Festplatten

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Kurzinfo
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Dieser Artikel beinhaltet Themen rund um Software, digitale Medien oder Informatik.

Großaufnahme Festplatte mit Schreib-Lese-Kopf

Eine Festplatte (engl. hard disk (HD) oder hard disk drive (HDD)) ist ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik. Die Magnetschicht ist auf starren, runden, rotierenden Platten aufgebracht, im Gegensatz zur Diskette, die aus einem flexiblen Material besteht.

Speicherkapazität

Das Fassungsvermögen einer Festplatte wird heute üblicherweise in Gigabyte (1GB=1024Mb,1Mb=1024Kb,1Kb=1024B) angegeben.

Vor allem Festplattenhersteller definieren bei der Angabe der Kapazität ein Gigabyte als 1000³ Byte = 10⁹ Byte = 1.000.000.000 Byte, während Computerprogramme ein Gigabyte meist als 1024³ Byte = 2³⁰ Byte = 1.073.741.824 Byte behandeln. Mit den Binärpräfixen (Mebibyte, Gibibyte) versucht man diese Doppeldeutigkeit zu vermeiden.

Aufbau

Eine Festplatte besteht aus folgenden Bauelementen:

• einer oder mehreren drehbar gelagerten Scheiben (englisch Platters)
• einem Antrieb für die Scheibe(n)
• bewegliche Schreib-/Leseköpfe (Heads)
• jeweils ein Lager für die Schreib-/Leseköpfe und die Scheiben
• einem Antrieb für die Schreib-/Leseköpfe
• der Steuerelektronik für Motor- und Kopfsteuerung
• Hochleistungs-DSP für die Schreib/Leseköpfe.
• der Schnittstelle zur Verbindung mit der Hauptplatine (motherboard)
• einem Festplattencache
• ein kleiner Kasten mit einer wiederbeschreibbaren CD, die sich dreht

Speichern und Lesen von Daten

Das Speichern der Daten auf einer Festplatte erfolgt durch die gezielte Magnetisierung kleinster Flächen einer Schicht ferromagnetischen Materials, die entsprechend ihrer Polarität den Wert 0 oder 1 annehmen. Der Schreib-/Lesekopf (Magnetkopf), im Prinzip ein winziger Elektromagnet, polarisiert die einzelnen Sektoren unterschiedlich und speichert so die Daten permanent.

Ausfallrisiken

• Die Anfälligkeit von Festplatten ist besonders bei den neuen, sehr schnell drehenden Systemen vorwiegend auf thermische Probleme zurückzuführen.
• Beim mechanischen Aufsetzen des Schreib-Lesekopfes (Head-Crash) kann die Festplatte beschädigt werden. Der Kopf schwebt im Betrieb über der Platte und wird durch ein Luftpolster, das durch von der drehenden Scheibe mitgerissene Luft entsteht, am Aufsetzen gehindert. Bei laufendem Betrieb sollte der Computer daher möglichst nicht bewegt werden oder Erschütterungen ausgesetzt sein.
• Äußere Magnetfelder können die Sektorierung der Festplatte irreversibel zerstören. Eine Löschung mit einem magnetischen Wechselfeld macht neuere Festplatten unbrauchbar. Diese Wirkung geht auch von statischen Magnetfeldern (z.B. von Permanentmagneten) aus, wenn sie auf die rotierende Festplatte wirken.
• Fehler in der Steuerelektronik oder allgemeine Abnutzung führen zu Ausfällen.

Allgemein sind schnell drehende Server-Festplatten für eine höhere MTTF als typische Desktop-Festplatten ausgelegt, sodass sie theoretisch eine höhere Lebensdauer erwarten lassen. Dauerbetrieb und häufige Zugriffe können jedoch dazu führen, dass sich dies relativiert und die Festplatten nach wenigen Jahren ausgetauscht werden müssen.

Multimedia

Head-Crash

• So sieht es aus
• So hört es sich an

Unterricht

Unterrichtsidee Im Zusammenhang mit der Speicherung von Daten lassen sich nette Parallelen finden, die die gigantische Speicherkapazität eines üblichen PCs demonstrieren. Siehe dazu die folgende Ãœbung.   Ãœbung Berechnen Sie, wie viele Byte ein DIN-A4-Blatt mit getippten Buchstaben aufnehmen kann. Zur Vereinfachung entspreche ein Byte einem Buchstaben. Wie viel Speicherkapazität hat dann ein Papierstapel von 1m Höhe, wenn man das Papier beidseitig bedruckt? Wie groß wäre der Papierstapel, wenn man die ausgeschöpfte Speicherkapazität einer modernen Festplatte auf diese Weise ausdrucken würde? Ein geübter Nutzer schafft mit dem 10-Finger-System etwa 200 Anschläge pro Minute. Wie lange würde er benötigen, um durch reines Abtippen eine Festplatte mit Daten zu füllen? Vergleichen Sie analoge und digitale Speichermedien. Stellen Sie die Vor- und Nachteile einer Festplatte im Vergleich mit anderen Speichermedien zusammen (z.B. Tonband, Diskette, CD oder DVD-RW, RAM, USB-Stick, menschliches Gedächtnis, Notizblock ...) Informieren Sie sich über Zukunftsvisionen bei Festplatten und wagen Sie eine Prognose der zukünftigen Entwicklung.

Linkliste

• Computerhardware: Festplatte
• Innenansichten - wenn der Schraubenzieher ruft
• Ausfallrisiken

Siehe auch

• Webspeicher - Festplatte im Netz
• Grundwissen Computer
• Hardware

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