Festplatte

Festplatten (HD) sind runde, nichtwechselbare Scheiben für die Speicherung von Daten. Sie bestehen aus einer dünnen Aluminiumscheibe, die ein- oder beidseitig mit einer extrem dünnen magnetisierbaren Eisenoxid-Schicht beschichtet ist. In diese magnetisierbare Oberfläche werden Daten eingespeichert, während die Scheiben mit hoher Drehgeschwindigkeit rotieren. Eingebaut sind Festplatten in verkapselten, hermetisch abgeschlossenen Festplattenlaufwerken.


Das Prinzip der Festplattenspeicherung

Bedingt durch das Rotationsprinzip sind die magnetischen Spuren auf den Festplatten in konzentrischen Kreisen angeordnet. Jeder Kreis ist in Sektoren unterteilt, die bei PC-Anwendungen 512 Datenbytes und einige Adress- und Steuerbytes umfassen. Die Spuren sind am äußeren Rand länger und nehmen zur Scheibenmitte hin ab.

Aufbau einer Festplatte mit mehreren Speicherplatten

Aufbau einer Festplatte mit mehreren Speicherplatten

Das Einlesen und Auslesen der Daten aus den Sektoren oder Blöcken erfolgt mit Schreib-/Leseköpfen, die auf einem Luftpolster über der magnetisierten Oberfläche schweben und über den Festplattenarm in Sekunden-Bruchteilen die angegebene Position erreichen. Zur Erhöhung der Speicherkapazität und zur Verringerung der Zugriffszeiten werden mehrere Festplatten übereinander angeordnet, gemeinsam angetrieben und in der Abtastmechanik synchron gesteuert. Alle Sektoren der verschiedenen Platten liegen exakt übereinander, was zu dem Begriff Zylinder geführt hat. Da die verschiedenen Schreib-/Leseköpfe auf den einzelnen Festplatten an die gleiche Stelle positioniert werden, kann man die Daten auf die verschiedenen Platten verteilen, ohne dass Zeitverluste durch Veränderung des Abtaststellung hervorgerufen werden.

Die verschiedenen Festplattenausführungen

Sektoren und Spuren auf einer Festplatte

Sektoren und Spuren auf einer Festplatte

Festplatten haben einen Standarddurchmesser von 5,25". Es gibt kleinere Versionen für mobile Geräte, für Laptops und Notebooks mit 3,5", 2,5", 1,8", 1,0" und 0,85" Durchmesser. Sie rotieren mit Drehgeschwindigkeiten zwischen 3.600 U/min und 15.000 U/min. Die Speicherkapazität der modernen Harddisks reicht derzeit in den einstelligen Terabyte-Bereich (TB), die schnellsten Zugriffszeiten liegen bei einigen wenigen Millisekunden (ms). Eine generelle Erhöhung der Speicherkapazität wurde bereits vor Jahren mit dem Multiple Zone Bit Recording (ZBR) erzielt, bei dem die äußeren Spuren mehr Sektoren umfassen als die inneren. Die Folge war auch eine Änderung der Sektor-Adressierung vom CHS-Verfahren, Cylinder, Head, Sector (CHS), hin zum LBA-Verfahren, Logical Block Addressing (LBA), bei dem die Sektoren von außen nach innen durchnummeriert werden. Eine weitere rasante Erhöhung der Speicherkapazität brachten das Perpendicular Magnetic Recording (PMR) und das Shingle Magnetic Recording (SMR) mit sich. Bei der PMR-Technologie wird das Magnetmaterial auch in der Materialtiefe magnetisiert.

Schreib-/Lesekopf einer Harddisk, Foto: TFH Berlin

Schreib-/Lesekopf einer Harddisk, Foto: TFH Berlin

In den Anfangsjahren um 1958 hatten Festplatten Speicherdichten von etwa 2 kbit/qinch. Die heutigen Magnetplatten verfügen dagegen über Speicherdichten von etwa 500 Gbit/qinch, wobei eine Erhöhung auf etwa 4 Tbit/qinch im Raum steht. Bei der derzeitigen Speicherdichte können 20.000 Spuren und mehr je Inch angeordnet werden.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Festplatte
Englisch: hard disk - HD
Veröffentlicht: 01.09.2015
Wörter: 442
Tags: #Disketten, Festplatten
Links: Adressierung, Bit (binary digit), CHS (cylinder, head, sector), Daten, Festplattenlaufwerk