Festplattenlaufwerk

Ein Festplattenlaufwerk (Hard Disc Drive) ist ein Gerät in einem staubdichten Gehäuse, das mehrere unflexible Platten enthält, auf denen Daten magnetisch gespeichert werden können.

Die Platten rotieren mit bis zu 15000 Umdrehungen/Min. Jede Seite der Platte hat einen eigenen Schreib-Lesekopf. Die Schreib-/Leseköpfe tasten gleichzeitig mehrere (im Bild 6) Spuren auf den Plattenseiten ab.

Je nachdem, ob eine 0 oder eine 1 geschrieben werden soll, wird die Magnetschicht an der entsprechenden Stelle in der einen oder anderen Richtung magnetisiert.

Ein Sektor ist die kleinste mögliche Speichereinheit auf einer Festplatte. Ein Sektor enthält normalerweise 512 Datenbits, denen eine Präambel zur Synchronisation des Schreib-Lesevorgangs. Den Daten folgt ein Fehlerkorrekturcode (ECC). Zwischen zwei Sektoren gibt es eine kleine Lücke.

 Ein Cluster ist der kleinste Speicherbereich, der von einem Dateisystem adressiert werden kann.

Kenngrößen von Festplatten:

  • Speicherkapazität Nach der Formatierung ist die Speicherkapazität einer Festplatte nicht mehr in vollem Umfang nutzbar, da für die interne Organisation Daten gespeichert werden. Hersteller geben bei der Angabe der Kapazität meist dezimale Präfixe an, das Betriebssystem rechnet aber meist mit binären Präfixen. Eine 1-Terabyte-Platte wird als 931-Gigabyte-Platte angezeigt.

    • Zonen von Spuren mit unterschiedlicher Anzahl von Sektoren. Bei den älteren Platten bestimmt die maximal mögliche Bitdichte auf der innersten Spur die Anzahl der Sektoren pro Spur. Neuere Festplatten teilen die Spuren in Zonen ein, bei der von innen nach außen die Speicherkapazität steigt. Es können so größere Kapazitäten auf Kosten komplizierterer Steuerelektronik erhalten werden. Abgebildet ist eine Platte mit 5 Zonen, die jeweils mehrere Spuren enthalten.

    • Perpendicular Recording (PMR) Dichteres Packen von Bits durch vertikale Ausrichtung der magnetisierbaren Bereiche. Die maximale Kapazität liegt bei 4TByte.
    • Heliumfüllung Helium als Füllgas vermindert durch die geringere Dichte Strömungseinflüsse, die Platten können dünner sein und dadurch mehr Platten in ein Laufwerk gepackt werden. Die maximale Kapazität liegt bei 15TByte.
    • Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR) Die gezielte Erhitzung einzelner Bereiche reduziert die Magnetfeldstärke und erlaubt somit das dichtere Packen magnetisierbarer Bereiche. Die maximale Kapazität liegt bei 40TByte.
    • Shingle Magnetic Recording (SMR) Platzgewinn durch den Verzicht auf einen Sicherheitsabstand zwischen Spuren und Anordnung mehrerer Spuren zu Bändern. Allerdings überschreibt der Schreibkopf dann auch Nachbarspuren. Die Daten müssen zwischengespeichert und auch neu geschrieben werden.
    • Run Length Limited (RLL) Es werden Gruppen von Bits in einen anderen Code variabler Länge umcodiert, der magnetische Flusswechsel reduziert. Die magnetisierbaren Bereiche können dichter gepackt werden.

  • Zugriffszeit
    Die Zugriffszeit gibt die Geschwindigkeit an, mit der die Festplatte arbeitet. Sie setzt sich zusammen aus der Reaktionszeit der Laufwerkselektronik, der Zeit für die Positionierung der Köpfe, der Latenzzeit, die für einen Schreib-Lesevorgang abgewartet werden muss, der Zeit für den Lesevorgang.

  • Datentransferrate
    Die Datentransferrate bestimmt die für die Datenübertragung notwendige Zeit.