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Festplattenspeicher Definition & Begriffserklärung

FestplattenspeicherEin Festplattenspeicher ist ein dauerhafter Datenspeicher, der in Computern verwendet wird. Synonyme Begriffe für den Festplattenspeicher sind Festplattenlaufwerk, Hard Disk Drive (HDD) oder einfach nur Festplatte.

Einsatzgebiet und Entwicklung der Festplatte

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Ein Computer dient zur Verarbeitung von Daten. Daher ist es notwendig, dass er Daten lesen und schreiben kann. Zu diesem Zweck benötigt er einen Datenspeicher. Ein Computer verfügt in der Regel über mehrere verschiedene Datenspeicher. Zum einen verfügt er über einen flüchtigen Datenspeicher. Das bedeutet, dass die Daten darauf nur Bestand haben, solange der Computer eingeschaltet ist. Wenn die Stromversorgung unterbrochen ist, werden die Daten gelöscht.

Der flüchtige Datenspeicher wird als Arbeitsspeicher oder RAM (Random Access Memory) bezeichnet. Er arbeitet sehr schnell und wird daher für die Prozesse verwendet, die der Computer im jeweiligen Moment ausführt. Darüber hinaus ist es jedoch notwendig, die endgültigen Ergebnisse der Prozesse so abzuspeichern, sodass sie auch zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwendet werden können. In der Anfangszeit der Computer wurden zu diesem Zweck Lochkarten verwendet. Dabei wurden verschiedene Felder in einer Karte definiert und um die jeweiligen Bits zu markieren wurde entweder ein Loch in das Feld gestanzt, oder es wurde unverändert gelassen. Diese Form der Datenspeicherung war nicht nur sehr umständlich, sie hatte auch eine sehr geringe Speicherkapazität.

Eine erste Weiterentwicklung war die Verwendung von Magnetbändern. Dies erhöhte die Speicherkapazität erheblich. Allerdings waren die Zugriffszeiten sehr hoch, da das Magnetband immer an die Stelle gespult werden musste, an der sich die benötigten Daten befanden. Dieser Vorgang nahm sehr viel Zeit in Anspruch. Der nächste Schritt war die Entwicklung der Festplatte. Das erste Modell kam bereits 1956 auf den Markt und diese Form des Datenspeichers ist bis heute die wichtigste Form des dauerhaften Datenspeichers.

Mit der Entwicklung der Festplatte setzte ein Prozess ein, bei dem bei den dauerhaften Datenspeichern zwischen fest installierten Speichern und Wechseldatenträgern unterschieden wurde. Während die Vorläufer stets aus dem Computer entfernt werden konnten, waren die Festplatten fest in das Gehäuse eingebaut. Um dennoch Daten von einem Gerät auf ein anderes übertragen zu können, wurden neue Wechseldatenträger entwickelt. Zunächst wurden zu diesem Zweck in erster Linie Disketten verwendet, danach wurden optische Datenträger wie die CD oder die DVD immer beliebter.

Parallel entwickelten sich Flash-Datenspeicher, wie beispielsweise der USB-Stick oder die Speicherkarte, die die Daten auf sehr kleinem Raum speichern konnten. Seit einigen Jahren konnte die Festplatte jedoch auch den Markt der Wechseldatenträger erobern. Die Computerindustrie entwickelte externe Festplatten, die über ein eigenes Gehäuse verfügen und über eine externe Schnittstelle an den Computer angeschlossen werden.

Bauweise der Festplatte

Der wichtigste Teil der Festplatte besteht aus magnetisierbaren Scheiben, auf denen die Daten abgelegt werden. Diese sind auf einer Spindel angebracht und können sich um die eigene Achse drehen. Die Anzahl dieser Platten ist unterschiedlich. Werden viele Platten verwendet, erhöht dies die Speicherkapazität, wird nur eine einzelne Platte genutzt, macht dies die Festplatte unempfindlicher gegenüber Bewegungen. Daher sind insbesondere im Bereich der Notebooks und anderer mobiler Anwendungen Festplattenspeicher mit nur einer Magnetplatte beliebt. Auf die Festplatten wird mit einem Schreib-/Lesekopf zugegriffen, der auch oft als Head bezeichnet wird. Dieser ist beweglich angebracht und kann mit einem Motor gesteuert werden, um jeden Teil der Festplatte zu erreichen.

Ein weiteres wichtiges Bauteil ist die Steuerungselektronik. Wenn ein Befehl an die Festplatte ergeht, Daten zu schreiben oder diese abzulesen, enthält der Befehl lediglich den Sektor der Festplatte, auf dem sich die Daten befinden. Die Steuerungselektronik ist dafür verantwortlich, dass dieser Befehl so umgesetzt wird, dass die Schreib-/Leseköpfe sich an die richtige Stelle bewegen und dort die gewünschte Aktion durchführen. Bei älteren Festplatten ist diese Steuerungselektronik jedoch nur in reduziertem Maße vorhanden. Damals wurden die Berechnungen für die Bewegungen der Platten und der Schreib-/Leseköpfe durch einen externen Controller durchgeführt.

Die Bauelemente des Festplattenspeichers sind von einem Gehäuse umgeben, an dessen Ende sich die Schnittstelle für den Anschluss an die CPU befindet. Ältere Festplatten verwendeten hier eine mehrpolige parallele Schnittstelle. Bei modernen Festplatten kommt jedoch immer häufiger eine serielle Schnittstelle zum Einsatz, da so die Daten wesentlich schneller übertragen werden können.

Weitere Entwicklung des Festplattenlaufwerks

Der Festplattenspeicher ist nach wie vor der am häufigsten verwendete dauerhafte Datenspeicher. Die geringen Produktionskosten und die großen Datenmengen, die auf der Festplatte gespeichert werden können, sind dafür verantwortlich. Doch hat das Festplattenlaufwerk auch einige Probleme. Um auf die Daten zugreifen zu können, ist eine mechanische Bewegung notwendig. Diese Bewegung wird zwar innerhalb weniger Millisekunden ausgeführt, doch ist dies für moderne Computer eine recht hohe Zugriffszeit. Es gilt als sehr unwahrscheinlich, dass durch einen weiteren Fortschritt die mechanische Bewegung noch wesentlich beschleunigt werden kann, weshalb dieses Problem wohl bestehen bleibt. Außerdem sind bewegliche Bauteile immer wesentlich anfälliger gegenüber Defekten als rein elektronische Bauteile.

Seit einiger Zeit sind sogenannte SSD-Speicher auf dem Markt, die die Festplatte als dauerhaften internen Datenspeicher ersetzen können. Dies sind rein elektronische Speichermedien, die daher die beschriebenen Probleme nicht aufweisen. Doch ist die Entwicklung noch sehr neu und es gibt noch einige Probleme zu lösen, außerdem sind diese Speicher noch sehr teuer. Im Laufe der Zeit ist es jedoch wahrscheinlich, dass die SSD-Speicher die Festplatte immer weiter verdrängen werden.

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