Als Datenträger dienen in Festplatten-Laufwerken eine oder mehrere nicht wechselbare, gegen Staub und Berührung geschützte, mit magnetisierbarer Oberfläche versehene Speicherscheiben, die Festplatten. Damit keine Verunreinigungen und auch keine Feuchtigkeit die Funktionsweise beeinträchtigen kann, sind alle Komponenten einer Festplatte, die Datenträger, die Schreib-/Leseköpfe und der Antrieb, in einem hermetisch versiegelten Metallgehäuse untergebracht. Diese Bauweise wurde in den Anfangsjahren als Winchester-Laufwerk bezeichnet.

Aufbau einer Festplatte mit mehreren Speicherplatten

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Hat ein Festplatten-Laufwerk mehrere Festplatten, dann sind diese konzentrisch auf einer Achse übereinander angeordnet und werden gleichzeitig von einem Motor angetrieben. Auch die Bewegung der Schreib-/Leseköpfe erfolgt für alle beschichteten Oberflächen synchron. Der Schrittmotor und die Mechanik, die den oder die Zugriffsarme mit den Schreib-/Leseköpfen bewegt, ist ein Aktuator. Um die hohe Präzision in der Positionierung zu erreichen, verwendet man ein Tauchspulensystem mit Lageregelung. Beim Ausschalten des Festplatten-Laufwerkes wird der Zugriffsarm in eine Parkposition gestellt.

5,25"-Festplatten werden mit Drehgeschwindigkeiten von 3.600 U/min, 4.500 U/min, 5.400 U/min, 7.200 U/min, 10.000 U/min und sogar mit 15.000 U/min angetrieben. Neben den 5,25"-Festpatten gibt es die Miniatur-Festplatten mit 3,5", 2,5", 1,8", 1,0" und 0,85" Durchmesser, die in Laptops, Notebooks, Handhelds, Camcoder und MP3-Player eingesetzt werden oder an diese angeschlossen werden können.

Die Datentransferraten von Festplatten-Laufwerken sind abhängig von der Datendichte und der Drehgeschwindigkeit. Höhere Umdrehungsgeschwindigkeiten bewirken höhere Datentransferraten und kürzere Zugriffszeiten. Bei einer 3,5"-Festplatte hat die äußere Spur eine Länge von 28 cm, die innere eine von 11 cm. Da die Datendichte und die Drehzahl konstant sind, sinkt die Datentransferrate je näher der Schreib-/Lesekopf der inneren Spur kommt. Bei der äußeren Spur kann diese bei 90 MB/s liegen, bei der inneren bei etwa 40 MB/s.

Festplattenlaufwerk mit fünf Fetsplatten, Foto: IBAS, Frankreich

Ein anderer Kennwert ist die Zugriffszeit, die von der Positionierung des Schreib-/Lesekopfes abhängt und von der Zeit, die die Festplatte für die Umdrehung benötigt, bis die Daten den Schreib-/Lesekopf erreichen. Diese Zeiten liegen zwischen 10 ms und 15 ms.

Die Speicherkapazität der modernen Harddisks reicht derzeit in den dreistelligen Gigabyte-Bereich von über 100 GB, die Zugriffszeiten liegen im Bereich von 8 ms bis 10 ms.

1"-Miniatur-Fesplattenlaufwerk von Toshiba

Die Verbindung zwischen Festplatten-Laufwerk und Computer erfolgt über eine Festplatten-Schnittstelle, beispielsweise über SCSI, IDE, EIDE oder ATA. SCSI-Festplatten-Laufwerke sind für den Enterprise-Einsatz konzipiert und zeichnen sich gegenüber ATA-Laufwerken, die für Desktop-Anwendungen geeignet sind, durch eine aufwändigere, robustere und zuverlässigere Mechanik aus.

Je nach SCSI-Version werden über das SCSI-Protokoll theoretisch Transferraten zwischen 5 MB/s (SCSI-1) und 40 MB/s, 80 MB/s (Ultra-2-SCSI) und mehr erreicht. Gleiches gilt für den IDE-Bus. Bei dem Protokoll PIO Mode 1 waren es noch 3,33 MB/s, bei Ultra-DMA 2 sind es 66,6 MB/s.

Festplatten-Laufwerke werden in JBOD-Systemen als Massenspeicher eingesetzt.