HDD - Hard Disk Drive

Der Begriff Festplatte (engl. Hard Disk Drive = HDD) beruht auf der Unterscheidung zur inzwischen veralteten Diskette (engl. Floppydisk, FDD), die als wechselbarer Datenträger lange Zeit vor der Festplatte verwendet wurde. Auf einer HDD können Daten dauerhaft gespeichert werden, das heißt, sie gehen auch nach Abschalten der Versorgungsspannung nicht verloren.

Im Jahr 1954 wurden solche Festplattenlaufwerke erstmals industriell eingesetzt. Seitdem hat sich, vor allem bezüglich der Speicherkapazität, sehr viel getan. Im Prinzip funktioniert die heutige Festplatte aber noch genauso wie die ersten Modelle aus dem Jahr 1954.

Aufbau

Alle Komponenten, die für das Funktionieren der Festplatte wichtig sind, befinden sich in einem geschlossenen Metallgehäuse. Als einziger Kontakt zum Computersystem dient eine Anschlussleiste für eine Schnittstelle (SATA, IDE, ...), über die die Daten wandern.

Den eigentlichen Datenspeicher einer HDD stellen eine oder mehrere Metallscheiben dar. Diese Metallscheiben sind mit einem magnetisierbaren Material beschichtet. Um die Speicherkapazität zu erhöhen, liegen mehrere Scheiben übereinander. In der Regel sind das zwei bis vier beidseitig beschreibbare Platten, die auf einer Drehachse montiert sind. Bei Großrechnern verwendete Laufwerke können bis zu zwölf einzelne Platten beinhalten.

Arbeits- und Funktionsweise

Eine HDD kann wiederholt gelesen, gelöscht und erneut beschrieben werden. Jede Seite einer Platte verfügt hierzu über einen eigenen Schreib-Lese-Kopf. Dieser ist im Prinzip eine winzige Spule. Der Schreib- bzw. Lese-Vorgang basiert auf dem Elektromagnetismus. Alle Schreib- und Lese-Köpfe sind auf einem gemeinsamen Kopfträger montiert, der sich mechanisch mithilfe eines Schrittmotors über die Plattenoberfläche bewegt und positioniert wird. Der Kopfträger wird auch als Zugriffskamm bezeichnet. Der Abstand zwischen Kopf und Scheibe ist geringer als ein Haar oder Staubkorn.

Dadurch, dass die Festplatten sich in einem versiegelten Gehäuse befinden, ist dieser geringe Abstand zwischen Kopf und Scheibe möglich und führt dazu, dass eine Menge an Daten gespeichert werden kann und möglichst schnell auf bestimmte Daten zugegriffen werden kann. Durch die schnelle Drehgeschwindigkeit der Platten (bis zu 15.000 Umdrehungen/Minute) bildet sich ein Luftpolster zwischen Kopf und Platte, so dass ein Berühren der beiden fast nicht möglich ist.

Die Berührung von Kopf und Scheibe würde zu einem Head-Crash führen, der wiederum zu einem Datenverlust führen kann, da dabei der Datenträger zerstört werden würde. Beim Abschalten werden die Köpfe in einen eigens dafür vorgesehenen Bereich nahe der Drehachse gesteuert. Dies regelt eine Elektronik, die auf das Abschalten der Stromversorgung reagiert und die Bewegungsenergie der Platte zum Positionieren der Köpfe benutzt.

Vor- und Nachteile

Ein Vorteil einer HDD-Festplatte ist, dass sie relativ große Datenmengen speichern kann. Zudem ist der Preis pro GByte Speicherplatz mit gerade mal 1 Cent bis 4 Cent sehr günstig. Der Ausfall einer Festplatte kann zum Teil verheerende Folgen haben, aber oftmals gibt es noch Möglichkeiten, die Daten zu rekonstruieren. Im Vergleich zu anderen Festplattentechnologien ist die HDD-Platte jedoch relativ langsam hinsichtlich der Zugriffszeit. Die Zugriffszeit ist ein gängiges Maß für die Geschwindigkeit mit der eine Festplatte arbeitet. Sie benötigt auch viel Strom und arbeitet hörbar. Durch die hohe Rotation der Festplatten wird auch sehr viel Wärme erzeugt. Die sensible Mechanik reagiert auf kleinste Erschütterungen und Stöße, was zum Datenverlust führen kann.

Folgendes Video zeigt die Funktionsweise sowie weitere Informationen: