Festplatte

Festplatte, ein Magnetplattenspeicher, bei dem der Datenträger fest in das Laufwerk eingebaut wird. Mit großem Speicherplatz bei schnellen Zugriffszeiten und geringen Kosten ist die Festplatte das wichtigste Massenspeichergerät in PC-Systemen und Netzwerken.

Die Daten werden auf den Flächen rotierender Scheiben magnetisch gespeichert. Die Schreib- und Leseköpfe sind kleine elektromagnetische Wandler und schweben auf einem Luftkissen von 0,2 tausendstel Millimeter Dicke über der Plattenoberfläche. Da keine Berührung auftritt, sind hohe relative Geschwindigkeiten möglich. Die Platten (meistens sind mehrere Platten übereinandergestapelt) rotieren dabei einige tausend Mal in der Minute. Die Köpfe werden an Abtastarmen mechanisch zu den einzelnen Spuren geführt. Diese konzentrischen Kreise enthalten die Daten und sind in Sektoren unterteilt. Durch die gleichzeitige Positionierbarkeit in zwei Dimensionen ergeben sich kurze Zugriffszeiten. Optimale Zugriffszeiten ergeben sich durch Speicherung in Zylindern, also den geometrisch übereinanderliegenden Spuren der einzelnen Platten. Hier brauchen die Köpfe nicht mechanisch bewegt zu werden, sondern es muss nur elektronisch zwischen den Platten geschaltet werden.

Die erste serienmäßige Festplatte entstand in den Fünfziger Jahren bei IBM. Zwar hatte das Gerät bei einem Speicher von fünf Megabyte die Abmessungen eines Kühlschranks, es bot aber den Speicherplatz von 50 000 der damals vorherrschenden Lochkarten. Unter dem Namen Winchester-System stellte IBM 1973 das erste versiegelte Plattenlaufwerk vor. Diesem Prinzip folgt der Aufbau der Festplattenlaufwerke bis heute. Bei der Herstellung von Festplatten wird auf Aluminiumplatten eine magnetisierbare Schicht aufgetragen, die von einem Schutzfilm versiegelt wird. Diese Arbeit muss in Reinsträumen durchgeführt werden. Die empfindliche Mechanik und die magnetische Speicherfläche bleibt auch während des Betriebs hermetisch von der Außenwelt abgeschlossen und damit gegen Verunreinigungen geschützt, was höhere Aufzeichnungsdichten ermöglicht. Einheitliche Standards bezüglich geometrischer Abmessungen und der Schnittstelle ermöglichen den Austausch von Festplattenlaufwerken in Computern.

Die technische Entwicklungsarbeit gilt derzeit vorwiegend der Erzielung höherer Aufzeichnungsdichten der Platten und der Verkürzung der Zugriffszeiten. Waren bei den ersten Festplatten die Spuren noch breiter als ein Millimeter, so passen heute leicht hundert Spuren auf einen Millimeter. Auf einen Quadratmillimeter Plattenoberfläche passen heute rund 100 Kilobyte, und typische PC-Festplattenlaufwerke fassen bis zu 20 Gigabyte. Die Schreib-/Leseköpfe werden miniaturisiert, um die bewegte Masse zu reduzieren und die immer feineren Spuren ablesen zu können. Eine Steigerung der Aufzeichnungsdichten mit rein magnetischer Technik stößt jedoch irgendwann an physikalische Grenzen, weil sich die magnetisierten Partikel gegenseitig beeinflussen, wenn sie zu dicht beieinanderliegen. Das führt zu Datenverlust. Mit einer optisch unterstützten Schreib- und Lesetechnik lassen sich dagegen Spurdichten bis zu 5 000 Spuren je Millimeter erreichen, ohne dass sich die Datenbits gegenseitig beeinflussen. Mittels eines extrem scharf fokussierenden Lasers können die Bits wesentlich präziser gesetzt werden, ohne dass die Nachbarbits beeinflusst werden.

Gefahren für Festplatten und die darauf gespeicherten Daten gehen von mechanischen Belastungen und Computerprogrammen (Viren) aus. Erschütterungen oder Verunreinigungen können zur Berührung von Schreib-/Lesekopf und Plattenoberfläche führen. Solch ein Headcrash kann Datenverlust und mechanische Zerstörung zur Folge haben. Computerviren können auf der Festplatte katastrophale Auswirkungen haben. Die kleinen Computerprogramme gelangen von anderen Datenträgern oder vernetzten Computern auf die Festplatte und können zum Verlust sämtlicher Daten führen.

Von Betriebssystemen wie MS-DOS oder Windows 95 werden beim Löschen von Dateien, die auf der Festplatte gespeichert sind, die Verzeichnis-Einträge beseitigt und der entsprechende Speicherplatz zum Beschreiben freigegeben. Die Daten selbst werden aber zunächst nicht von der Festplatte beseitigt. Sie bleiben solange auf dem Datenträger, bis sie durch neue Daten überschrieben werden. Daher können sich auf Festplatten scheinbar gelöschte Daten mitunter doch wieder auffinden lassen.