Festplatte, Technik des Speicherns - Lehrer

Festplatte,
Technik des Speicherns
Eberhart 1
Eine Festplatte speichert Daten auf magnetisierten,
kreisrunden, übereinander gestapelten Platten, sowohl auf
der Ober- als auch auf der Unterseite. Über und unter
jeder Seite schwebt ein beweglicher Schreib-/Lesekopf
(S/L-Kopf), der für das Speichern und Lesen der Daten
verantwortlich ist. Eine normale Festplatte besitzt drei oder
auch mehr solcher Platten. Der Plattenstapel und die S/L
Köpfe befinden sich in einem luftdichten Gehäuse. Die
kleinste Verunreinigung würde die Festplatte beschädigen.
Die S/L Köpfe schweben nur 0,3 - 0,5 Mikrometer über der
Magnetschicht. Diese Köpfe dürfen die
Oberfläche nicht berühren.
Eberhart 2
Wie wird eine „0“ oder eine „1“ „geschrieben“?
Die Schreib-/Leseköpfe schreiben die Daten, die sie vom
Festplatten-Controller übermittelt bekommen, auf die
Platten, indem sie die magnetischen Teilchen auf der
Oberfläche der Platten anordnen. Durch die Bewegung
einer Spule über die Disk wird ein magnetisches Feld
induziert, welches die Eisenmoleküle, die sich auf der
Oberfläche der Disk befinden, in die gewünschten
Richtungen ausrichtet. Dabei bilden jeweils zwei Moleküle,
die nebeneinander liegen, ein BIT.
Wenn ein Bit eine „0“ repräsentiert, werden die Moleküle
in die gleiche Richtung polarisiert (dh beide „schauen“ in
die gleiche Richtung). Für eine „1“ werden beide
Moleküle unterschiedlich polarisiert.
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Beispiel: Zahl 11 (dezimal) = 1011 (binär)
= 0
= 1
Eberhart 5
Formatieren, Spuren, Sektoren
Das Formatieren erzeugt einen Plan, der dafür sorgt,
dass das Laufwerk die Daten nach einem bestimmten
System speichert und auffinden kann. Dieser Plan (zB
FAT32) wird im äußersten Sektor (Sektor Null) abgelegt
und unterteilt die Oberfläche des Datenträgers in so
genannte „Sektoren“ und „Spuren“ (=konzentrische
Kreise). Diese Spuren werden von der Außenseite her mit
Null beginnend durchnummeriert. Eine moderne
Festplatte hat einige zehntausend Spuren auf jeder
Plattenseite.
Eine einzelne Datei kann auf hunderte von
Zuordnungseinheiten verteilt sein, die sich sogar auf
mehreren Platten befinden können. Durch den Plan wird
jedes Glied der Kette zur nächsten Zuordnungseinheit
geführt.
Eberhart 6

• Speicherkapazität
Speicherkapazität meint die Datenmenge, die auf einer
Festplatte gespeichert werden kann. Diese wird in
Gigabyte (GB) gemessen. Typische Werte: 40–160 GB.
• Umdrehungsgeschwindigkeit
Die Geschwindigkeit einer Festplatte wird in
Umdrehungen pro Minute (U/min) bzw. rounds per
minute (rpm) gemessen. Je größer dieser Wert, desto
schneller ist ein HD (und desto lauter). Typische Werte:
5.400, 7.200, 10.000 U/min. (7200 U/min = 120 U/sek).
• Mittlere Zugriffszeit
Das ist jene Zeit, die die Festplatte im Schnitt benötigt,
um auf einen bestimmten Sektor zuzugreifen und wird in
Millisekunden gemessen (ms). Typische Werte: 7 – 10
ms.
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Geschichte
• 1956: IBM 350 (erste erhältliche Festplatte)
• „RAMDAC (Random Access Methode of Accounting and
Control) nannte IBM seine erste, tonnenschwere
Festplatte in Schrankgröße, die am 13. September 1956
ausgeliefert wurde. Die wesentliche Innovation: Statt wie
bei einem Magnetband Daten fortlaufend zu speichern,
schrieb die Festplatte Daten gerade dort hin, wo gerade
Platz und der Schreibkopf am nächsten war. Das
beschleunigte den Speichervorgang ungemein.
RAMDAC speicherte 5 Megabyte (!), was heute ca. zwei
Musiktiteln in starker Kompression entspricht (.mp3)
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Fragmentierung
• Fragmentierung = ungünstige Verteilung von
Datenblöcken
• Defragmentierung = Neuordnung von Datenblöcken
fragmentierter Dateien
optimale Zugriffsgeschwindigkeit, Zugriffszeiten
verkürzen sich
• Datei = kein statisches Gebilde, da dauernd Lese-,
Schreibe- und Löschoperationen
• Speicherblöcke freigeben und erneutes Belegen
Speicherblöcke verteilen sich über gesamte Festplatte
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