Die
Funktion von mechanischen Festplatten ist ungefähr die
gleiche, wie bei einer Tonbandkassette, einem VHS Videoband
oder einer Diskette. Eine magnetisierbare Schicht wird auf
einem Trägermedium aufgebracht und an kleinen, empfindlichen
Spulen vorbeigeführt. Will man etwas auf die Magnetschicht
schreiben, erzeugt die Spule ein magnetisches Feld und
magnetisiert damit die auf dem Trägermedium aufgebrachten
"Magnetpartikel".
Um die genaue Position der zu schreibenden oder zu lesenden Daten bestimmen zu können, wird die Festplatte schon beim Hersteller in logische Bereiche
aufgeteilt. Dies nennt man Low-Level-Format. Ähnlich dem
Spiel Schiffe versenken oder Schach wird auf der Festplatte
ein logisches Koordinatensystem angelegt das aus
SPUREN und
SEKTOREN
besteht.
Die Nummerierung der Spuren beginnt am Außenrand mit der Bezeichnung Null.
Die Spur Null enthält wichtige Daten für die Verwaltung und
Ansteuerung der Festplatte. Die Sektoren werden ab 1 Nummeriert. So kann bestimmt werden, dass sich Daten im Sektor
5 auf der Spur 2 befinden, oder an diese Position geschrieben werden sollen.
Der Schreib-, Lesekopf kann nun die benötigte Position ansteuern
und dort Daten auslesen oder schreiben.
Die Magnetscheiben
(dies können eine oder mehrere sein) heute gebräuchlicher Festplatten sind beidseitig mit einem magnetisierbaren Material beschichtet und haben einige 1000
SPUREN pro Seite und diese wiederum sind in mehrere
SEKTOREN unterteilt.
Alle Scheiben sind auf einer Spindel fest miteinander verbundenen
und drehen sich daher gleichzeitig und gleich
schnell. Alle Spuren, die sich im gleichen Abstand
von der Spindel (also übereinander) befinden, nennt
man Zylinder.
Ebenso wie die einzelnen Platten fest miteinander verbunden sind und sich dadurch immer gleich bewegen, sind auch alle Schreib-, Lesearme fest miteinander verbunden und bewegen sich immer gleich über die einzelnen Zylinder
und Spuren. Die Zählung beginnt bei Kopf Null. Je
nach dem welchen
Kopf die
Elektronik anspricht, befindet man sich auf der
entsprechenden Magnetscheibe auf der Ober- oder
Unterseite. An der gewünschten Stelle wird nun der entsprechende Kopf auf "lesen" zum auslesen oder "schreiben" zum Speichern geschaltet. Mit den Angaben
KOPF |
SPUR |
SEKTOR kann man nun jedem Bereich eine Adresse zuweisen unter der Daten "wohnen", abgerufen und geschrieben werden können.
Diese Aufteilung nennt man
Formatierung.
Beim Schreiben erzeugt eine winzige Magnetspule ein Magnetfeld und
magnetisiert die Teilchen der Magnetschicht der
Platte.
Nord oder Süd. Dies ist gleichbedeutend mit Null und Eins...
der Binärcode
Beim Auslesen geschieht das genaue Gegenteil. Das Magnetfeld
der Schicht hat eine Wirkung auf den Lesekopf und genau wie bei einem Dynamo am Fahrrad, induziert dieses Magnetfeld im Lesekopf eine Spannung, die
ab einer bestimmten Stärke als 1, anderen Falls als 0 erkannt wird.
Die kleinste
Informationseinheit auf einem PC und
einer Festplatte ist ein Bit. Dieses
kann magnetisiert sein oder nicht.
Sprich
EINS
oder
NULL
sein. In unserem Beispiel haben wir bei
der
Formatierungeine Sektor-größe von 512
Byte gewählt.
Alle Zeichen
und Buchstaben haben wie beim
Morsealphabet eine eigene Kombination
dieser gesetzten oder nicht gesetzten
Bit's
Man braucht 8
Stück, die Man als Gruppe
Byte nennt, um ein Zeichen darzustellen.
Bei 512 Byte bekommt man also 512
Buchstaben oder Zeichen pro Sektor
unter.
>> Dies ist zum ersten Verständnis
extrem vereinfacht erklärt ! <<
Denn zu den
reinen Daten, in unserem Beispiel
Zeichen, kommen z.B. auch noch
Informationen hinzu, an welcher Stelle
das nächste Stück der Datei weiter geht.
Denn ein Brief mit 512 Buchstaben wäre
etwas kurz. Dies ist so gelöst, um die
FAT (File Allocation Table /
Dateizuordnungstabelle) nicht aus den
Nähten platzen zu lassen und um
unnötiges Hinundherbewegen der Leseköpfe
zu vermeiden. Auch Programminformationen
welche Schriftart in welcher Farbe und
Absätze müssen natürlich gespeichert
werden. Logos und Bewerbungsfotos
ebenso. Dieser Platz steht dann
natürlich nicht mehr für unsere Zeichen
zur Verfügung. Dazu aber mehr bei dem
Thema
Formatieren.
Zone Bit Recording
Die speicherbare Datenmenge (Speicherdichte) pro cm (bpi / bits per inch) ist eine feste, durch den Herstellungsprozess bedingte Größe, abhängig vom verwendeten Material. Da die Spurlänge am äußeren Rand größer ist, aber in jedem Sektor nur die gleiche, vorbestimmte Datenmenge (z.B. 512 Byte) gespeichert werden kann, verschenkt man kostbaren Speicherplatz. Nehmen wir an, pro Sektor können 512 Byte gespeichert werden. So müssen die kleinsten Bereiche eines Sektors, die sich im Zentrum der Magnetscheibe befinden, diese 512 Byte aufnehmen können. Sobald eine Spur in einem Sektor, nach außen hin, aber so lang wird, dass sie den doppelten Betrag (1024 Byte) aufnehmen kann, kann man den Bereich in 2 Sektoren unterteilen und hat so den Platz nicht verschenkt sondern optimal ausgenutzt.
Der Controller, der sich auf der Rückseite jeder
mechanischen Testplatte
befindet unterteilt die Festplatte
dabei in mehrere Unterfestplatten. Dem Rechner,
Bios und dem Betriebssystem "gaukelt" der
Controller allerdings eine einzelne Festplatte
vor, was Physikalisch gesehen ja auch stimmt.
Lediglich die logische Verwaltung übernimmt der
Controller.
Jedes Mal, wenn sich zum äußeren Rand hin die
Spur so sehr verlängert hat, dass in unserem
Beispiel weitere 512
Byte hineinpassen, wird dieser Bereich,
Festplatten intern, als weitere Magnetscheibe
behandelt. Dies ist nötig, da sich die Anzahl
der Sektoren, durch die höhere Spurlänge,
erhöht. Eine "neue Platte" bedeutet auch jeweils
2 neue (logische) Schreib-, Leseköpfe (Ober und
Unterseite) da nicht der "Name" der Platte zum
auffinden der Daten benutzt wird, sondern die
Bezeichnung des Schreib-, Lesekopfes. Dies
erspart bei der Verwaltung eine
Steuerinformation. Bezeichnung des Kopfes im
Gegensatz zur Bezeichnung von Platte und
Seite.
Ist der Controller beschädigt, weiß "niemand"
mehr wie die Daten auf der Platte organisiert
sind. Man kann dann versuchen, einen Controller
einer gleichen Platte zu benutzen um wieder an
seine Daten zu kommen. Dies ist gängige Praxis
bei Datenrettungsfirmen. Anders herum baut man
dort bei Bedarf unter Umständen auch die
Magnetscheiben unter Laborbedingungen aus der
defekten Platte aus und setzt diese in eines mit
funktionierender Mechanik.
Die
Funktion von mechanischen Festplatten ist ungefähr die
gleiche, wie bei einer Tonbandkassette, einem VHS Videoband
oder einer Diskette. Eine magnetisierbare Schicht wird auf
einem Trägermedium aufgebracht und an kleinen, empfindlichen
Spulen vorbeigeführt. Will man etwas auf die Magnetschicht
schreiben, erzeugt die Spule ein magnetisches Feld und
magnetisiert damit die auf dem Trägermedium aufgebrachten
"Magnetpartikel".
Die Magnetscheiben
(dies können eine oder mehrere sein) heute gebräuchlicher Festplatten sind beidseitig mit einem magnetisierbaren Material beschichtet und haben einige 1000
SPUREN pro Seite und diese wiederum sind in mehrere
SEKTOREN unterteilt.
Alle Scheiben sind auf einer Spindel fest miteinander verbundenen
und drehen sich daher gleichzeitig und gleich
schnell. Alle Spuren, die sich im gleichen Abstand
von der Spindel (also übereinander) befinden, nennt
man Zylinder.
Die speicherbare Datenmenge (Speicherdichte) pro cm (bpi / bits per inch) ist eine feste, durch den Herstellungsprozess bedingte Größe, abhängig vom verwendeten Material. Da die Spurlänge am äußeren Rand größer ist, aber in jedem Sektor nur die gleiche, vorbestimmte Datenmenge (z.B. 512 Byte) gespeichert werden kann, verschenkt man kostbaren Speicherplatz. Nehmen wir an, pro Sektor können 512 Byte gespeichert werden. So müssen die kleinsten Bereiche eines Sektors, die sich im Zentrum der Magnetscheibe befinden, diese 512 Byte aufnehmen können. Sobald eine Spur in einem Sektor, nach außen hin, aber so lang wird, dass sie den doppelten Betrag (1024 Byte) aufnehmen kann, kann man den Bereich in 2 Sektoren unterteilen und hat so den Platz nicht verschenkt sondern optimal ausgenutzt.
