Festplatte

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Festplatte

Stichpunkte

Allgemein
	Bild nicht gefunden GeÃ¶ffnete Festplatte: drei Magnetscheiben
	Lesekopf
	Mechanik Bild nicht gefunden Schreib-/Lesekopf einer Festplatte Eine Festplatte (engl. hard disk (HD) oder hard disk drive (HDD)) ist ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik
	z
	Auf ihr kÃ¶nnen beliebige Daten
	Anwendungsprogramme oder persÃ¶nliche Dateien (Videos
	Bilder
	Musik
	"Verbergen") 1 Allgemeine technische Daten 1.1 SpeicherkapazitÃ¤t 1.2 BaugrÃ¶ÃŸen 2 Aufbau und Funktion 2.1 Physikalischer Aufbau 2.2 Speichern und Lesen von Daten 2.3 Logischer Aufbau 2.4 Schnittstellen 3 Datensicherheit 3.1 Ausfallrisiken 3.2 Vorbeugende MaÃŸnahmen 3.3 Datenschutz 4 Geschichte 5 Weblinks 6 Siehe auch [Bearbeiten]
	B. das Betriebssystem
	Dokumente) dauerhaft gespeichert werden. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Allgemeine technische Daten
	[Bearbeiten]
SpeicherkapazitÃ¤t
	Das FassungsvermÃ¶gen einer Festplatte wird Ã¼blicherweise in Gigabyte (GB) angegeben. Ein Gigabyte bedeutet hier 1000Â³ = eine Milliarde Byte. In vielen andere Bereichen der Informationstechnologie wird mit Gigabyte <math>1024^{3} = 2^{30}<math> = ca
	lÃ¤uft es darauf hinaus
	07 Milliarden Byte bezeichnet. (Besser ist hier die Konvention Binary Byte.) Durch die absichtliche Verwendung unterschiedlicher MaÃŸeinheiten auf Seiten der Hersteller
	1
	dass es Unstimmigkeiten zwischen der GrÃ¶ÃŸenangabe der Hersteller und der des Betriebssystems kommt. [Bearbeiten]
BaugrÃ¶ÃŸen
	Die physikalische GrÃ¶ÃŸe von Festplatten wird traditionell in Zoll angegeben und ist keine exakte GrÃ¶ÃŸenangabe sondern ein Formfaktor
	7" haben
	So sind beispielsweise 3
	wÃ¤hrend ihre Magnetscheiben einen Durchmesser von etwa 3
	5"-Festplatten 4" (etwa 10Â cm) breit
	85"
	wobei der Trend zu kleineren Festplatten geht
	25" bis 0
	Die zur Zeit verwendeten GrÃ¶ÃŸen reichen von 5
	5"-Formfaktor ist am weitesten verbreitet. 5
	50" tendiert. 3
	die AuÃŸenmaÃŸe sind ca
	Der 3
	25" BaugrÃ¶ÃŸen waren ab 1996/1997 fast nur noch im Serverbereich anzutreffen wo aber seit 2000 der Trend bereits wiederum Richtung 3
	5" BaugrÃ¶ÃŸen werden in Desktop-Computern und Servern verwendet
	25" und seit 2004 sogar Richtung 2
	5" BaugrÃ¶ÃŸen finden Verwendung in Notebooks oder Spezialrechnern
	25 x 100 x 145 mm. 2
	MaÃŸe ca
	8" BaugrÃ¶ÃŸen sind seit 2003 im Einsatz bei Subnotebooks und diversen Industrieanwendungen. 1" BaugrÃ¶ÃŸen sind seit 2002 unter dem Name MicroDrives im Einsatz
	7-10 x 70 x 100. 1
	wo die Zugriffszeiten (der Schwachpunkt von MicroDrives) nicht so kritisch sind. 0
	Die meisten MicroDrives wurden bis Mitte 2004 als "verkleidete" CompactFlash Type-II Speichereinheiten bei digitalen Kamera Anwendungen eingesetzt
	85" BaugrÃ¶ÃŸen sind derzeit (Januar 2005) nur in begrenzten Mengen Ã¼ber die Firma Toshiba verfÃ¼gbar
	welche diese BaugrÃ¶ÃŸe im MÃ¤rz 2004 mit einer KapazitÃ¤t von 4 GigaByte zum erstenmal vorgestellt hat
	Durch die sehr geringe Masse sind diese Platten sehr robust und unempfindlicher gegen ErschÃ¼tterungen und Vibrationen. [Bearbeiten]
Aufbau und Funktion
	[Bearbeiten]
Physikalischer Aufbau
	welche in Arbeitsplatzrechnern oder in PCs fÃ¼r den privaten Gebrauch verwendet werden - momentan zum grÃ¶ÃŸten Teil Platten mit IDE- oder SATA-Schnittstelle - rotieren mit Geschwindigkeiten von 5.400 bis 7.200 Umdrehungen pro Minute
	Eine Festplatte besteht aus folgenden Bauelementen: einer oder mehreren drehbar gelagerten Scheiben einem Antrieb fÃ¼r die Scheibe(n) bewegliche Schreib-/LesekÃ¶pfe (Heads) einem Antrieb fÃ¼r die Schreib-/LesekÃ¶pfe der Steuerelektronik der Schnittstelle zur Verbindung mit dem Computer Festplatten
	Im Bereich der Hochleistungsrechner und Server werden meistens Festplatten mit SCSI-Schnittstelle verwendet
	die in der Regel 10.000 oder 15.000 Umdrehungen pro Minute erreichen
	Bei den 2
	5 Zoll Festplatten
	die hauptsÃ¤chlich in Notebooks zum Einsatz kommen
	liegen die Geschwindigkeiten im Bereich von 4.200 bis 7.200 Umdrehungen pro Minute
	rotierenden Scheiben aus Metall
	Ã¼bereinander liegende
	In dem FestplattengehÃ¤use befinden sich eine oder mehrere
	Sie bestehen meistens aus Aluminium oder Legierungen davon
	In neueren Entwicklungen kommt auch Glas zum Einsatz. Da diese Materialien selbst jedoch keine magnetischen Eigenschaften besitzen
	wird zusÃ¤tzlich eine Eisenoxyd- oder Kobaltschicht von ungefÃ¤hr einem Mikrometer StÃ¤rke aufgetragen
	um mechanische BeschÃ¤digungen zu vermeiden
	Diese wird zusÃ¤tzlich von einer SchutzhÃ¼lle aus Graphit ummantelt
	Bei den beengten VerhÃ¤ltnissen im GehÃ¤use wird bei manchen Modellen auf die Nutzung einer der ScheibenoberflÃ¤chen verzichtet
	in der sie fixiert werden
	in die sogenannte "Landing-Zone"
	So entstehen Festplatten mit einer ungraden Anzahl von Schreib-/LesekÃ¶pfen. Zum Schutz der fÃ¼r Daten benutzten OberflÃ¤chen vor dem Aufsetzen der Schreib-/LesekÃ¶pfe fahren diese
	noch bevor sich beim Ausschalten der Festplatten die Umdrehungsgeschwindigkeit merklich verringert hat
	Diese Park-Position kann sich ausserhalb der Scheiben befinden oder im Innenbereich der Platten
	Die Fixierung geschieht z
	B. Ã¼ber einen kleinen Magneten
	der den Lesekopf festhÃ¤lt
	Das Parken erhÃ¶ht auch die Stossfestigkeit der Festplatten fÃ¼r einen Transport oder Umbau
	Das GehÃ¤use der Festplatte ist staubdicht
	aber nicht luftdicht abgeschlossen: durch eine kleine Ã–ffnung mit einem Filter kann Luft eindringen oder austreten. [Bearbeiten]
Speichern und Lesen von Daten
	die entsprechend ihrer PolaritÃ¤t den Wert 0 oder 1 annehmen
	Das Speichern der Daten auf einer Festplatte erfolgt durch die gezielte Magnetisierung kleinster FlÃ¤chen einer Schicht ferromagnetischen Materials
	im Prinzip ein winziger Elektromagnet
	Der Schreib-/Lesekopf
	polarisiert die einzelnen Sektoren unterschiedlich und speichert so die Daten permanent
	RLL und heute Ã¼blicherweise mit PRML oder EPRML kodiert
	Vor dem Schreiben der Daten werden diese in speziellen Verfahren wie die frÃ¼her Ã¼blichen Verfahren GCR
	MFM
	Ein logisches Bit steht daher nicht mehr physikalisch als magnetsierte oder nicht magnetisierte Einheit auf der PlattenoberflÃ¤che
	so dass die Datendichte steigt
	Durch die Schreibverfahren wird auch eine Kompression erreicht
	Das Auslesen der Daten wird durch Induktion des Magnetfelds der polarisierten FlÃ¤che in der Spule des Schreib-/Lesekopfes erreicht
	bis durch die Rotation der Platte der Sektor unter dem Kopf vorbeigefÃ¼hrt wird
	Sowohl beim Schreiben als auch beim Lesen muÃŸ vor dem Zugriff auf einen bestimmten Sektor der Schreib/Lesekopf der Platte bewegt und anschlieÃŸend abgewartet werden
	Diese mechanisch bedingten VerzÃ¶gerungen liegen heutzutage bei ca
	was nach MaÃŸstÃ¤ben anderer Computerhardware eine kleine Ewigkeit ist
	5-10 ms
	Daraus ergibt sich die extrem hohe Latenzzeit von Festplatten im Vergleich mit RAM
	die noch auf der Ebene der Softwareentwicklung und der Algorithmik berÃ¼cksichtigt werden muÃŸ
	weil dabei der Schreib/Lesekopf nicht neu positioniert werden muÃŸ
	Um eine hohe Performanz zu erreichen muÃŸ eine Festplatten soweit wie mÃ¶glich immer groÃŸe Mengen von Daten in aufeinanderfolgenden Sektoren lesen oder schreiben
	die einzelne Bits speichern
	immer kleiner - bei gleich groÃŸer FlÃ¤che wurde die Datendichte erhÃ¶ht
	indem man mÃ¶glichst viele Operationen im RAM durchfÃ¼hrt und auf der Platte die die Positionierung der Daten auf die Zugriffsmuster abstimmt. Ãœber die Jahre wurden die FlÃ¤chen
	Dies erreicht man
	Das wurde durch kleinere LesekÃ¶pfe ("Giant-Magneto-resistance"-KÃ¶pfe) und besseres TrÃ¤germaterial sowie durch die Optimierung der Schreibverfahren erreicht. en:Giant magnetoresistive effect [Bearbeiten]
Logischer Aufbau
	Die magnetische Schicht der Scheiben ist der eigentliche TrÃ¤ger der Informationen
	wÃ¤hrend die Scheibe rotiert
	Sie wird auf zylindrischen Spuren magnetisch aufgeprÃ¤gt
	meist auch auf beiden Seiten
	Eine Scheibe enthÃ¤lt typischerweise einige tausend solcher Spuren
	Die Summe aller identischen Spuren der einzelnen Platten nennt man Zylinder
	die man Sektoren nennt
	Jede Spur ist in kleine logische Einheiten unterteilt
	Ein typischer Sektor enthÃ¤lt 512 Byte an Information
	Ã¼ber die sichergestellt wird
	dass die Information auch korrekt geschrieben oder gelesen wurde
	Jeder Sektor verfÃ¼gt dabei Ã¼ber Kontrollinformationen (PrÃ¼fsummen)
	dass die wahre Geometrie
	KÃ¶pfen und Zylindern
	also die Anzahl von Sektoren
	die von der Festplatten-Intelligenz verwaltet werden
	Bei modernen Festplatten ist es oft so
	nach auÃŸen nicht mehr sichtbar ist
	Der Computer
	arbeitet dann mit einer virtuellen Festplatte
	der die Festplatte benutzt
	die vÃ¶llig andere Geometriedaten aufweist
	warum z
	Dies erklÃ¤rt
	B. eine Festplatte
	vom Computer mit 255 KÃ¶pfen gesehen wird
	die real nur 4 KÃ¶pfe aufweist
	Ein Grund fÃ¼r solch ein virtuelles Konzept ist
	dass man Begrenzungen von PC-kompatibler Hardware Ã¼berwinden wollte
	Weiterhin kann die Festplatten-Intelligenz durch dieses virtuelle Konzept defekte Sektoren ausblenden
	um dann einen Sektor aus einer Reserve-Spur einzublenden
	als wÃ¤ren alle Sektoren defektfrei und nutzbar
	FÃ¼r den Computer sieht es immer so aus
	Es wird vermutet
	dass besagte Reserve-Spuren ca
	10-20% des auf der Festplatte angegebenen Speicherplatzes ausmachen
	Dieser Speicherplatz lÃ¤sst sich durch spezielle Firmware-Versionen nutzen
	was dann aber logischerweise die Lebensdauer der Festplatte reduzieren kann
	Der Benutzer
	der die Festplatte nutzt
	kann diese partitionieren
	die man als Partitionen bezeichnet
	So kann eine Festplatte in mehrere Bereiche unterteilt werden
	Man kann sie sich als logische Festplatten vorstellen
	die unter einem Windows-Betriebssystem als einzelne Laufwerke erscheinen
	Der Anwender sieht also nur Laufwerke und weiÃŸ dabei nicht
	ob es sich tatsÃ¤chlich jeweils um eine physikalisch getrennte Festplatte handelt oder lediglich um ein logisches Laufwerk auf einer gemeinsamen Festplatte
	Jede Partition wird vom Betriebssystem gewÃ¶hnlich mit einem Dateisystem formatiert
	Hier werden mehrere Sektoren zu BlÃ¶cken zusammengefasst
	die auf die Platte geschrieben werden
	die dann die kleinste logische Einheit fÃ¼r Daten sind
	Das Dateisystem sorgt dafÃ¼r
	dass Daten in Form von Dateien auf die Platte abgelegt werden kÃ¶nnen
	Ein Inhaltsverzeichnis im Dateisystem (File Allocation Table) sorgt dafÃ¼r
	dass Dateien wiedergefunden werden und hierarchisch organisiert abgelegt werden kÃ¶nnen. [Bearbeiten]
Schnittstellen
	EIDE) (Ã¼berwiegend bei PCs) oder SCSI (bei Servern und z.T
	Als Schnittstelle der Festplatte zu anderen Computer-Komponenten werden bisher hauptsÃ¤chlich die parallelen Schnittstellen ATA (IDE
	Workstations) verwendet
	Mit zunehmender Ãœbertragungsgeschwindigkeit ergeben sich hierbei technische Schwierigkeiten
	die fÃ¼r die Ãœbertragungsrate eine obere Grenze setzen (bisher max
	320 MByte/s bei SCSI) und den Aufwand bei der Realisierung erhÃ¶hen. Deshalb wird seit einigen Jahren ein Ãœbergang zu seriellen Schnittstellen angestrebt
	Seit 2002 gewinnt das neue Verfahren Serial ATA (S-ATA oder SATA) an Bedeutung
	Die Vorteile gegenÃ¼ber ATA (zur Abgrenzung nun vermehrt P-ATA oder PATA genannt) sind der hÃ¶here mÃ¶gliche Datendurchsatz und die einfachere Verkabelung
	2005 werden erste Festplatten mit Serial Attached SCSI (SAS) als potentieller Nachfolger von SCSI fÃ¼r den Server- und Storagebereich vorgestellt
	Ã¼ber zwei AnschlÃ¼sse kann der Datenaustausch hier theoretisch mit bis zu 600 MByte/s erfolgen
	hierbei sind jedoch die eingebauten Festplatten selbst mit herkÃ¶mmlichen (meist ATA oder S-SATA) Schnittstellen ausgestattet
	die Signale werden durch eine eigene Elektronik fÃ¼r die nach aussen gefÃ¼hrte Schnittstelle umgesetzt
	Es werden auch universelle Schnittstellen wie FireWire oder USB fÃ¼r den Anschluss externer Festplatten verwendet
	nÃ¤mlich die Kommunikation via Fibre Channel-Interface ist noch leistungsfÃ¤higer und fÃ¼r die Verwendung in Speichernetzwerken (Storage Area Network
	SAN) konzipiert
	Eine weitere Option
	sondern haben herkÃ¶mmliche AnschlÃ¼sse
	Auch hier werden nicht die Festplatten selbst mit Fibre angesprochen
	jedoch unter Verwendung von IP-Netzen. [Bearbeiten]
	Einen konkurrierenden Ansatz verfolgt iSCSI
Datensicherheit
	[Bearbeiten]
Ausfallrisiken
	Zu den typischen Ausfallrisiken gehÃ¶ren: Die AnfÃ¤lligkeit von Festplatten ist besonders bei den neuen
	sehr schnell drehenden Systemen vorwiegend auf thermische Probleme zurÃ¼ckzufÃ¼hren. Beim mechanischen Aufsetzen des Schreib-Lesekopfes (Head-Crash) kann die Festplatte beschÃ¤digt werden
	am Aufsetzen gehindert
	Der Kopf schwebt im Betrieb Ã¼ber der Platte und wird durch ein Luftpolster
	dass durch von der drehenden Scheibe mitgerissene Luft entsteht
	Bei laufendem Betrieb sollte der Computer daher mÃ¶glichst nicht bewegt werden oder ErschÃ¼tterungen ausgesetzt sein. Ã„uÃŸere Magnetfelder kÃ¶nnen die Sektorierung der Festplatte irreversibel zerstÃ¶ren
	Eine LÃ¶schung mit einem magnetischen Wechselfeld macht neuere Festplatten unbrauchbar
	wird bei irreparablen Platten als MTTF (Mean Time Till Failure) bezeichnet
	bevor eine Festplatte ausfÃ¤llt
	Diese Wirkung geht auch von statischen Magnetfeldern (z.Â B. von Permanentmagneten) aus
	wenn sie auf die rotierende Festplatte wirken. Fehler in der Steuerelektronik oder allgemeine Abnutzung fÃ¼hren zu AusfÃ¤llen. Die durchschnittliche Anzahl an Betriebsstunden
	Bei Platten
	die repariert werden kÃ¶nnen
	wird ein MTBF-Wert (Mean Time Between Failure) angegeben. [Bearbeiten]
Vorbeugende MaÃŸnahmen
	eine interne Ãœberwachung der Festplatte auf ZuverlÃ¤ssigkeit
	Als vorbeugende MaÃŸnahmen gegen Datenverlust werden daher hÃ¤ufig folgende MaÃŸnahmen ergriffen: Mehrere Festplatten werden zur Steigerung der Ausfallsicherheit und/oder der Leistung als Stripeset RAID-0 (erhÃ¶hte Geschwindigkeit) oder Mirrorset RAID-1 (erhÃ¶hte Sicherheit durch Spiegelung) oder einer Kombination aus beidem (RAID Level 5 oder hÃ¶her) betrieben. Neuere Festplatten verfÃ¼gen Ã¼ber S.M.A.R.T.
	Der Status kann von auÃŸen abgefragt werden. (Nachteil: S.M.A.R.T. ist kein Standard
	d.Â h
	jeder Hersteller definiert seine Fehlertoleranz selbst
	S.M.A.R.T. ist nur als allgemeines Richtmittel anzusehen.) [Bearbeiten]
Datenschutz
	wird Ã¼blicherweise lediglich im Dateisystem vermerkt
	Soll eine Datei gelÃ¶scht werden
	dass der entsprechende Datenbereich nun frei ist
	Die Daten selbst verbleiben jedoch physisch auf der Festplatte
	bis der entsprechende Bereich mit neuen Daten Ã¼berschrieben wird
	Mit Datenrettungsprogrammen kÃ¶nnen gelÃ¶schte Daten daher oft zumindest zum Teil wiederhergestellt werden
	die beim LÃ¶schen den Datenbereich Ã¼berschreibt
	bieten verschiedene Hersteller Software an
	Um ein sicheres LÃ¶schen von sensiblen Daten zu garantieren
	kann auch der komplette freie Speicher der Festplatte Ã¼berschrieben werden. [Bearbeiten]
	Wurde die Datei bereits gelÃ¶scht ohne die Daten zu Ã¼berschreiben
Geschichte
	1956: IBM stellt das erste magnetische Festplattenlaufwerk vor
	das sich damit befaÃŸte
	Auf 50 Speicherplatten von 61 cm Durchmesser wurde eine KapazitÃ¤t von 5 Megabyte (MB) erreicht. 1973: IBM startet das "Winchester"-Projekt
	einen rotierenden Speicher mit einem fest montierten Medium zu entwickeln
	was einen Lademechanismus Ã¼berflÃ¼ssig machte. 1979: Vorstellung der ersten 8"-Winchester-Laufwerke
	Beim Starten und Stoppen des Mediums sollten die KÃ¶pfe auf dem Medium aufliegen
	Diese waren jedoch sehr schwer und teuer (5 MB kosteten mehr als 5.000 â‚¬); trotzdem stieg der Absatz kontinuierlich. 1980: Verkauf der ersten 5 1/4" Winchester-Laufwerke durch die Firma Seagate Technology mit der Modellbezeichnung ST506 (6 Megabyte KapazitÃ¤t)
	welche alle andere Firmen als neuen Standard im PC Bereich Ã¼bernommen haben
	Diese Modellbezeichnung (ST506) wÃ¼rde auch Ã¼ber viele Jahre hinaus der Name fÃ¼r diese neue angewendete Schnittstelle
	dadurch stieg die Nachfrage nach diesen kompakten Festplatten rasant an. 1986: Spezifikation von SCSI
	eines der ersten standardisierten Protokolle fÃ¼r eine Festplattenschnittstelle 1997: Erster Einsatz des Riesen-Magnetowiderstands (englisch Giant Magnetoresistive Effect (GMR)) bei Festplatten
	Zur gleichen Zeit kam neben dem bereits bestehenden Apple Microcomputern der erste PC von IBM auf den Markt
	dadurch konnte die SpeicherkapazitÃ¤t stark gesteigert werden 2004: 18
	November 400 GB Festplatte von Seagate
	Erste Festplatten mit Native Command Queuing [Bearbeiten]
Weblinks
	Daten auf Festplatten wirklich lÃ¶schen - unter Linux (http://www.wikidorf.de/reintechnisch/Inhalt/FestplattenLoeschen) [Bearbeiten]
Siehe auch
	Partition
	Diskette
	Storage Area Network
	Diskettenlaufwerk
	Umdrehungsgeschwindigkeiten von Laufwerken. bg:Ð¢Ð²ÑŠÑ€Ð´ Ð´Ð¸Ñ?Ðº da:Harddisk en:Hard disk es:Disco duro et:KÃµvaketas fi:Kiintolevy fr:Disque dur fy:FÃªste skiif he:×“×™×¡×§ ×§×©×™×— hr:Tvrdi disk it:Hard disk ja:ãƒ?ãƒ¼ãƒ‰ãƒ‡ã‚£ã‚¹ã‚¯ nl:Harde schijf no:Platelager pl:Twardy dysk pt:Disco rÃgido ru:Ð–Ñ‘Ñ?Ñ‚ÐºÐ¸Ð¹ Ð´Ð¸Ñ?Ðº sv:HÃ¥rddisk zh:ç¡¬ç›˜

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