Festwertspeicher

Festplatten

Funktionsweise

Ähnlich wie Floppys sind Festplatten ferromagnetische Speichermedien. Sie bestehen aus folgenden Komponenten:

• Plattenarm mit Schreib- und Lesekopf
• Speicherscheiben
• Elektromotor, der die Scheiben antreibt
• Antrieb des Plattenarms
• Steuerelektronik

Zusätzlich besitzen Festplatten häufig noch Caches (kleine Zwischenspeicher), mit denen die Zugriffe optimiert werden können, um so höhere Effizienz zu erreichen. Als Speicherplatten dienen meist beschichtete Metallplatten (meist Aluminum), die mittels eines Schreibkopfes magnetisiert werden. Ausgelesen werden die Daten durch Abtastung der Magnetisierung durch den Lesekopf. Die Scheiben drehen sich dabei mit teilweise hoher Geschwindigkeit (bis zu 15 000 Umdrehungen pro Minute). Zusätzlich bewegen sich auch die Schreib- und die Leseköpfe. Diese Umstände stellen vor allem an die Steuerelektronik hohe Anforderungen. Der Schreib- und Lesekopf schwebt bei den Festplatten auf einem Luftpolster, das die Drehung der Scheiben erzeugt. Bei modernen Platten liegt er damit nur 20 Nanometer, 10 Nanometer bei Perpendicular Recording, über der Plattenoberfläche. Daher darf keine noch so winzige Verunreinigung auf den Scheiben sein.

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Entwicklung

Im Jahre 1956 stellte IBM die erste Festplatte vor. Sie konnte auf 50 Speicherplatten zu je 24 Zoll 5 Megabyte speichern. Sie wog ca. 500 kg, war so groß wie ein Kleiderschrank und verbrauchte 10 kW Strom. Die Schreib-/Leseköpfe wurden elektro-pneumatisch gesteuert. Daher besaß jede Festplatte einen integrierten Druckluftkompressor. Von da an begann eine Entwicklung, um immer mehr Speicherplatz auf immer kleineren Festplatten zu erreichen, die bis heute andauert. 1980 wurde mit der Seagate ST506 die erste 5 '' Festplatte vorgestellt. Dieser Formfaktor blieb lange die Standardgröße für Festplatten bis ca. 1990 die ersten 3.5 '' Festplatten erschienen. Die ST506 hatte eine Speicherkapazität von 6 Megabyte, eine riesige Datenmenge für diese Größe in der damaligen Zeit. 1997 brachte IBM mit der Deskstar 16GP ein Laufwerk im 3,5'' Formfaktor heraus, die bereits 16,8 GB speichern konnten. Anfangs des neuen Jahrtausends wurden durch perpedincular recording viel höher Datendichten möglich. So brachte die Firma Hitachi im Jänner 2007 eine Festplatte mit 1000 GB Kapazität heraus.

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Perpendicular recording - Was ist das?

Anfangs legte man die magnetisierbaren Teilchen in der Beschichtung waagrecht zur Drehrichtung der Scheibe an. Dadurch verbrauchen sie aber unnötig viel Platz, da sie um ein vielfaches länger als dünn sind. Daher legt man beim perpendicular recording die Teilchen senkrecht zur Drehrichtung aus, was eine theoretische Erhöhung der Datendichte um den Faktor 10 zur Folge hat.