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Festplatten Aufbau Grundlagen und Herstellung Definition & Begriffserklärung

Festplatten AufbauDie Festplatte ist eine Hardwarekomponente in einem Computersystem und kann als zentrales Bauteil bezeichnet werden. Die richtige Benennung für Festplatte ist eigentlich das Festplattenlaufwerk, da die Festplatte nur in einem entsprechend stabilen und kompakten Gehäuse mit einer speziellen technischen Ausstattung kombiniert und nur so funktionstüchtig ist. Die Festplatte ist ein Bauteil, das für die Speicherung von Daten verantwortlich ist, was unter Ausnutzung der magnetischen Beschaffenheit des Datenträgers erfolgt. Aus diesem Grund gehört die Festplatte zu den sogenannten magnetischen Speichermedien und kann sowohl als in- oder zusätzliche externe Variante genutzt werden.

Aufbau der Festplatte – Grundlagen

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Für den Aufbau der Festplatte ist kennzeichnend, dass es sich um kreisrunde, flache Scheiben handelt, die wegen ihrer magnetischen Oberflächeneigenschaft mit Daten beschrieben werden. Außerdem sind diese Daten unter Einsatz der Schreib- und Leseköpfe wieder lesbar. Die Eigenschaften einer Festplatte leiten sich sowohl von deren physischer Beschaffenheit als auch von der Speicherungsmöglichkeit der Daten ab.

Grundsätzlich gelten in eine Rotationsbewegung versetzte, scheibenartige Platten in einfacher oder mehrfacher Ausführung als Basisgerüst einer Festplatte. Um die Scheiben präzise übereinander positionieren zu können, werden diese auf einer Achse übereinander justiert. Um die Scheiben in die rotierende Bewegung zu bringen, bedarf es einem elektrisch betriebenen Motor.

Unmittelbar zuständig für das Beschreiben mit Daten oder das Ablegen der Daten und das Herauslesen der Informationen sind hoch sensible und extrem belastbare Schreib- und Leseköpfe, die in einem speziellen Element gelagert werden. Auch die Schreib-Leseköpfe werden durch einen Elektromotor in Betriebsbereitschaft gebracht. Damit sich die Scheiben der Festpalette nicht aus ihrer Halterung lösen und fast ohne mechanischen Widerstand beweglich sind, sind sie einem als hydrodynamisches Gleitlager bezeichneten Bauelement eingepasst. Der weitere Aufbau der Festplatte besteht aus einer elektronischen Steuereinheit, dem umgebenden Gehäuse und einem auf digitaler Basis arbeitenden Empfänger von Signalen sowie Anschlüssen und einem Speichersegment, das als DDR-RAM bezeichnet wird.

Herstellung

Für die Fertigung der magnetischen Scheiben werden neben Legierungen aus leichtem Aluminium ebenfalls Legierungen aus Magnesium verwendet. Um eine Aufnahme von extrem vielen Daten zu gewährleisten, setzen die Hersteller überwiegend Glasverarbeitungen ein. Für die Magnetisierung der Festplatte sorgen ganz spezielle und aufwendig durchgeführte Beschichtungen, die aus Eisenoxid oder Kobalt hergestellt werden. Die Schichtdicke ist etwa 1mm stark.

Um die Festplatten widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Beschädigungen zu machen, erhalten sie einen Überzug aus einem extrem harten Kohlenstoff. Die Aufnahme und Speicherung von Daten werden so umgesetzt, dass eine gewisse Organisation auf der Festplatte vorgenommen wird.

Diese Struktur als Basis für die Ablage der Daten besteht aus Blöcken und Sektoren sowie Partitionen. Blöcke und Sektoren können jeweils abweichende Datenmengen aufnehmen, was in Byte angegeben wird. Beim Rotieren erfolgt die Ablage der Daten spurenweise. Gleichartige und übereinanderliegende Spuren werden als Zylinder benannt. Blöcke sind wiederum Segmente, die sich auf jeder einzelnen Spur befinden. In jedem Block finden 512Byte Daten Platz.

Ein Auffinden der Daten ist über das Abprüfen der sogenannten Prüfsummen je Block und das Abgleichen der Sektoren möglich. Die Hardware eines Computersystems ist so beschaffen, dass die Sektoren immer nur im Ganzen mit Daten belegt werden. Um die Daten wieder auffinden zu können, vergibt das Festplattensystem sogenannte lineare Sektornummern. Beim Beschreiben der Festplatte sind einige wichtige Schritte erforderlich, die beim Herauslesen der Daten in umgekehrtem Ablauf erfolgen.

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