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Festplatte Funktionsweise Definition & Begriffserklärung

Festplatte FunktionsweiseFestplattenlaufwerke zählen zu den zuverlässigsten Datenspeichern. Sie werden oft auch als HDD beziehungsweise Hard-Disk bezeichnet und zählen zu den magnetischen Speichermedien. Dabei werden die zu speichernden Daten auf einer oder mehrerer magnetischer Plattenoberflächen aufgezeichnet und können anschließend wieder ausgelesen werden. Als sogenannte direktadressierbare Speichermedien erfolgt der Zugriff mit einer sehr hohen Geschwindigkeit.

Funktionsweise einer Festplatte

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Eine Festplatte besitzt zunächst ein staub- und luftdicht verschlossenes Aluguss-Gehäuse, an dem nicht nur der Stromanschluss für den Festplattenmotor integriert ist, sondern auch die Schnittstelle, mit der die Platte über ein Flachbandkabel mit dem Steckplatz auf dem Motherboard des Computers verbunden wird. Im Inneren befinden sich eine oder mehrere magnetisierte Metallscheiben, die sogenannten Platters. Sie sitzen auf einer Spindel, einer Achse, auf die die Platters montiert sind. Ein leistungsstarker Elektromotor sorgt für einen konstanten Antrieb.

Auf einer Seite sind für jede Plattenoberfläche ein beweglicher Schreib-Lesekopf, die sogenannten Heads, montiert. Auch diese sind mit einem Elektromotor ausgestattet und erlauben eine schnelle Positionierung der Heads auf der Magnetoberfläche. Während die ersten Festplatten kugelgelagert waren, sind die neueren Festplatten hydrodynamisch gelagert. Schließlich ist noch eine Steuerelektronik für den Antriebsmotor und für die Schreib-Leseköpfe in der Festplatte enthalten. Größtenteils befindet sich die gesamte Elektronik an der Unterseite des Festplattengehäuses in Form einer Platine.

Die Steuerelektronik bestimmt die richtige Motorumdrehungsgeschwindigkeit und die Steuerung der Schreib-Leseköpfe. Ein digitaler Signalprozessor (DSP) übernimmt die Überwachung des Interfaces, der allgemeinen Steuerung und ist für die gesamte Laufwerksverwaltung zuständig. Entsprechende Schaltungen dienen der Modulation und Demodulation der zu verarbeitenden Signale, die an den Heads übertragen werden. Ein kleiner Festplattencache in der Größe zwischen 2 bis 64 MB erhöht die Performance der Festplatte und beinhaltet auch das Betriebssystem der Platte.

Anschluss einer Festplatte

Generell wird heute zwischen den beiden Anschlussarten IDE / ATA beziehungsweise S-ATA unterschieden. ATA bedeutet Advanced Technology Attachment with Packet Interface und stellt ein Datentransferverfahren zwischen der Schnittstelle der Festplatte und des Computers dar. Da die Technik auch einer IDE-Schnittstelle entspricht, werden beide Bezeichnungen synonym verwendet. Beim Anschluss einer IDE-Festplatte wird über einen Mikroschalter festgelegt, ob die Platte als Laufwerk O oder 1 angeschlossen wird.

Generell können maximal 2 Festplatten an einem IDE-Strang angeschlossen werden. Dabei bildet eine Platte die Master-Festplatte und die zweite die Slave-Festplatte. Da die Motherboards meistens 2 IDE-Ports besitzen, können maximal 4 Festplatten angeschlossen werden. Obwohl immer noch viele IDE-Festplatten ihren Dienst problemlos verrichten, stellt die S-ATA Schnittstelle die heute gebräuchliche Verbindungsart dar. Dank S-ATA sind die heutigen Rechner auch in der Lage, die modernen und schnellen Terabyte-großen Festplatten anzusprechen. Im Übrigen entfällt bei dieser Schnittstelle auch das Setzen eines Jumpers per Mikroschalter, so dass automatisch erkannt wird, welche Platte als 0 oder 1 angeschlossen ist.

Inbetriebnahme einer Festplatte

Moderne Festplatten sind von sich aus schon mit einer sogenannten Low-Level-Formatierung versehen. Hierbei wird die Platte physikalisch in Spuren und Sektoren eingeteilt. Unter MSDOS mussten die ersten Festplatten noch manuell über den Befehl fdisk / mbr in dieser Weise vorbereitet werden. Grund einer Low-Level-Formatierung ist, dass die herstellungsbedingten fehlerhaften Sektoren auf einer Platte markiert werden und somit nicht vom Dateisystem genutzt werden können. Vor der Inbetriebnahme einer Festplatte ist die Partitionierung der zunächst wichtigste Schritt. Dabei stellt eine Partition einen zusammenhängenden Speicherbereich auf dem Datenträger dar.

Ein Betriebssystem behandelt eine Partition als ein physisches und logisches Laufwerk und vergibt für jede Partition einen eigenen Laufwerksbuchstaben. Große Festplatten können hierüber sinnvoll aufgeteilt werden. Mithilfe des Programms FDisk kann der Anwender schrittweise seine Festplatte in einen lauffähigen Datenträger verwandeln. Hierbei wird auch angegeben, von welcher Partition später das Betriebssystem gebootet werden soll. Es können auch erweiterte Partitionen erstellt werden, die ebenfalls als logische Laufwerke angesprochen werden können. Nach einer Partitionierung muss jedes Laufwerk auf der Festplatte separat formatiert werden. Erst danach ist die Partition einsatzbereit.

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