sistemi operativi formattano i loro dischi e come tengono traccia delle porzioni di file sul disco e capirai perché hanno queste limitazioni. Il filesystem FAT è abbastanza ben documentato on-line (vedi Wikipedia, per esempio) e puoi vedere che la loro scelta di dimensioni intere per alcuni campi della struttura del disco finisce per limitare la dimensione complessiva del file che puoi archiviare con questo formato del disco.