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Funktionsweise und Geometrie der Festplatte in einfachen Worten

(Beitrag vom 29.12.2009)

Eine Festplatte enthält zur Datenaufnahme beidseitig mehrere Tausend einzelner Spuren.
Manche Festplatten bestehen zu dem aus mehreren dieser Platten. Sie werden dann übereinander, in einem sogenannten Stapel, platziert.
Die einzelnen Spuren fasst man als Zylinder auf. Das heißt, beispielsweise die äußerste Spur einer jeden einzelnen Plattenseite und Platte bilden einen Zylinder.
Jede Spur ist in einzelne Blöcke, meistens zu 512 Byte, unterteilt. Auf jedem Block wird eine Prüfsumme zur Kontrolle seiner korrekten Funktion gespeichert. Mehrere Blöcke (beispielsweise 32 Stk.) werden zu Clustern zusammengefasst. Moderne Betriebssysteme fassen wegen der enormen Datenmengen ein solches Cluster als kleinste Einheit auf, festplatten-intern aber ist es aber immer der Block.
Einen Sektor bilden all diejenigen Cluster und Blöcke, welche sich auf einem Kreissektor befinden, wie man ihn von der Geometrie her kennt.

Die genaue Geometrie einer Festplatte ist für den Anwender nicht ersichtlich. Die gesamte Mechanik befindet sich zu dem in einem gekapselten Gehäuse. Wenn dieses Gehäuse unter normalen Bedingungen geöffnet wird, wird die Festplatte sofort, mit 100%iger Sicherheit unbrauchbar.

Die Daten werden mittels kombinierten oder getrennten Schreib-Leseköpfen auf die Festplatte übertragen. Technisch weiterentwickelt sind getrennte Köpfe, da der Lesekopf einen speziellen Effekt (magnetoresistiver Effekt) nutzt, wodurch die Festplattenkapazität massiv erhöht werden kann. Die Funktionsweise dieser Köpfe kann man sich wie bei einem Kassettenrekorder vorstellen.

Die einzelnen Dateien werden in Fragmenten, also Teilen, auf die einzelnen Cluster und Blöcke aufgeteilt. Dabei können sich die einzelnen Teile an entfernten Orten auf der Festplatte befinden. Die Steuereinheit belegt praktisch den Platz, der gerade frei ist. Wo sich die einzelnen Datenfragmente befinden, wird im FAT- bzw. NTFS-Register vermerkt. Dieses Verfahren bringt Vorteile bei der Platzauslastung, kostet jedoch beim Schreiben und Lesen viel Zeit, weil die Köpfe mechanisch sehr häufig bewegt werden müssen. Aus diesem Grund sollten Festplatten von Zeit zu Zeit defragmentiert werden. Dadurch werden die einzelnen Dateiteile physikalisch an einen zusammenhängenden Ort verlegt. Ein entsprechendes Programm dazu ist im Windows-Betriebssystem enthalten.

Lesen Sie weiter: Daten auf der Festplatte endgültig Löschen