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1.3.2 Die Festplatte

Vor der Installation sollten wir uns den Aufbau einer Festplatte bzw. Harddisk einmal anschauen. Eine Festplatte besteht meistens aus einer, zwei oder mehreren Metallplatten, die beidseitig mit hochfein polierten Metalloxiden beschichtet sind. Ein Kamm von beweglichen Schreib-Lese-Köpfen greift seitlich in den rotierenden Stapel von Platten hinein und kann so die in konzentrischen Kreisen angelegten Datenmuster lesen oder schreiben. Durch die hohen Drehzahlen der Festplatte entstehen gezielt Luftbewegungen. Der Schreib-Lese-Kopf wird in Richtung der Oberfläche gesaugt und in einem vordefinierten Abstand gehalten. Bei einem Strömungsabriss durch Änderung der Drehzahl entfernt sich der Schreib-Lese-Kopf wieder von der Oberfläche.

Diese System ist relativ stabil. Sollte es aber aus irgendwelchen Gründen zum direkten Kontakt des Kopfes mit den schnell drehenden Magnetplatten kommen, so ist das Ergebnis verheerend. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als Headcrash. Die magnetisierte Oberfläche, welche die Daten trägt, wird unwiderruflich beschädigt. Das gleiche gilt für den Schreib-Lese-Kopf der Festplatte. Dieser Vorgang wird in Umgangssprache auch als Spanabhebende Datenverarbeitung bezeichnet. Das ist dann für die Daten der GAU, der wahrhaft größte anzunehmendste Unfall. Auch wenn es heute Möglichkeiten gibt, mit welcher man gelöschte Dateien wiederherstellen kann, sind mechanisch zerstörte Daten unwiederuflich verloren.

Die Festplatte beherbergt die magnetisierbaren Metallplatten, den Spindelmotor, den Schreib-Lese-Köpfen sowie den Positionierungsmechanismus der Köpfe in einem versiegelten Gehäuse, das vor äußeren Einflüssen schützt. Dieser Aufbau legt das Koordinatensystem der Festplatte fest, das die Lokalisierung der Daten auf der Platte ermöglicht. Der Kamm aus Schreib-Lese-Köpfen erzeugt konzentrische Kreise auf der Oberfläche der Magnetplatten. Einen solchen Kreis bezeichnet man als Spur. Die Spur 0 ist per Definition der äußerste Kreis einer Platte. Eine solche kreisförmige Spur wird dann in Kreissegmente unterteilt, die als Sektoren bezeichnet werden. Der Sektor ist die kleinste adressierbare Einheit einer Platte. Er ist 512 Bytes groß. Die übereinander liegenden Spuren eines Plattenstapels werden als Zylinder bezeichnet. Eine Festplatte mit drei Scheiben hat Zylinder, die aus sechs Spuren bestehen (Obere und untere Seite pro Scheibe). Eine Platte kann auf alle Spuren eines Zylinders zugreifen, ohne die Schreib-Lese-Köpfe neu zu positionieren.

Durch die Angabe von Zylinder, Kopf und Sektor kann man so genau einen Abschnitt einer Festplatte, den Block, adressieren. Diese Form der Adressierung wird als CHS (Cylinder-Head-Sector) bezeichnet. Der Block stellt die kleinste adressierbare Einheit einer Festplatte dar, d.h. zur Änderung eines einzelnen Bits muss immer ein ganzer Block gelesen und wieder geschrieben werden. CHS unterliegt mehreren Einschränkungen: Die Schnittstelle zwischen IDE und BIOS reserviert nur 16 Bits für die Zylinder (maximal sind 65.536 möglich), 4 Bits für die Köpfe (maximal 16) und 8 Bits für die Sektoren pro Spur (maximal 256). Das BIOS hat 10 Bits für die Zylinder zur Verfügung (1024), 8 Bits für die Köpfe (256) und 6 Bits für die Sektoren (63, da ab 1 gezählt wird). Bei diesen Grenzen ist jeweils der niedrigere Wert entscheidend, so daß alte BIOS-Versionen nur 1024 x 16 x 63 x 512 Bytes = 504 MB adressieren können. Neuere BIOS-Versionen stocken per Mapping die Anzahl der Schreib-/Leseköpfe auf 255 auf und kommen damit auf 7.844 GB.

Ende 1995 löste LBA (Logical Block Addressing) die Adressierung nach CHS ab. Hier werden der Zylinder, Head und Sektor in logischen Blöcken zusammengefaßt. Bei LBA sind alle Sektoren der Festplatte - von null beginnend - durchnumeriert. Das auf 28 Bit basierende LBA verwaltet maximal 128 GB. Aktuell ist die auf 64 Bit basierende Variante, die bis zu 8.589.934.592 Terrabytes adressiert.

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