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Festplatte Technik, Aufbau, Funktionsweise und BilderDie Festplatte in einem Computer dient als Massenspeicher für den Anwender und das System. Der Begriff Massenspeicher wird dann deutlich, wenn Anwender Massen von Daten beispielsweise auf einer externen Festplatte speichern. Anders als der Arbeitsspeicher, welcher als temporärer Zwischenspeicher für Anwendungen und Daten dient, werden Daten auf einer Festplatte dauerhaft gespeichert. Dies liegt an dem unterschiedlichen physikalischem Aufbau dieser beiden Speichermedien, was auch die verschiedenen Einsatzzwecke begründet.

Der Arbeitsspeicher besteht aus Kondensatoren, welche ständig mit Strom versorgt werden müssen. Tritt eine Stromunterbrechung ein (beispielsweise wenn man den Computer ausschaltet), so gehen sämtliche Daten verloren. Im Gegensatz dazu bleiben die Daten bei der Speicherung auf einer Festplatte weiterhin erhalten, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Eine Festplatte besteht nämlich aus Magnetscheiben und benötigt den elektrischen Strom lediglich für den Antrieb von kleinen Motoren und der Elektronik.

Die Festplatte kann zwar Daten dauerhaft speichern, ist dafür aber wesentlich langsamer als der Arbeitsspeicher. Dieses kann man genau dann nachvollziehen, wenn der schnelle Arbeitsspeicher voll ist und das System Daten auf die Festplatte auslagern muss. Dann wird das System deutlich in der Leistungsfähigkeit gebremst, denn das Lesen und Schreiben auf die Festplatte ist viel langsamer als auf dem Arbeitsspeicher.

Jumper Primary, Secondary, Master, Slave

Auf einem gewöhnlichen Mainboard befinden sich insgesamt zwei IDE Anschlüsse. An jedem dieser Anschlüsse können zwei Laufwerke (CD , Festplatten Laufwerk, etc) angeschlossen werden, so dass der Anwender die Möglichkeit hat, mindestens vier Laufwerke in seinem Computer zu betreiben. Natürlich kann man noch mehr IDE Laufwerke in dem Computer betreiben, doch dazu benötigt man so genannte Controller Karten, die es in der Regel in Form von PCI Karten gibt.

Damit der Computer oder besser gesagt das BIOS die Laufwerke genau identifizieren kann, muss man diesen eine genaue Adresse erteilen. Dazu gibt es an den Laufwerken Jumper, mit denen man festlegen kann, ob das Laufwerk als Master (= erstes Laufwerk an einem IDE Anschluss) oder als Slave (= zweites Laufwerk an einem IDE Anschluss) betrieben werden soll. Möchte man also zwei Laufwerke an einem IDE Anschluss betreiben, so muss das erste Laufwerk als Master, das zweite Laufwerk als Slave gejumpert werden.

Die Jumper müssen bei IDE Festplatten richtig gesetzt sein

Neben den Bezeichnungen Master / Slave gibt es noch Primary und Secondary. Diese sagen lediglich aus, an welchem IDE Anschluss die Laufwerke angeschlossen sind. Somit ergeben sich die Bezeichnungen:

Primary Master = Erstes Laufwerk am ersten IDE Anschluss

Primary Slave = Zweites Laufwerk am ersten IDE Anschluss

Secondary Master = Erstes Laufwerk am zweiten IDE Anschluss

Secondary Slave = Zweites Laufwerk am zweiten IDE Anschluss

Bei dem Nachfolger von IDE Festplatten, nämlich den S ATA Festplatten, entfällt diese Jumper Methode, denn bei der S ATA Technik kann man nur eine Festplatte an einen S ATA Anschluss betrieben. Die Kennung 1. und 2. Laufwerk wird dadurch überflüssig.

Anmerkung : Cable Select bzw. CS steht für die automatische Auswahl von Master bzw. Slave. Dieses wird vom BIOS gesteuert und soll das Jumpern vereinfachen, indem die Laufwerke automatisch die Kennung erhalten. Cable Select funktioniert aber nicht immer erfolgreich, deswegen sollte man grundsätzlich den Laufwerken die Kennung Master oder Slave manuell zuweisen.

Baugrößen Von 0,85 bis 5,25″

Die momentan wohl bekanntesten Größen sind 3,5″ und 2,5″ Festplatten. Festplatten in der Größe von 3,5″ werden in Desktop , Server und Workstation Systemen eingesetzt und nehmen den größten Teil der auf dem Markt befindlichen Festplatten ein. Da mittlerweile der Notebook Markt einen deutlichen Aufschwung erlebt, gibt es auch immer mehr 2,5″ Festplatten, die zum einen kleiner sind und somit besser für die engen Notebookgehäuse geeignet sind, und zum anderen weniger Strom verbrauchen. Die Maße betragen ca. 25 x 100 x 145 mm (3,5″) und ca. 7 10 x 70 x 100 mm (2,5″)

Vor den 3,5″ und 2,5″ Festplatten waren die 5,25″ Festplatten verbreitet. Diese sind heutzutage aber nur noch selten vorzutreffen und gehören eher in die Kategorie „Ausgestorben“. Um Daten überhaupt speichern zu können, benötigt man eine oder mehrere Magnetscheiben. In modernen Festplatten sind in der Regel drei oder mehr solcher Scheiben eingebaut. Die Magnetscheiben müssen absolut rein und auf keinen Fall verschmutzt oder gar verkratzt sein. Deswegen ist eine Festplatte immer luftdicht verschlossen und jeder Anwender sollte sich davor hüten, seine Festplatte zu öffnen. Wer sich aber einmal eine defekte Festplatte zur Brust nimmt, der wird sich sicherlich über die Reinheit einer solchen Magnetspindel erfreuen, denn so einen Anblick hat man nicht alle Tage.

So sieht das Innenleben einer Festplatte aus:

Hier deutlich zu sehen Schreib /Leseköpfe und die Magnetscheiben.

Der Lese Schreibkopf ist für das Schreiben und Lesen auf bzw. von den Magnetscheiben zuständig. Hierbei ist zu sagen, das sich jeweils ein Lese Schreibkopf auf der Ober und Unterseite einer Magnetscheibe befindet. So hat also jede Magnetscheibe zwei Lese Schreibköpfe. Die einzelnen Lese Schreibköpfe können sich nicht individuell bewegen, so dass die einzelnen Lese Schreibköpfe als ein komplexes Gebilde agieren. Um die Daten zu schreiben bzw. zu lesen, wandern die Lese Schreibköpfe von der Innen zur Außenseite der Magnetscheibe hin und her, so dass diese die einzelnen Spuren auslesen / beschreiben können.

Da der Komplex aus den einzelnen Lese Schreibköpfen die Form eines Kamm hat, wurde diesem dieser Name gleich übergeben. Den Lese Schreibkopf nennt man auch Head (englische Bezeichnung für Kopf).

Hier der Schreib Lesekopf in der

Nahaufnahme. Bei meheren Magnetscheiben hat dieser die Form eines Kammes.

Zwei wichtige Motoren gibt es in einer Festplatte. Das wäre zum einen der Antriebsmotor für die Magnetscheiben, damit sich die Scheiben überhaupt drehen und der Lese Schreibkopf die einzelnen Spuren verfolgen kann, und zum anderen der Motor für den Lese Schreibkopf.

Gerade die Rotationsgeschwindigkeit der Magnetscheiben ist ein wichtiger Faktor in der Gesamtperformance einer Festplatte. Je schneller sich die Magnetscheiben drehen, desto schneller können Daten geschrieben bzw. gelesen werden. Und diese Tatsache ist auch logisch, denn ein Lese Schreibkopf in einer Festplatte mit 10.000 U/Min (Umdrehungen in der Minute) braucht weniger Zeit, eine komplette Spur zu lesen, als in einer Festplatte mit nur 4.200 U/Min. Der Geschwindigkeitsvorteil einer solch schnellen Festplatte wird in der Regel durch einen größeren Geräuschpegel bzw. höhere Wärmeentwicklung ausgeglichen.

Festplatten in herkömmlichen Desktop Systemen rotieren in der Regel mit 5.400 oder 7.200 U/Min. In Notebooks werden bekanntlich kleinere 2,5″ Festplatten verbaut, die sich zum größten Teil mit nur 4.200 U/Min drehen. Es gibt aber auch 2,5″ Festplatten mit 7.200 U/Min. Dagegen kommen in Serversysteme Festplatten (in der Regel SCSI Festplatten) zum Einsatz, welche Rotationen von 10.000 bis 15.000 U/Min in der Minute vorweisen.
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