Festplatten-Basics

Festplatten: Hohe Kapazität gefragt

Das Funktionsprinzip einer Festplatte:
Die Festplatte funktioniert nach einem einfachen Prinzip. Eine Scheibe, in der Regel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, ist mit einer magnetisierbaren Schicht versehen. Diese Scheibe rotiert in einem Gehäuse. Über der Scheibe schwebt mit winzigem Abstand, aber berührungslos, ein Magnetkopf. Den kann man sich vorstellen wie den Magnetkopf eines Kassettenrecorders, nur eben viel, viel kleiner. Dieser Magnetkopf kann nach dem Tonbandprinzip Informationen, also Daten, auf die Scheibe schreiben und wieder lesen. Wie beim Tonband werden die Daten in Spuren geschrieben, nur dass die Spuren der Festplatte kreisförmig nebeneinander auf der Scheibe angeordnet sind.
Jede Spur ist in einzelne Abschnitte untergliedert, die Sektoren. In die Sektoren werden die Daten portionsweise geschrieben.
Dieses Wissen über Harddisks reicht für den Anwender im Prinzip aus, auch wenn die Festplattentechnologie in Wirklichkeit viel komplizierter ist.

Festplattenbetrieb, Fragmentierung:
Zum normalen Arbeiten mit einer Festplatte gehört, dass immer wieder in rascher Folge Daten auf die Platte geschrieben und von der Platte gelöscht werden. Die Daten eines einzelnen Files werden aber auf der Platte nicht notwendigerweise räumlich zusammenhängend geschrieben, stehen also nicht unbedingt in nebeneinander liegenden Sektoren der Platte. Vielmehr werden die Daten auf der Platte immer dahin geschrieben, wo zum Zeitpunkt des Schreibens gerade Sektoren frei sind.
Die zusammengehörenden Datenbestände eines Files können deshalb quer über die ganze Festplatte verteilt sein. Im Fachjargon spricht man vom Fragmentierungs-Zustand der Platte: Je stärker zusammengehörende Datenbestände über die Platte verteilt und aufgesplittert sind, um so stärker ist die Platte fragmentiert.
Soll ein File von einer stark fragmentierten Platte gelesen werden, dann muss der Lesekopf viele Spuren anfahren, um alle einzelnen Sektoren sequentiell lesen zu können. Positionierungsvorgänge brauchen Zeit, und so dauert es in diesem Fall lange, bis das File komplett gelesen und ausgegeben wird: Die Datenausgaberate der Platte sinkt rapide ab.
Entsprechendes gilt natürlich für Schreibvorgänge.

Speicherkapazität:
Die Speicherkapazität ist bei den Festplatten in den letzten Jahren mit atemberaubender Geschwindigkeit gestiegen. Das ist um so eindrucksvoller, als gleichzeitig auch die Baugröße immer mehr schrumpfte. Derzeit sind Festplatten mit Speicherkapazitäten zwischen sechs und 36 Gigabyte zu vertretbaren Preisen erhältlich.

Leistungsfähigkeit, Arbeitsgeschwindigkeit:
Die Leistungsfähigkeit einer Festplatte lässt sich daran messen, wie schnell die Platte große Datenmengen schreiben und lesen kann. Als Maß hierfür dient die Daten-Transferrate: Sie gibt an, wieviele Bits die Platte pro Sekunde aufnehmen und abgeben kann.
Der hierbei real erreichte Wert wird durch Konstruktion und Bauart der Festplatte bestimmt, eine Obergrenze setzt aber die Art der Schnittstelle, mit der die Festplatte ausgestattet ist.
Als Schnittstelle wird der Anschluss bezeichnet, über den die Festplatte Kontakt zu anderen Geräten aufnimmt um mit diesen Daten auszutauschen.
Durchgesetzt hat sich hier die SCSI-Schnittstelle. Zur »normalen« SCSI-2 Schnittstelle kamen in jüngerer Zeit noch die Varianten Fast-SCSI- und Wide-SCSI hinzu, die jeweils höhere Daten-Transferraten ermöglichen.
Wichtig ist die durchgehend aufrechterhaltene (sustained) Daten-Transferrate. Platten, die zwar kurzfristig hohe Raten erreichen, bei denen in Zwischenphasen die Daten-Transferrate auch sehr weit abfallen kann, sind für den nonlinearen Schnitt und für digitales Video nicht geeignet: Schließlich wollen Sie Ihre Videofilme kontinuierlich sehen und nicht stoßweise mit stockenden Bildern.

AV-Platten
AV-Festplatten sind speziell auf Video- und Audio-Anwendungen abgestimmt. Sie sind konstruktiv so angelegt, daß eine möglichst gleichmäßig hohe Daten-Transferrate während der ganzen Betriebszeit gewährleistet ist. So verzichten die AV-Festplatten beispielsweise auf den Vorgang der thermischen Rekalibrierung, den andere Platten ausführen. Bei der thermischen Rekalibrierung gleicht die Steuerelektronik kleine Dejustagen zwischen Magnetkopf und Platte aus, die durch Wärmedehnung im Betrieb entstehen können. Dieser Vorgang läuft bei normalen Festplatten von Zeit zu Zeit automatisch ab und reduziert die Daten-Transferrate dabei für kurze Zeit auf Null: undenkbar beim Abspielen von Videosequenzen.
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