Festplattenlaufwerk

Speichermedium Festplattenlaufwerk
geöffnete Festplatte: drei Magnetscheiben, Schreib-/Lesekopf, Mechanik
Allgemeines
Typ	magnetisch
Kapazität	bis 4 TByte (2011)
Ursprung
Entwickler	IBM
Vorstellung	1956

Videoaufnahme einer geöffneten Festplatte

Ein Festplattenlaufwerk (englisch hard disk drive = HDD), oft auch Festplatte, HD oder Hard Disk abgekürzt, ist ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik, welches Daten auf die Oberfläche einer rotierenden Scheibe schreibt. Dazu wird die hartmagnetische Beschichtung der Plattenoberfläche entsprechend der aufzuzeichnenden Information magnetisiert. Durch die Remanenz erfolgt die Speicherung der Information. Das Auslesen der Information erfolgt durch Abtastung der Magnetisierung der Plattenoberfläche.

In Abgrenzung zu sequentiell adressierbaren Speichermedien wie Magnetband oder Lochstreifen werden Festplatten den direktadressierbaren Speichermedien (engl. direct access storage devices, DASD) zugerechnet, da auf die Daten direkt zugegriffen werden kann.

Neuerdings werden mit vergleichbaren Speicherkapazitäten auch Flash-Speicher, sogenannte Solid State Drives (SSDs) und Hybridspeicher (Kombination aus SSD und Festplatte) angeboten, die über dieselben Schnittstellen (SATA, usw.) angesprochen und vereinfacht auch als „Festplatten“ bezeichnet werden. Preislich liegen SSDs aktuell allerdings noch deutlich über HDDs.

Die Bezeichnung „Festplatte“ beschreibt zum einen, dass die Magnetplatte, im Gegensatz zur „Wechselplatte“, fest mit dem Laufwerk bzw. dem Computer verbunden ist. Zum anderen entspricht sie der englischen Bezeichnung „Hard Disk“, die, anders als die flexible (engl. floppy) Scheibe in Disketten, aus starrem Material besteht.

Allgemeine technische Daten

Speicherkapazität

Zeitliche Entwicklung der Speicherkapazität von (PC-) Festplatten, halblogarithmische Skalierung

Die Speicherkapazität einer Festplatte berechnet sich aus der Größe eines Sektors (512 Byte, 2048 Byte oder 4096 Byte) multipliziert mit der Anzahl der verfügbaren Sektoren. Die Größe der ersten Festplatten wurde in Megabyte angegeben, ab etwa 1997 in Gigabyte, seit etwa 2008 gibt es Platten im Terabyte-Bereich.

War die Art und Weise der Speicherung der Daten der ersten Platten noch von außen sichtbar (Sektoren pro Spur, Anzahl der Spuren, Anzahl der Köpfe, MFM- oder RLL-Modulation), so änderte sich dies mit Einführung der IDE-Platten Anfang der 1990er Jahre. Es war immer weniger zu sehen, wie die Daten intern gespeichert werden; das Ansprechen der Platte erfolgt über eine Schnittstelle, die Interna nach außen verbirgt.

Die zeitliche Entwicklung der maximalen Festplattenkapazität zeigt einen annähernd exponentiellen Verlauf, vergleichbar mit der Entwicklung der Rechenleistung nach dem Mooreschen Gesetz. Die Kapazität hat sich bei leicht sinkenden Preisen etwa alle 16 Monate verdoppelt, wobei sich der Kapazitätszuwachs seit ca. 2005 verringerte (Januar 2007: 1 Terabyte, April 2011: 3 Terabyte).

Die Hersteller von Festplatten verwenden bei Speicherkapazitäten Präfixe in ihrer SI-konformen dezimalen Bedeutung. Eine Kapazitätsangabe von einem Terabyte bezeichnet hiernach eine Kapazität von 10¹² Bytes. Zahlreiche Betriebssysteme – insbesondere Microsoft Windows – verwenden bei der Kapazitätsangabe von Festplatten Präfixe in binärer Bedeutung, sodass ein Terabyte hier 2⁴⁰ Bytes bezeichnet. Dies führt zu dem scheinbaren Widerspruch, dass bei einer Festplatte mit einer vom Hersteller angegebenen Kapazität von einem Terabyte das Betriebssystem als Kapazität 931 Gigabyte angibt.

Baugrößen

Festplatten-Baugrößen

3,5″-Serial-ATA-Festplatte

Formfaktor 2,5″ (links) und 5,25″ (volle Bauhöhe, rechts)

1 GB IBM MicroDrive (1″) kompatibel zu CompactFlash-Typ-II

Die Abmessungen von Festplatten werden traditionell in Zoll angegeben. Dabei handelt es sich um keine exakten Größenangaben, sondern um einen Formfaktor. Übliche Formfaktoren für die Breite sind 5,25″, 3,5″, 2,5″ und 1,8″, für die Höhe z. B. 1″, ½″ und ⅜″. Die Zollangaben entsprechen meist in etwa dem Durchmesser der Platte, nicht der Breite des Laufwerkgehäuses. Teilweise werden jedoch auch kleinere Platten verwendet, um höhere Drehzahlen zu ermöglichen.

Im Zuge der technischen Weiterentwicklung wurden immer wieder Baugrößen zugunsten kleinerer eingestellt, da diese weniger anfällig gegen Erschütterungen sind und weniger Strom verbrauchen. Die Datendichte entwickelt sich hingegen mit so hoher Geschwindigkeit, dass die verringerte Fläche nur eine kurzzeitige Bremse darstellt.

Das erste Festplattenlaufwerk IBM 350 von 1956 hatte eine Baugröße von 24″. Mitte der 1970er kamen Modelle mit einer Größe von 8″ auf, die ebenfalls recht schnell durch die wesentlich handlicheren und vor allem leichteren 5,25″-Festplattenlaufwerke abgelöst wurden. Dazwischen gab es noch Größen von 14″ und 9″.

5,25″-Festplatten wurden 1980 von Seagate eingeführt; seit 1997 ist diese Gattung ausgestorben. Einige SCSI-Server-Laufwerke sowie das LowCost-ATA-Laufwerk BigFoot von Quantum waren die letzten Vertreter dieses Formats. Die Baugrößen dieser Laufwerke orientieren sich an denen von 5,25″-Diskettenlaufwerken: Die Breite dieser Laufwerke beträgt 5¾″ (146,05 mm), die Höhe bei Laufwerken mit voller Höhe (die zwei Steckplätze belegen) 3¼″ (82,55 mm), bei Laufwerken mit halber Höhe 1⅝″ (41,275 mm). Es gab aber auch Modelle mit noch geringerer Bauhöhe: die Modelle der BigFoot-Serie hatten eine Bauhöhe von ¾″ (19,05 mm) und 1″ (25,4 mm). Die Tiefe von 5,25″-Festplatten ist nicht festgelegt, sollte aber nicht wesentlich oberhalb von 200 mm liegen.

3,5″-Festplatten wurden 1987 (IBM PS/2 Model 50) eingeführt und sind derzeit (2011) Standard in Desktop-Computern. Die Baugrößen dieser Laufwerke orientieren sich an denen von 3,5″-Diskettenlaufwerken: Die Breite dieser Laufwerke beträgt 4″ (101,6 mm), die Höhe meist 1″ (25,4 mm). Seagate brachte mit der ST1181677 eine Festplatte mit 12 Scheiben und 1,6″ (40,64 mm) Höhe heraus . Die Tiefe von 3,5″-Festplatten beträgt 5¾″ (146,05 mm). Im Server-Bereich wurden sie zum großen Teil durch 2,5″-Modelle abgelöst, die bezogen auf die Speicherkapazität weniger Wärme erzeugen.

2,5″-Festplatten wurden ursprünglich für Notebooks entwickelt, finden mittlerweile aber auch in Servern und Spezialgeräten (Multimedia-Playern, USB-Festplatten) Einsatz. Die Breite beträgt exakt 70 mm, die Tiefe 100 mm. Die traditionelle Bauhöhe war ½″ (12,7 mm), mittlerweile gibt es mit ⅜″ (9,5 mm) und ¼″ (6,35 mm) flachere Festplattenlaufwerke – und auch Notebooks, die diese flachen Varianten benötigen. Der Interface-Anschluss ist gegenüber den größeren Bauformen modifiziert; bei ATA ist der Abstand der Pins von 2,54 mm auf 2 mm verringert. Es kommen weiterhin 4 Pins dazu (insgesamt 43 Pins), die den separaten Stromversorgungsstecker der größeren Modelle ersetzen. 2,5″-Festplatten benötigen nur eine Betriebsspannung in Höhe von 5 V; die bei größeren Platten notwendige zweite Betriebsspannung in Höhe von 12 V entfällt.

Seit 2006 bieten Seagate und im Weiteren auch Toshiba, Hitachi und Fujitsu zudem auch 2,5″-Festplattenlaufwerke für den Einsatz in Servern an, die weniger Strom verbrauchen, Platz sparen und die Ausfallsicherheit erhöhen sollen. Seit April 2008 wird von Western Digital mit der Velociraptor auch ein 2,5″-Festplattenlaufwerk (allerdings mit 15 mm Bauhöhe) mit 3,5″-Einbaurahmen als Desktop-Festplattenlaufwerk vermarktet.

1,8″-Festplatten werden seit 2003 bei Sub-Notebooks, diversen Industrieanwendungen sowie in großen MP3-Playern verwendet. Die Breite beträgt exakt 54 mm, die Tiefe zwischen 71 und 78,5 mm, die Höhe 8 mm. Es gibt allerdings auch Platten, die die Einbaubreite und -höhe von 2,5″-Festplatten haben (Hitachi Travelstar C4K40).

Noch kleinere Baugrößen mit 1,3″, 1″ und 0,85″ spielen kaum eine Rolle. Eine Ausnahme waren Microdrives in der Anfangszeit der digitalen Fotografie: Festplattenlaufwerke mit einer Baugröße von 1″, die vergleichsweise große und günstige CompactFlash-Typ-II-Speicherkarten für Digitalkameras ermöglichten. Inzwischen wurden diese vollständig durch den günstigeren Flash-Speicher verdrängt, der darüber hinaus wesentlich robuster, schneller, leichter, leiser und energiesparender ist. 2005 gab es kurzzeitig von der Firma Toshiba Festplattenlaufwerke mit einer Baugröße von 0,85″ und einer Kapazität von 4 GByte. Diese Modelle waren für Spezialanwendungen, unter anderem zum Einsatz in MP3-Playern, gedacht und nur in begrenzten Mengen erhältlich.

Überblick über die Speicherkapazitäten der verschiedenen Baugrößen

Jahr	5,25″	3,5″	2,5″	1,8″	1,0″	0,85″	andere Größe	typ. Modell(e) mit hoher Kapazität	Quelle	Drehzahl
1956	-	–	–	–	–	–	5 MB (61 cm Durchmesser 1 t Masse)	IBM Ramac 305		3.600 min−1
1962	-	–	–	–	–	–	ca. 25/28 MB	IBM Ramac 1301		1.800 min−1
1981	10 MB	–	–	–	–	–		Seagate ST-412 (Aus dem IBM PC XT)
1987	300 MB	–	–	–	–	–		Maxtor mit 300MB (5,25″) für 16800 DM (PC/AT) bzw. 17260 DM (PC/XT), Januar 1987
1988	360 MB	20 MB	–	–	–	–		Maxtor XT-4380E (5,25″) bzw. Fuji FK309-26
1990	676 MB	106 MB	–	–	–	–		Maxtor XT-8760E (5,25″) bzw. Conner CP3104
1992	2 GB	426 MB	120 MB	–	–	–		Digital (DEC) DSP-5200S ('RZ73', 5,25″), Seagate ST1480A (3,5″) bzw. Conner CP2124 (2,5″)
1993	–	1,06 GB	–	–	–	–		Digital RZ26 (3,5″)
1994	–	2,1 GB	–	–	–	–		Digital RZ28 (3,5″)
1995	9,1 GB	1,6 GB	422 MB	–	–	–		Seagate ST410800N (5,25″ FH), Conner CFS1621A (3,5″) bzw. Conner CFL420A (2,5″)
1997	12 GB	16,8 GB	4,8 GB	–	–	–		Quantum Bigfoot (12 GB, 5,25″), Nov. 1997, IBM Deskstar 16GP (3,5″) bzw. Fujitsu MHH2048AT (2,5″)
1998	47 GB	–	–	–	–	–		Seagate ST446452W (47 GB, 5,25″), 1.Quartal 1998
2001	#	180 GB	40 GB	–	340 MB	–		Seagate Barracuda 180 (ST1181677LW)
2002	#	320 GB	60 GB	–	–	–		Maxtor MaXLine-Plus-II (320 GB, 3,5″), Ende 2002; IBM IC25T060 AT-CS
2005	#	500 GB	120 GB	60 GB	8 GB	6 GB		Hitachi Deskstar 7K500 (500 GB, 3,5″), Juli 2005
2006	#	750 GB *	200 GB	80 GB	8 GB	#		Western Digital WD7500KS, Seagate Barracuda 7200.10 750 GB, u. a.
2007	#	1 TB *	320 GB *	160 GB	8 GB	#		Hitachi Deskstar 7K1000 (1000 GB, 3,5″), Januar 2007
2008	#	1,5 TB *	500 GB *	250 GB *	#	#		Seagate ST31500341AS (1500 GB, 3,5″), Juli 2008 Samsung Spinpoint M6 HM500LI (500 GB, 2,5″), Juni 2008 Toshiba MK2529GSG (250 GB, 1,8″), September 2008 LaCie LF (40 GB, 1,3″), Dezember 2008
2009	#	2 TB *	1 TB *	250 GB *	#	#		Western Digital Caviar Green WD20EADS (2000 GB, 3,5″), Januar 2009, Seagate Barracuda LP ST32000542AS (2 TB, 3,5″, 5.900 min−1) Western Digital Scorpio Blue WD10TEVT (1000 GB, 2,5″, Bauhöhe 12,5 mm), Juli 2009 sowie WD Caviar Black WD2001FASS und RE4 (beide 2 TB, September 2009) Hitachi Deskstar 7K2000 (2000 GB, 3,5″), August 2009
2010	#	3 TB *	1,5 TB *	320 GB *	#	#		Hitachi Deskstar 7K3000 & Western Digital Caviar Green (3,5″) Seagate FreeAgent GoFlex Desk (2,5″), Juni 2010 Toshiba MK3233GSG (1,8″)
2011	#	4 TB *	1.5 TB	320 GB	#	#		Seagate FreeAgent® GoFlex™ Desk (4 TB, 3,5″), September 2011

Anmerkungen:

• Die Kapazitätsangaben beziehen sich immer auf das im jeweiligen Jahr größte käuflich erhältliche Festplattenlaufwerk, unabhängig von seiner Drehzahl oder Schnittstelle.
• Die Festplattenhersteller verwenden im Gegensatz zu den Herstellern von Betriebssystemen für Festplattenkapazitäten die SI-Präfixe, d. h. 1 MB = 10⁶ Byte, 1 GB = 10⁹ Byte, 1 TB = 10¹² Byte.
• *: unter Verwendung von Perpendicular Recording
• #: Baugröße veraltet; nicht mehr in Gebrauch

Sollen größere Datenmengen oder große Datenmengen statt auf einer Single Large Expensive Disk auf günstigeren, kleinen und langzeiterprobten Platten gespeichert werden, kann man sie mit einem Logical Volume Manager als JBOD zusammenfassen oder mit RAIDs auch zusätzlich gegen Ausfälle vorbeugen und sie in Disk-Arrays zusammenfassen. Dies kann auch in einem Server oder einem Network Attached Storage geschehen, welcher von Mehreren genutzt werden kann, oder man baut überhaupt ein eigenes Storage Area Network auf. Man kann auch (meist externes) Cloud-Computing nutzen, welches die bisher angesprochenen Techniken nutzt.

Aufbau und Funktion

Physischer Aufbau der Einheit

Skizze einer Festplatte

Eine Festplatte besteht aus folgenden Baugruppen:

• einer oder mehreren rotierbar gelagerten Scheiben (engl.: Platter, plural: Platters),
• einer Achse, auch Spindel genannt, auf der die Scheiben übereinander montiert sind,
• einem Elektromotor als Antrieb für die Scheibe(n),
• beweglichen Schreib-/Leseköpfen (Heads),
• jeweils einem Lager für Platter (meistens hydrodynamische Gleitlager) sowie für die Schreib-/Leseköpfe (auch Magnetlager),
• einem Antrieb für die Schreib-/Leseköpfe (engl.: Actuator, deutsch: Aktor),
• der Steuerelektronik für Motor- und Kopfsteuerung,
• einem DSP für Verwaltung, Bedienung des Interfaces, Steuerung der Schreib/Leseköpfe. Modulation und Demodulation der Signale der Schreiblese-Köpfe erfolgt dabei durch integrierte Spezialhardware und wird nicht direkt vom DSP durchgeführt. Benötigte Verarbeitungsleistung der Demodulation liegt im Bereich ~10⁷ MIPS.
• DDR-RAM für Betriebssystem, Programm, temporäre Daten und Festplattencache. Üblich sind derzeit 2 bis 64 MB.
• der Schnittstelle zum Ansprechen der Festplatte von außen und
• einem stabilen Gehäuse (siehe eigenes Kapitel unten).

Technischer Aufbau und Material der Datenscheiben

Geöffnete Festplatte aus den 1980er-Jahren

Einzelteile einer Festplatte

Die Scheiben bestehen meistens aus verschiedenen Substraten. Häufig sind diese aus oberflächenbehandelten Aluminium-Legierungen gefertigt. Bei Scheiben mit hoher Datendichte wird aber vorrangig auf Magnesium-Legierungen, Glas oder Glasverbundstoffe zurückgegriffen da diese Materialien weniger Diffusion aufweisen. Sie müssen möglichst formstabil (sowohl unter mechanischer als auch thermischer Belastung) sein und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um die Größe der Wirbelströme gering zu halten. Da die magnetisierbare Schicht besonders dünn sein soll, darf das Material der Scheiben selbst jedoch keine magnetischen Eigenschaften besitzen und dient nur als Träger der Magnetschicht.

Auf die Scheiben wird eine Eisenoxid- oder Kobaltschicht von ungefähr einem Mikrometer Stärke aufgetragen. Heutige Festplatten werden durch Sputtern von sogenannten „high storage density media“ (dt. Material für hohe Speicherdichte) wie CoCrPt hergestellt. Die magnetische Schicht wird zusätzlich mit einer Deckschicht aus diamantähnlichem Kohlenstoff versehen (engl. „carbon overcoat“), um mechanische Beschädigungen zu vermeiden. Die zukünftige Verkleinerung der magnetischen Bits erfordert sowohl die Erforschung von „ultra high storage density media“ als auch von alternativen Konzepten, da man sich langsam dem superparamagnetischen Limit nähert. Zusätzlich wurde eine Steigerung der Datendichte durch besseres Trägermaterial sowie durch die Optimierung der Schreibverfahren erreicht.

In Desktop-Festplatten der Jahre 2000 bis 2002 von IBM (Deskstar 75GXP/40GV DTLA-30xxxx, Deskstar 60GXP/120GXP IC35Lxxxx) kam Glas als Material für die Scheiben zum Einsatz. Neuere Modelle der Festplattensparte von IBM (2003 übernommen durch Hitachi) verwenden jedoch mit Ausnahme von Server-Festplatten wieder Aluminium. In dem Festplattengehäuse befinden sich eine oder mehrere übereinander liegende rotierende Scheiben. Gebaut wurden bisher Festplatten mit bis zu zwölf Scheiben, üblich sind derzeit ein bis vier. Energieverbrauch und Geräuschentwicklung innerhalb einer Festplattenfamilie steigen mit der Scheibenanzahl. Üblich ist es, alle Oberflächen der Platten zu nutzen (n Platten, 2n Schreibleseköpfe). Einige Plattengrößen (z. B. 320-GB-Platten bei 250 GB/Scheibe) kommen allerdings mit einer ungeraden Anzahl von Schreibleseköpfen (hier: 3) aus und benutzen eine Oberfläche nicht.

Mit Ablösung des Longitudinal Magnetic Recording durch Perpendicular Magnetic Recording (PMR), einem seit den 1970er Jahren bekannten, aber nicht beherrschtem Speicherprinzip, gelang es durch intensive Forschung seit 2000, die Datendichte weiter zu steigern. Die erste Festplatte mit dieser Speichertechnik kam 2005 von Hitachi: eine 1,8″-Festplatte mit 60 GByte. Alle seit 2008 entwickelten Festplatten enthalten diese Technologie (ab 200 GB/Scheibe bei 3,5″).

Achsen-Lagerung und Drehzahlen

In Arbeitsplatzrechnern oder Privat-PCs verwendete Festplatten – momentan zum größten Teil Platten mit ATA-, SATA-, SCSI oder SAS-Schnittstelle – rotieren mit Geschwindigkeiten von 5.400 bis 10.000 min⁻¹. Im Bereich der Hochleistungsrechner und Server werden überwiegend Festplatten eingesetzt, die 10.000 oder 15.000 min⁻¹ erreichen. Bei den 2,5-Zoll-Festplatten liegen die Spindelgeschwindigkeiten im Bereich von 4.200 bis 7.200 min⁻¹.

Die Achsen der Scheiben früherer Festplatten (bis 2000) waren kugelgelagert; in neuerer Zeit werden überwiegend hydrodynamische Gleitlager (engl. „fluid dynamic bearing“ – FDB) verwendet. Diese zeichnen sich durch eine höhere Lebensdauer, geringere Geräuschentwicklung und geringere Herstellungskosten aus.

Die Schreib-Lesekopfeinheit

Kopfträger einer Festplatte

Schreib-/Lesekopf einer 2,5″-Festplatte

Der Schreib-/Lesekopf (Magnetkopf) des Schreibfingers, im Prinzip ein winziger Elektromagnet, magnetisiert winzige Bereiche der Scheibenoberfläche unterschiedlich und schreibt somit die Daten auf die Festplatte. Aufgrund eines Luftpolsters, das durch die Reibung der Luft an der rotierenden Scheibenoberfläche erzeugt wird, schweben die Schreib-/Leseköpfe (vgl. Bodeneffekt). Die Schwebehöhe lag 2000 im Bereich von etwa 20 nm. Aufgrund dieser geringen Distanz darf die Luft innerhalb des Festplattengehäuses keinerlei Verunreinigungen enthalten. Bei neueren Festplatten mit Perpendicular-Recording-Technik schrumpft dieser Abstand auf 5 bis 6 nm. Aktuell angekündigte Platten (2011) mit 1 TByte/Scheibe erlauben noch Flughöhen von maximal 3 nm, damit das Signal durch Abstandsverluste nicht zu stark geschwächt wird.

Der Bodeneffekt ist in diesem Zusammenhang sehr nützlich zur Einhaltung der richtigen Flughöhe des Schreib-/Lesekopfes über der rotierenden Scheibe. Die Herstellung von Festplatten erfolgt deshalb wie die von Halbleitern in Reinräumen.

Die Daten wurden bis ca. 1994 durch Induktion des Magnetfelds der magnetisierten Fläche in der Spule des Schreib-/Lesekopfes ausgelesen. Über die Jahre wurden jedoch aufgrund der steigenden Datendichte die Flächen, auf denen einzelne Bits gespeichert werden, immer kleiner. Um diese Daten auszulesen, wurden kleinere und empfindlichere Leseköpfe benötigt. Diese wurden nach 1994 entwickelt: MR-Leseköpfe sowie einige Jahre später GMR-Leseköpfe (Riesenmagnetowiderstand). Der GMR-Lesekopf ist eine Anwendung der Spintronik.

In der Anfangszeit der Festplatten wurden die Schreib-/Leseköpfe mit Schrittmotoren angesteuert, da die Spurabstände noch groß waren (siehe auch bei Aktor). Bei den derzeit üblichen Schreibdichten sorgen Tauchspulsysteme mit Lageregelung für die Positionierung. Bei der Hitachi Deskstar 7K500 beträgt die Spurdichte 5,3 Spuren/µm, die Bitdichte 34,3 Bit/µm. Das sind 182 Bit/µm².

Zum Schutz der Scheiben-Oberflächen vor dem Aufsetzen der Schreib-/Leseköpfe (dem sogenannten Head-Crash) fahren diese, noch bevor sich beim Ausschalten der Festplatte die Umdrehungsgeschwindigkeit merklich verringert hat, in die Landezone (engl. „landing zone“), in der sie fixiert werden. Dieses Parken erhöht die Stoßfestigkeit der Festplatten für einen Transport oder Umbau. Die Parkposition kann sich außerhalb der Scheiben befinden oder im Innenbereich der Platten. Dabei setzt der Schreib-/Lesekopf auf einem vordefinierten Bereich der Festplatte auf, der keine Daten enthält. Die Oberfläche dieses Bereichs ist besonders vorbehandelt, um ein Festkleben des Kopfes zu vermeiden und so einen späteren Wiederanlauf der Festplatte zu ermöglichen. Die Fixierung geschieht z. B. über einen Magneten, der den Lesekopf festhält.

Parkposition des Lesekopfs außerhalb des Plattenstapels

Bei älteren Festplatten wurden die Schreib-/Leseköpfe bei fast allen Modellen aus dem Plattenstapel herausgefahren. Später (1990er, 2000er) wurde zunehmend die Parkposition im Innenbereich bevorzugt. 2008 kommen beide Varianten vor. Bei Notebook-Platten bietet die Parkposition außerhalb des Plattenstapels zusätzlichen Schutz vor Beschädigung der Oberfläche der Scheiben bei Transport (Erschütterung) der Festplatte.

Bei älteren Festplatten mussten die Köpfe explizit vor dem Ausschalten per Befehl vom Betriebssystem geparkt werden. Auch die Köpfe moderner Festplatten können explizit geparkt werden, da der beschriebene automatische Parkmechanismus nach Wegfall der Versorgungsspannung zu einem erhöhten Verschleiß führen kann. Der Parkbefehl wird heute automatisch beim Herunterfahren des Systems vom Gerätetreiber abgesetzt.

Bei modernen Laptops sorgt ein Beschleunigungssensor für das Parken des Festplattenfingers noch während eines eventuellen freien Falls, um so den Schaden beim Sturz eines Rechners zu begrenzen.

Festplatten-Gehäuse

Lüftungsloch

Das Gehäuse einer Festplatte ist sehr massiv. Meist ist es ein aus einer Aluminiumlegierung bestehendes Gussteil und mit einem Edelstahl-Blechdeckel versehen.

Es ist staub-, aber nicht luftdicht abgeschlossen: Durch eine mit einem Filter versehene kleine Öffnung kann bei Temperaturänderungen oder anders verursachten Luftdruckschwankungen Luft ein- oder austreten, um so die Druckunterschiede auszugleichen. Diese Öffnung – siehe nebenstehende Abbildung – darf nicht verschlossen werden. Da der Luftdruck im Gehäuse mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel abnimmt, zum Betrieb aber ein Mindestdruck erforderlich ist, dürfen diese Festplatten nur bis zu einer bestimmten, maximalen Höhe betrieben werden. Diese ist in der Regel im zugehörigen Datenblatt vermerkt. Die Luft ist erforderlich, um die direkte Berührung von Lesekopf und Festplatte zu verhindern, siehe oben.

Bei neueren Laufwerken wird der Filter durch eine elastische Membran ersetzt, die das System durch Aufwölben in die eine oder andere Richtung an wechselnde Druckverhältnisse anpassen kann.

Wird eine Festplatte in normaler, verunreinigter Luft geöffnet, sorgen bereits kleinste Staub-/Rauchpartikel, Fingerabdrücke etc. für meist irreparable Beschädigungen der Plattenoberfläche und der Schreib-/Leseköpfe.

Speichern und Lesen von Daten

Magnetische Festplatten organisieren ihre Daten – im Gegensatz zu Direktzugriffsspeichern (der sie in Bytes oder in kleinen Gruppen von 2 bis 8 Bytes anordnet) – in Datenblöcken (wie z. B. 512, 2048 oder 4096 Byte), weshalb dieses Verfahren auch blockbasierte Adressierung genannt wird. Dabei können seitens der Hardware immer nur ganze Datenblöcke oder Sektoren gelesen und geschrieben werden.

Das Lesen von Blöcken erfolgt durch Angabe der linearen Sektornummer. Die Festplatte weiß, wo sich dieser Block befindet, und liest bzw. schreibt ihn auf Anforderung.

Blöcke werden beim Schreiben:

• zuerst mit Fehlerkorrekturinformationen versehen,
• einer Modulation unterzogen: früher waren GCR, MFM, RLL üblich, heutzutage haben PRML und neuerdings EPRML diese abgelöst,
• dann wird der Schreiblesekopf-Träger in die Nähe der Spur gefahren, die beschrieben werden soll,
• der der Oberfläche, die die Information trägt, zugeordnete Schreiblesekopf liest das Spursignal und führt die Feinpositionierung durch. Dazu gehört zum einen, die richtige Spur zu finden, zum anderen diese Spur auch genau mittig zu treffen.
• Ist der Schreiblesekopf stabil auf der Spur und befindet sich der richtige Sektor unter dem Schreiblesekopf, wird die Blockmodulation geschrieben.
• Bei vermuteter Fehlposition ist der Schreibvorgang sofort abzubrechen, damit keine Nachbarspuren (teilweise irreparabel) zerstört werden.

Beim Lesen werden diese Schritte umgekehrt ausgeführt:

• Schreiblesekopf-Träger in die Nähe der Spur fahren, die gelesen werden soll.
• Der der Oberfläche, die die Information trägt, zugeordnete Schreiblesekopf liest das Spursignal und führt die Feinpositionierung durch.
• Nun wird die Spur so lange (oder etwas länger) gelesen, bis der gewünschte Sektor erfolgreich gefunden wurde.
• Bei diesem Vorgang gefundene Sektoren werden zuerst demoduliert, dann einer Vorwärts-Fehlerkorrektur unterzogen.
• Üblicherweise werden meist weitaus mehr Sektoren als der angeforderte Sektor gelesen. Diese landen normalerweise im Festplattencache (wenn nicht schon vorhanden), da die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass sie in Kürze noch benötigt werden.
• War ein Sektor schlecht lesbar (mehrere Leseversuche notwendig, Fehlerkorrektur zeigte etliche korrigierbare Fehler auf), wird er üblicherweise remappt, d. h. an einer anderen Stelle gespeichert.
• War der Sektor nicht mehr lesbar, wird ein sogenannter CRC-Fehler gemeldet.

Physischer Aufbau der Scheiben

Plattenstruktur:
(A) Spur, (B) Sektor, (C) Block, (D) Cluster

Magnetooptische Aufnahme der Magnetisierungen einzelner Bits auf einem Festplatten-Platter(Aufnahmen mit CMOS-MagView).

Die Magnetisierung der Beschichtung der Scheiben ist der eigentliche Informationsträger. Sie wird vom Schreib/Lesekopf auf kreisförmigen, konzentrischen Spuren aufgebracht, während die Scheibe rotiert. Eine Scheibe enthält typischerweise einige tausend solcher Spuren, meist auch auf beiden Seiten. Die Gesamtheit aller gleichen, d. h. übereinander befindlichen, Spuren der einzelnen Platten(oberflächen) nennt man Zylinder. Jede Spur ist in kleine logische Einheiten unterteilt, die man Blöcke nennt. Ein typischer Block enthält 512 Byte an Nutzdaten. Jeder Block verfügt dabei über Kontrollinformationen (Prüfsummen), über die sichergestellt wird, dass die Information auch korrekt geschrieben oder gelesen wurde. Die Gesamtheit aller Blöcke, die die gleichen Winkelkoordinaten auf den Platten haben, nennt man Sektor. Der Aufbau eines speziellen Festplattentyps, das heißt, die Anzahl der Spuren, Oberflächen und Sektoren, wird auch als Festplattengeometrie bezeichnet. Der Begriff Sektor wird jedoch häufig auch fälschlicherweise synonym für Block verwendet.

Da manche Betriebssysteme zu früh an Grenzen stießen, als die Nummerierung der Blöcke bei steigenden Festplattenkapazitäten die Wortgrenze (16 Bit) überstieg, führte man Cluster ein. Das sind Gruppen von jeweils einer festen Anzahl an Blöcken (z. B. 32), die sinnvollerweise physisch benachbart sind. Das Betriebssystem spricht dann nicht mehr einzelne Blöcke an, sondern verwendet auf seiner (höheren) Ebene diese Cluster als kleinste Zuordnungseinheit. Erst auf Hardwaretreiber-Ebene wird dieser Zusammenhang aufgelöst.

Bei modernen Festplatten ist normalerweise die wahre Geometrie, also die Anzahl an Sektoren, Köpfen und Zylindern, die vom Festplatten-Controller verwaltet werden, nach außen (d. h. für den Computer bzw. den Festplattentreiber) nicht sichtbar. Der Computer, der die Festplatte benutzt, arbeitet dann mit einer virtuellen Festplatte, die völlig andere Geometriedaten aufweist. Das erklärt, warum zum Beispiel eine Festplatte, die real nur vier Köpfe aufweist, vom Computer mit 255 Köpfen gesehen wird. Der Grund für dieses virtuelle Konzept ist, dass man Begrenzungen PC-kompatibler Hardware überwinden wollte. Heute übliche Festplatten teilen weiterhin die Platten in Zonen auf, wobei die Zahl der Blöcke pro Spur innerhalb einer Zone gleich ist, aber beim Wechsel der Zone von innen nach außen zunimmt. Die innerste Zone hat die wenigsten Blöcke pro Spur, die äußerste Zone die meisten Blöcke pro Spur, deswegen nimmt die kontinuierliche Übertragungsrate beim Zonenwechsel von außen nach innen ab.

Der Festplatten-Controller kann defekte Blöcke ausblenden, um dann einen Block aus einem Reserve-Bereich einzublenden. Für den Computer sieht es immer so aus, als wären alle Blöcke defektfrei und nutzbar.

Geschwindigkeit

Festplatten gehören mit zu den langsamsten Teilen der PC-Hardware. Deshalb ist das Thema Geschwindigkeit ein wesentlicher Faktor. Die wichtigsten technischen Parameter sind die kontinuierliche Übertragungsrate (sustained data rate) und die mittlere Zugriffszeit ([data] access time). Die Werte kann man den Datenblättern der Hersteller entnehmen.

Die kontinuierliche Übertragungsrate ist jene Datenmenge, die die Festplatte beim Lesen aufeinander folgender Sektoren im Mittel pro Sekunde überträgt. Die Werte beim Schreiben sind meist ähnlich und werden deshalb üblicherweise nicht angegeben.

Sowohl beim Schreiben als auch beim Lesen muss vor dem Zugriff auf einen bestimmten Block der Schreib-/Lesekopf der Platte zur gewünschten Spur bewegt und anschließend abgewartet werden, bis durch die Rotation der Platte dieser Block unter dem Kopf vorbeigeführt wird. Diese mechanisch bedingten Verzögerungen liegen Stand 2009 bei ca. 6–20 ms, was nach Maßstäben anderer Computerhardware eine kleine Ewigkeit ist. Daraus ergibt sich die extrem hohe Latenzzeit von Festplatten im Vergleich zu RAM, die noch auf der Ebene der Softwareentwicklung und der Algorithmik berücksichtigt werden muss.

Die Zugriffszeit besteht aus mehreren Komponenten:

• der Spurwechselzeit (seek time),
• der Latenzzeit (latency) und
• die Kommando-Latenz (controller overhead).

Die Spurwechselzeit wird von der Stärke des Antriebs für den Schreib-/Lesekopf (Servo) bestimmt. Abhängig davon, welche Strecke der Kopf zurücklegen muss, ergeben sich unterschiedliche Zeiten. Angegeben wird normalerweise nur der Mittelwert beim Wechsel von einer zufälligen zu einer anderen zufälligen Spur (gewichtet nach der Zahl der Blöcke auf den Spuren). Seit ca. 2003 bieten die meisten Desktop-Festplatten die Möglichkeit, per Konfiguration die Zugriffszeit zugunsten geringerer Geräuschentwicklung zu verlängern.

Die Latenzzeit ist eine unmittelbare Folge der Umdrehungsgeschwindigkeit. Im Mittel dauert es eine halbe Umdrehung, bis ein bestimmter Sektor unter dem Kopf vorbeikommt. Daraus ergibt sich der feste Zusammenhang:

${{Latenzzeit} [ms]} = \frac{30000}{{Drehzahl} \cdot {min^{-1}}}$

Die Kommandolatenz ist die Zeit, die der Festplattencontroller damit verbringt, das Kommando zu interpretieren und die erforderlichen Aktionen zu koordinieren. Diese Zeit ist heutzutage vernachlässigbar.

Die Aussagekraft dieser technischen Parameter für die Systemgeschwindigkeit sind natürlich begrenzt. Deshalb wird im professionellen Bereich eine andere Kennzahl, nämlich Input/Output operations Per Second (IOPS) verwendet. Diese wird mittlerweile hauptsächlich von der Zugriffszeit dominiert. Aus der Definition wird auch schon klar, dass zwei halb so große Platten gleicher Geschwindigkeit dieselbe Datenmenge mit der doppelten IOPS-Zahl bereitstellen. Das ist auch ein Grund, warum Serverplatten typischerweise nicht so groß sind wie Desktop-Platten.

Exemplarische Entwicklung der Plattengeschwindigkeit über die Zeit

Kategorie	Jahr	Modell	Größe in GB	Drehzahl	Datenrate in MB/s	Spurwechsel	Latenz	mittlere Zugriffszeit
Server	1993	IBM 0662	–0.001,000	05.400 min−1	–005	08,5 ms	05,6 ms	15,4 ms
Server	2002	Seagate Cheetah X15 36LP	–0.018 –0.036	15.000 min−1	–052 –068	03,6 ms	02,0 ms	05,8 ms
Server	2007	Seagate Cheetah 15k.6	–0.146 –0.450	15.000 min−1	–112 –171	03,4 ms	02,0 ms	05,6 ms
Desktop	1989	Seagate ST296N	–0.000,080	03.600 min−1	–000,5	28,0 ms	08,3 ms	40,0 ms
Desktop	1993	Seagate Marathon 235	–0.000,064 –0.000,210	03.450 min−1		16,0 ms	08,7 ms	24,0 ms
Desktop	1998	Seagate Medalist 2510–10240	–0.002,5 –0.010	05.400 min−1		10,5 ms	05,6 ms	16,3 ms
Desktop	2000	IBM Deskstar 75GXP	–0.020 –0.040	05.400 min−1	–032	09,5 ms	05,6 ms	15,3 ms
Desktop	2009	Seagate Barracuda 7200.12	–0.160 –1.000	07.200 min−1	–125	08,5 ms	04,2 ms	12,9 ms
Notebook	1998	Hitachi DK238A	–0.003,2 –0.004,3	04.200 min−1	–008,7 –013,5	12,0 ms	07,1 ms	19,3 ms
Notebook	2008	Seagate Momentus 5400.6	–0.120 –0.500	05.400 min−1	–039 –083	14,0 ms	05,6 ms	18,0 ms

Die Entwicklung der Festplattenzugriffszeit kann mit der anderer PC-Komponenten wie CPU, RAM oder Grafikkarte nicht mehr Schritt halten, weshalb sie zum Flaschenhals geworden ist. Um eine hohe Leistung zu erreichen, muss eine Festplatte deshalb, soweit möglich, immer große Mengen von Daten in aufeinander folgenden Blöcken lesen oder schreiben, weil dabei der Schreib-Lesekopf nicht neu positioniert werden muss.

Das wird unter anderem dadurch erreicht, dass möglichst viele Operationen im RAM durchgeführt und auf der Platte die Positionierung der Daten auf die Zugriffsmuster abgestimmt werden. Dazu dient vor allem ein großer Cache im Arbeitsspeicher des Computers, der von allen modernen Betriebssystemen zur Verfügung gestellt wird. Zusätzlich hat auch die Festplattenelektronik einen kleinen Cache (Stand 2010 einige MB), der vor allem zur Entkopplung der Interface-Transferrate von der unveränderlichen Transferrate des Schreib-Lesekopfes dient.

Neben der Verwendung eines Caches gibt es weitere Software-Strategien zur Performance-Steigerung. Sie werden vor allem in Multitasking-Systemen wirksam, wo das Festplattensystem mit mehreren bzw. vielen Lese- und Schreibanforderungen gleichzeitig konfrontiert wird. Es ist dann meist effizienter, diese Anforderungen in eine sinnvolle neue Reihenfolge zu bringen. Die Steuerung erfolgt durch einen Festplatten-Scheduler. Das einfachste Prinzip verfolgt dabei dieselbe Strategie wie eine Fahrstuhlsteuerung: Die Spuren werden zunächst in einer Richtung angefahren und die Anforderungen beispielsweise nach monoton steigenden Spurnummern abgearbeitet. Erst wenn diese alle abgearbeitet sind, kehrt die Bewegung um und arbeitet dann in Richtung monoton fallender Spurnummern usw.

Bis etwa 1990 besaßen Festplatten meist so wenig Cache (0,5 bis maximal 8 KByte), dass sie keine komplette Spur (damals 8,5 KByte oder 13 KByte) zwischenspeichern konnten. Daher musste der Datenzugriff durch Interleaving gebremst bzw. optimiert werden. Nicht notwendig war dies bei Platten mit hochwertigem SCSI- oder ESDI-Controller bzw. bei den damals aufkommenden IDE-Platten.

Die seit ca. 2008 verwendeten SSDs ("Solid State Drive") können wegen fehlender beweglicher Teile prinzipbedingt wesentlich kürzere Zugriffszeiten aufweisen (müssen dies aber insbesondere beim Schreiben nicht).

Partitionen

Aus Sicht des Betriebssystems können Festplatten durch Partitionierung in mehrere Bereiche unterteilt werden. Das sind keine echten Laufwerke, sondern sie werden nur vom Betriebssystem als solche dargestellt. Man kann sie sich als virtuelle Festplatten vorstellen, die durch den Festplattentreiber dem Betriebssystem gegenüber als getrennte Geräte dargestellt werden. Die Festplatte selbst „kennt“ diese Partitionen nicht, es ist eine Sache des übergeordneten Betriebssystems.

Jede Partition wird vom Betriebssystem gewöhnlich mit einem Dateisystem formatiert. Unter Umständen werden, je nach benutztem Dateisystem, mehrere Blöcke zu Clustern zusammengefasst, die dann die kleinste logische Einheit für Daten sind, die auf die Platte geschrieben werden. Das Dateisystem sorgt dafür, dass Daten in Form von Dateien auf die Platte abgelegt werden können. Ein Inhaltsverzeichnis im Dateisystem sorgt dafür, dass Dateien wiedergefunden werden und hierarchisch organisiert abgelegt werden können. Der Dateisystem-Treiber verwaltet die belegten, verfügbaren und defekten Cluster. Ein Beispiel für ein Dateisystem ist das (von MS-DOS und Windows 9x ausschließlich unterstützte) FAT-Dateisystem.

Geräuschvermeidung

Um die Lautstärke der Laufwerke beim Zugriff auf Daten zu verringern, unterstützen die meisten für den Desktop-Einsatz gedachten ATA- und SATA-Festplatten „Automatic Acoustic Management“ (AAM). Wird die Festplatte in einem leisen Modus betrieben, werden die Schreib/Leseköpfe weniger stark beschleunigt, so dass die Zugriffe leiser sind. Das Laufgeräusch des Plattenstapels sowie die Daten-Transferrate wird davon nicht verändert, jedoch verlängert sich die Zugriffszeit.

Schnittstellen, Bussystem und Jumpering

Ursprünglich (bis 1990/91) befand sich das, was heute als Schnittstelle zur Festplatte verstanden wird, bei Consumer-Platten gar nicht auf der Festplatte. Dafür war ein Controller in Form einer ISA-Steckkarte notwendig. Dieser Controller sprach die Platte über ein Interface names ST506 an (mit den Modulationsstandards MFM, RLL und ARLL). Die Kapazität der Platte war vom Controller abhängig, gleiches galt für die Datenzuverlässigkeit. Eine 20-MB-MFM-Platte hatte an einem RLL-Controller 30 MB, lief aber ggf. nicht sonderlich zuverlässig.

Erst SCSI-Platten, ESDI-Platten und die aufkommenden IDE-Platten machten Schluss mit dieser Tradition aus der Anfangszeit der plattenbasierten Magnetspeichertechnik.

Als Schnittstelle für interne Festplatten im Desktop-Bereich wird heute die Serial-ATA-Schnittstelle eingesetzt. Bis vor kurzem war hier noch die parallele ATA- (oder IDE, EIDE)-Schnittstelle üblich.

Bei Servern und Workstations hat sich neben SATA im Wesentlichen SAS und Fibre-Channel etabliert. Die Mainboards waren lange Zeit mit meist zwei ATA-Schnittstellen versehen, inzwischen – teilweise zusätzlich, teilweise stattdessen – mit bis zu 10 SATA-Schnittstellen.

Ein prinzipielles Problem bei parallelen Übertragungen ist, dass es mit zunehmender Geschwindigkeit immer schwieriger wird, unterschiedliche Laufzeiten der einzelnen Bits durch das Kabel sowie Signalreflexionen zu beherrschen. Daher stoßen die parallelen Schnittstellen mittlerweile an ihre Grenzen; diese Einschränkung fällt bei seriellen Übertragungstechniken weg, womit höhere Übertragungsraten möglich werden.

ATA (IDE)

Festplatten-Konfigurations-Jumper

Bei einer ATA-Festplatte wird durch Jumper festgelegt, ob sie das Laufwerk mit Adresse 0 oder 1 der ATA-Schnittstelle ist (Device 0 bzw. 1, oft auch mit Master bzw. Slave bezeichnet). Manche Modelle erlauben auch eine Beschränkung der an das Betriebssystem bzw. BIOS gemeldeten Kapazität des Laufwerks, wodurch die Festplatte im Falle von Inkompatibilitäten dennoch (unter Verschenkung des nicht gemeldeten Plattenplatzes) in Betrieb genommen werden kann.

Durch die Festlegung der ATA-Bus-Adresse können zwei Festplatten an einer ATA-Schnittstelle des Mainboards angeschlossen werden. Die meisten Mainboards haben zwei ATA-Schnittstellen, genannt primary ATA und secondary ATA, also „erste“ und „zweite ATA-Schnittstelle“. Daher können insgesamt bis zu vier Festplatten an beide ATA-Schnittstellen der Hauptplatine angeschlossen werden. Ältere BIOS von Hauptplatinen erlauben es nur, den Computer von der ersten ATA-Schnittstelle zu starten, und auch nur, wenn die Festplatte als Master gejumpert ist.

Die ATA-Schnittstellen werden jedoch nicht nur von Festplatten, sondern auch von CD-ROM- und DVD-Laufwerken genutzt. Somit ist (ohne Zusatzkarte) die Gesamtzahl von Festplatten plus ladbaren Laufwerken (CD-ROM, DVD) auf vier begrenzt (Diskettenlaufwerke haben eine andere Schnittstelle). Es gibt sogar Adapter, mit denen Compact-Flash-Karten angeschlossen und wie eine Festplatte verwendet werden können.

Bei Erweiterungen sind einige Dinge zu beachten:

• Das erste Laufwerk ist als „Master“ zu jumpern – in der Regel die Voreinstellung von Laufwerken; erst ein eventuell zweites Laufwerk an einem Kabel wird auf „Slave“ gejumpert. Einige Laufwerke haben noch die dritte Option „Single Drive“. Diese wird dann benutzt, wenn das Laufwerk alleine am Kabel hängt; kommt ein „Slave“-Laufwerk dazu, muss man das erste als „Master“ jumpern. Diese Option heißt dann zur Erläuterung oftmals „Master with Slave present“.
• Wo Master oder Slave sitzen (am Ende des Kabels oder „mittendrin“), spielt keine Rolle (außer, beide Laufwerke sind auf Cable Select gejumpert). „Slave allein“ funktioniert zwar meistens, gilt aber nicht als sauber konfiguriert und ist oft störanfällig. Ausnahme: Bei den neueren 80-poligen Kabeln sollte der Slave in der Mitte angeschlossen werden; die Stecker sind dementsprechend beschriftet.

Die ideale Verteilung der Laufwerke auf die einzelnen Anschlüsse ist disputabel. Zu beachten ist, dass sich traditionell zwei Geräte am selben Kabel die Geschwindigkeit teilen und dass stets das langsamste unterstützte Busprotokoll verwendet wird. Das gilt jedoch nicht mehr für moderne Controller/Mainboards. Bei der gängigen Konfiguration mit einer Festplatte und einem CD/DVD-Laufwerk ist es daher von Vorteil, jedes dieser beiden Geräte mit einem eigenen Kabel zu einer Schnittstelle auf der Hauptplatte zu verwenden. Neben den Jumpern existiert ein automatischer Modus für die Bestimmung der Adressen („Cable-Select“), der jedoch spezielle Anschlusskabel erfordert, die anfangs wenig verbreitet waren.

ESDI

→ Hauptartikel: ESDI

SCSI

→ Hauptartikel: SCSI

SCSI-Festplatten kennen nicht nur zwei, sondern, je nach verwendetem Controller, acht oder sechzehn Adressen. Daher finden sich an älteren SCSI-Laufwerken drei oder vier Jumper zur Bestimmung der Adressen – ID-Nummern genannt –, die es erlauben, bis zu sieben bzw. 15 Geräte zu adressieren (der Controller belegt eine eigene Adresse). Alternativ erfolgt die Adresseinstellung auch durch einen kleinen Drehschalter. Bei modernen Systemen werden die IDs automatisch vergeben (nach der Reihenfolge am Kabel), und die Jumper sind nur noch relevant, wenn diese Vergabe beeinflusst werden soll.

Dazu kommen noch andere Jumper wie der (optionale) Schreibschutzjumper, der es erlaubt, eine Festplatte gegen Beschreiben zu sperren. Weiterhin können je nach Modell Einschaltverzögerungen oder das Startverhalten beeinflusst werden.

SATA

Stecker für Spannungsversorgung von SATA-Platten
(Masse (Schwarz), 3,3 V (Orange - hier nicht bestückt), 5 V (Rot), 12 V (Gelb))

→ Hauptartikel: Serial ATA

Seit 2002 werden Festplatten mit Serial ATA (S-ATA oder SATA)-Schnittstelle angeboten. Die Vorteile gegenüber ATA sind der höhere mögliche Datendurchsatz und die vereinfachte Kabelführung. Erweiterte Versionen von SATA verfügen über weitere, vor allem für professionelle Anwendungen relevante, Funktionen, wie etwa die Fähigkeit zum Austausch von Datenträgern im laufenden Betrieb (Hot-Plug). Inzwischen hat sich SATA praktisch durchgesetzt, die neuesten Festplatten werden nicht mehr als IDE-Versionen angeboten, seit die bei IDE theoretisch möglichen Transferraten nahezu erreicht sind.

Im Jahr 2005 wurden erste Festplatten mit Serial Attached SCSI (SAS) als potentieller Nachfolger von SCSI für den Server- und Storagebereich vorgestellt. Dieser Standard ist teilweise zu SATA abwärtskompatibel.

Serial Attached SCSI (SAS)

→ Hauptartikel: Serial Attached SCSI

Die SAS-Technik basiert auf der etablierten SCSI-Technik, sendet die Daten jedoch seriell. Neben der höheren Geschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlicher SCSI-Technik können theoretisch über 16.000 Geräte in einem Verbund angesprochen werden. Ein weiterer Vorteil ist die maximale Kabellänge von 10 Metern. Die Steckverbindungen von SATA sind zu SAS kompatibel, ebenso SATA-Festplatten; SAS-Festplatten benötigen jedoch einen SAS-Controller.

Fibre-Channel-Interface

→ Hauptartikel: Fibre Channel

Die Kommunikation via Fibre-Channel-Interface ist noch leistungsfähiger und ursprünglich vor allem für die Verwendung in Speichersubsystemen entwickelt. Die Festplatten werden, wie bei USB, nicht direkt angesprochen, sondern über einen FC-Controller, FC-HUBs oder FC-Switches.

Queuing im SCSI-, SATA oder SAS-Datentransfer

Vor allem bei SCSI-Platten und auch bei neueren SATA-Festplatten werden sogenannte Queues (Warteschlangen) eingesetzt. Das sind Software-Verfahren als Teil der Firmware, die die Daten zwischen dem Anfordern von Computerseite und physikalischem Zugriff auf die Speicherscheibe verwalten und ggf. zwischenspeichern. Beim Queuing reihen sie die Anfragen an den Datenträger in eine Liste und sortieren sie entsprechend der physikalischen Position auf der Scheibe und der aktuellen Position der Schreibköpfe, um so möglichst viele Daten mit möglichst wenigen Umdrehungen und Kopfpositionierungen zu lesen. Der festplatteneigene Cache spielt hier eine große Rolle, da die Queues in diesem abgelegt werden (siehe auch: Tagged Command Queuing, Native Command Queuing).

Vorläufer der seriellen High-Speed-Schnittstellen

Die ersten verbreiteten seriellen Schnittstellen für Festplatten waren SSA (Serial Storage Architecture, von IBM entwickelt) und Fibre-Channel in der Variante FC-AL (Fibre Channel-Arbitrated Loop). SSA-Festplatten werden heute praktisch nicht mehr hergestellt, aber Fibre-Channel-Festplatten werden weiterhin für den Einsatz in großen Speichersystemen gebaut. Fibre Channel bezeichnet dabei das verwendete Protokoll, nicht das Übertragungsmedium. Deshalb haben diese Festplatten trotz ihres Namens keine optische, sondern eine elektrische Schnittstelle.

Externe Festplatten

Gerät mit USB-Stecker

Festplatten mit einem digitalen Kinofilm im Transportkoffer

Externe Festplatten gibt es als physische Massenspeicher (Block-Geräte) als USB-, Firewire- oder eSATA-Platten oder als logische Massenspeicher (NAS) mit Anschluss über Ethernet- und/oder WLAN. Im ersteren Falle ist die Festplatte aus Sicht des Betriebssystems ein spezielles Laufwerk; in zweiten Falle ist das gesamte NAS ein spezieller über ein Netzwerk angebundener Computer.

Für den Anschluss von externen Festplatten werden universelle Schnittstellen wie FireWire oder USB, immer öfter auch eSATA, verwendet. Zwischen der Festplatte und der Schnittstelle befindet sich hierzu eine Bridge, die an einer Seite einen PATA- oder SATA-Anschluss und an der anderen Seite einen USB-, Firewire-, eSATA-Anschluss oder mehrere dieser Anschlüsse hat.

Bei derartigen externen Festplatten sind teilweise zwei Festplatten in einem Gehäuse verbaut, die nach außen jedoch nur als ein Laufwerk auftreten (RAID-System). Sehr ähnlich arbeiten NAS-Systeme, bei denen dann ein Netzwerkanschluss vorhanden ist. Hier ist die Kapazität praktisch unbegrenzt erweiterbar.

Datensicherheit

Besonders für Behörden und Unternehmen, die Festplatten zur Datenspeicherung oder zum Transport einsetzen, sind Datenschutz und Datensicherheit äußerst sensible Themen. Vor allem im Bereich der externen Festplatten, die als mobile Datenspeicher eingesetzt werden, müssen sich Behörden und Unternehmen auf absolute Sicherheit verlassen können. Gelangen sensible Daten in unbefugte Hände, entsteht meist ein irreparabler Schaden. Um dies zu verhindern und höchste Datensicherheit für den mobilen Datentransport zu gewährleisten, müssen folgende Hauptkriterien beachtet werden:

• Verschlüsselung,
• Zugriffskontrolle und die
• Verwaltung des kryptographischen Schlüssels.

Verschlüsselung

Metaphorisch gesprochen ist die Verschlüsselung wie die Tür eines Hauses. Die Tür kann beispielsweise aus Holz oder Stahl sein. Übertragen auf die mobilen Festplatten würde das bedeuten, dass zum Beispiel eine einfache XOR-Verknüpfung oder eine Verschlüsselung nach AES (Advanced Encryption Standard) mit unterschiedlichen Schlüssellängen und Blockmodi verwendet werden kann. Die Wahl einer passenden Verschlüsselung entscheidet über die Grundlage zum Erreichen eines höchsten Maßes an Datensicherheit. Für höchste Anforderungen an Datensicherheit empfiehlt das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, die AES-Verschlüsselung mit einer Schlüssellänge von 256 Bit im CBC-Modus zu verwenden.

Zugriffskontrolle

Die Zugriffskontrolle kann mit einem Schloss verglichen werden. Dies kann ein leicht zugängliches Schloss sein, das mit einem Draht geöffnet werden kann, oder ein robustes Schloss, das auch gegen große Manipulationen und physische Belastungen geschützt ist. Somit ist die Verwendung der härtesten Stahltür nichtig, wenn sie durch ein einfaches Schloss gesichert wird.

In Bezug auf die Sicherheitsmedien ist damit gemeint, dass die Zugriffskontrolle von einem einfachen Passwort bis hin zu komplexen mehrstufigen Authentifizierungsmethoden reichen kann. Entscheidet man sich für eine komplexe Zugriffsmethode mit Zwei-Faktor-Authentifizierung (z. B. Smartcard und PIN), ist man sicher, dass der Zugang zu den eigenen Daten hervorragend versperrt ist.

Verwaltung des kryptographischen Schlüssels

Im Allgemeinen beinhaltet die Verwaltung des Schlüssels Informationen über die Erstellung, Speicherung und Möglichkeiten zur Zerstörung.

Bei einem Schlüssel für die Haustür ist es wichtig zu wissen, wer diesen hergestellt hat und wo er abgelegt wird. Dabei bringt es nichts, die härteste Stahltür und das sicherste Schloss zu verwenden, wenn der Schlüssel direkt neben der Tür an einem Schlüsselbrett hängt. Es muss demnach sichergestellt sein, dass sich der Schlüssel an einem sicheren Ort befindet und für Unbefugte unzugänglich bleibt. Auf die externen Speicher bezogen, ist es wichtig zu wissen, wie der kryptographische Schlüssel hergestellt wurde und ob bei der Herstellung oder auf dem Weg zum Nutzer eine Kopie des Schlüssels angefertigt werden konnte. Es ist auch wichtig zu wissen, wie sicher und wo der Schlüssel für die Verwendung abgelegt ist. Typische Speicherorte des Kryptoschlüssels sind: auf der Festplatte, im Sicherheitscontroller oder außerhalb des Speichermediums wie zum Beispiel auf einer Smartcard.

Außerdem ist auch wichtig zu wissen, wie der Kryptoschlüssel in einer extremen Situation durch den Benutzer schnell zerstört werden kann, damit Unbefugte auch mittels Zwang nicht an die sensible Daten gelangen können.

Es ist zu beachten, dass immer alle drei Sicherheitskriterien berücksichtigt werden müssen. Hat eines von diesen Kriterien eine Sicherheitslücke, so wird dadurch die ganze Sicherheitskette gefährdet.

Ausfallursachen und Lebensdauer

Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit Belegen (bspw. Einzelnachweisen) ausgestattet. Die fraglichen Angaben werden daher möglicherweise demnächst entfernt. Hilf bitte der Wikipedia, indem du die Angaben recherchierst und gute Belege einfügst. Näheres ist eventuell auf der Diskussionsseite oder in der Versionsgeschichte angegeben. Bitte entferne zuletzt diese Warnmarkierung. Dieser Abschnitt enthält Behauptungen die sehr umstritten sind. Unbedingt Belege nachliefern. Unbelegbares ab April entfernen.

Zu den typischen Ausfallursachen gehören:

Lüfter für 3,5″-Festplatten

• Die Anfälligkeit von Festplatten ist besonders bei den neuen, sehr schnell drehenden Systemen vorwiegend auf thermische Probleme zurückzuführen.
• Beim mechanischen Aufsetzen des Schreib-Lesekopfes kann die Festplatte beschädigt werden (Head-Crash). Der Kopf schwebt im Betrieb auf einem Luftpolster über der Platte und wird nur durch dieses Polster daran gehindert aufzusetzen. Im laufenden Betrieb sollte die Festplatte daher möglichst nicht bewegt werden und keinen Erschütterungen ausgesetzt sein.

Geöffnete Festplatte nach einem Head-Crash. Die Schleifspuren, die der schadhafte Schreib-Lese-Kopf auf der Magnetscheibe hinterlassen hat, sind deutlich erkennbar.

• Äußere Magnetfelder können die Sektorierung der Festplatte beeinträchtigen und sogar zerstören.
• Fehler in der Steuerelektronik oder Verschleiß der Mechanik führen zu Ausfällen.
• Umgekehrt kann auch längerer Stillstand dazu führen, dass die Mechanik in Schmierstoffen stecken bleibt und die Platte gar nicht erst anläuft („sticky disk“).

Die durchschnittliche Zahl an Betriebsstunden, bevor eine Festplatte ausfällt, wird bei irreparablen Platten als MTTF (Mean Time To Failure) bezeichnet. Bei Festplatten, die repariert werden können, wird ein MTBF-Wert (Mean Time Between Failures) angegeben. Alle Angaben zur Haltbarkeit sind ausschließlich statistische Werte. Die Lebensdauer einer Festplatte kann daher nicht im Einzelfall vorhergesagt werden, denn sie hängt von vielen Faktoren ab:

• Vibrationen und Stöße: Starke Erschütterungen können zu einem vorzeitigen (Lager-)Verschleiß führen und sollten daher vermieden werden.
• Unterschiede zwischen verschiedenen Modellreihen eines Herstellers: Abhängig vom jeweiligen Modell lassen sich bestimmte Baureihen ausmachen, die als besonders zuverlässig oder fehleranfällig gelten. Um statistisch genau Angaben zu der Zuverlässigkeit machen zu können, sind allerdings eine große Anzahl von baugleichen Platten notwendig, die unter ähnlichen Bedingungen betrieben werden. Systemadministratoren, die viele Systeme betreuen, können so im Laufe der Jahre durchaus einige Erfahrungen sammeln, welche Festplatten eher zu auffälligem Verhalten und damit vorzeitigem Ausfall neigen.
• Anzahl der Zugriffe (Lesekopfbewegungen): Durch häufige Zugriffe verschleißt die Mechanik schneller, als wenn die Platte nicht genutzt wird und sich nur der Plattenstapel dreht.
• Wenn die Festplatte über der von Hersteller genannten Betriebstemperatur, meist 40–55 °C, betrieben wird, leidet die Lebensdauer. Nach einer Studie von Google (die ihre internen Festplattenausfälle analysiert haben) gibt es auch am oberen Ende des zulässigen Bereiches keine vermehrten Ausfälle.

Allgemein sind schnelldrehende Server-Festplatten für eine höhere MTTF ausgelegt als typische Desktop-Festplatten, so dass sie theoretisch eine höhere Lebensdauer erwarten lassen. Dauerbetrieb und häufige Zugriffe können jedoch dazu führen, dass sich das relativiert und die Festplatten nach wenigen Jahren ausgetauscht werden müssen.

Notebook-Festplatten werden durch die häufigen Transporte besonders beansprucht und sind dementsprechend trotz robusterer Bauart mit einer kleineren MTTF als Desktop-Festplatten spezifiziert.

Eine genaue Haltbarkeit der gespeicherten Daten wird von den Herstellern nicht angegeben. Lediglich magneto-optische Verfahren erreichen eine Persistenz von 50 Jahren und mehr.

Vorbeugende Maßnahmen

Als vorbeugende Maßnahmen gegen Datenverlust werden daher häufig folgende Maßnahmen ergriffen:

• Von wichtigen Daten sollte immer eine Sicherungskopie (Backup) auf einem anderen Datenträger (beachte den Hinweis zum Ausfall oben unter Partitionierung) existieren.
• Systeme, die zwingend hochverfügbar sein müssen und bei denen ein Festplattenfehler keine Betriebsunterbrechung und Datenverlust verursachen darf, verfügen meistens über RAID. Eine Konfiguration ist zum Beispiel das Mirrorset (RAID 1), bei dem die Daten auf zwei Festplatten gespiegelt werden und sich somit die Ausfallsicherheit erhöht. Effizientere Konfigurationen sind RAID 5 und höher. Ein Stripeset (RAID 0) aus zwei Festplatten erhöht zwar die Geschwindigkeit, jedoch steigt auch das Ausfallrisiko. RAID 0 ist deshalb keine Maßnahme, um Datenverlust zu verhindern oder die Verfügbarkeit des Systems zu erhöhen.
• ATA-Festplatten verfügen seit ca. Ende der 1990er Jahre über S.M.A.R.T., eine interne Überwachung der Festplatte auf Zuverlässigkeit. Der Status kann von außen abgefragt werden. Ein Nachteil ist, dass S.M.A.R.T. kein Standard ist. Jeder Hersteller definiert seine Fehlertoleranz selbst, d. h. S.M.A.R.T. ist nur als allgemeines Richtmittel anzusehen. Außerdem gibt es Festplatten, deren S.M.A.R.T.-Funktion selbst dann noch nicht vor Problemen warnt, wenn diese sich bereits im Betrieb durch nicht mehr lesbare Blöcke bemerkbar gemacht haben.
• Die meisten Festplatten können in beliebiger Lage montiert werden, im Zweifelsfall sollte die Spezifikation des Herstellers beachtet werden. Des Weiteren ist die Festplatte fest zu verschrauben, um Eigenschwingung zu unterbinden.
• Während des Einbaus sollte Maßnahmen zur Schutz vor ESD getroffen werden.

Datenschutz

Unabhängig vom verwendeten Speichermedium (in diesem Fall eine Festplatte) wird beim Löschen einer Datei lediglich im Dateisystem vermerkt, dass der entsprechende Datenbereich nun frei ist. Die Daten selbst verbleiben jedoch physisch auf der Festplatte, bis der entsprechende Bereich mit neuen Daten überschrieben wird. Mit Datenrettungsprogrammen können gelöschte Daten daher oft zumindest zum Teil wiederhergestellt werden. Das wird auch häufig in der Beweissicherung zum Beispiel bei den Ermittlungsbehörden (Polizei etc.) eingesetzt.

Beim Partitionieren oder gewöhnlichen Formatieren wird der Datenbereich nicht überschrieben, sondern lediglich die Partitionstabelle oder die Beschreibungsstruktur des Dateisystems.

Um ein sicheres Löschen von sensiblen Daten zu garantieren, bieten verschiedene Hersteller Software an, sogenannte Eraser, die beim Löschen den Datenbereich mehrfach überschreibt. Meistens kann aber auf eine (fast) beliebige und kostenlose Unix-Distribution zurückgegriffen werden, wie zum Beispiel Knoppix, die praktischerweise direkt von CD gestartet werden kann. Außerdem gibt es für diesen Zweck neben universellen Programmen wie dd und badblocks speziell für das Löschen verschiedene Opensource-Programme, beispielsweise Darik’s Boot and Nuke (DBAN). In Apples Mac OS X sind entsprechende Funktionen („Papierkorb sicher löschen“ und „Volume mit Nullen überschreiben“) bereits enthalten. Wurde die Datei bereits gelöscht, ohne die Daten zu überschreiben, kann auch der komplette freie Speicher der Festplatte überschrieben werden. Siehe dazu auch Gutmann-Methode (dabei wird der Speicher mehrmals überschrieben, um zu verhindern, dass sich die Daten mit Spezialhardware z. B. von Datenrettungsunternehmen oder Behörden wiederherstellen lassen).

Alternativ bietet sich bei der Verschrottung des Computers die mechanische Vernichtung der veralteten Festplatte (bzw. der Scheiben) an. Deshalb werden in manchen Unternehmen beim Umstieg auf eine neue Computergeneration alle Festplatten in einem Schredder in kleine Teile zermahlen und die Daten so vernichtet.

Verschiedene Festplatten bieten die Möglichkeit an, den kompletten Festplatteninhalt per Passwort direkt auf Hardwareebene zu schützen. Da diese im Grunde nützliche Eigenschaft jedoch kaum bekannt ist und die meisten BIOS die Funktion zum Setzen des Passworts nicht selbsttätig ausschalten, besteht rein theoretisch für Schadprogramme wie Viren die Chance, dem Benutzer durch Setzen dieses Passworts auf einen unbekannten Wert massiv zu schaden. Danach bestünde keine Möglichkeit mehr, noch auf Inhalte der Festplatte zuzugreifen. Für weitere Informationen bzgl. ATA-Festplatten siehe Passwortschutz unter ATA.

Langzeitarchivierung

→ Hauptartikel: Langzeitarchivierung

Die Archivierung von Daten über Zeiträume von Jahrzehnten und Jahrhunderten wirft viele Probleme auf. Eines dieser Probleme (wahrscheinlich sogar das am einfachsten zu lösende) ist der Defekt von Datenträgern und Festplatten.

Geschichte

Ein IBM 305 RAMAC, im Vordergrund Mitte/links zwei IBM-350-Festplatten

Alte Festplatte mit 1 m Durchmesser aus einem Großrechner

Alte IBM-62PC-Festplatte, ca. 1979, 6 × 8″ Scheiben mit insgesamt ca. 65 MB Speicher

Vorläufer der Festplatte war die Magnettrommel ab 1932. Außerhalb von Universitäten und Forschungseinrichtungen kam dieser Speicher ab 1958 als „Hauptspeicher“ mit 8192 Worten à 32 Bit in der Zuse Z22 zum Einsatz. Die erste kommerziell erhältliche Festplatte, die IBM 350, wurde von IBM 1956 als Teil des IBM 305 RAMAC-Rechners („Random Access Method of Accounting and Control“) angekündigt.

Chronologische Übersicht

• September 1956: IBM stellt das erste magnetische Festplattenlaufwerk mit der Bezeichnung „IBM 350“ vor (5 MB, 24 Zoll, 600 ms Zugriffszeit, 1.200 min⁻¹, 500 kg, 10 kW). Die Schreib-/Leseköpfe wurden elektronisch-pneumatisch gesteuert, weshalb die schrankgroße Einheit auch einen Druckluft-Kompressor enthielt. Das Laufwerk wurde nicht verkauft, sondern für ca. 10.000 DM pro Monat an Unternehmen vermietet. Ein Exemplar der IBM350 befindet sich im Museum des IBM-Clubs in Sindelfingen.
• 1973: IBM startet das „Winchester“-Projekt, das sich damit befasste, einen rotierenden Speicher mit einem fest montierten Medium zu entwickeln (IBM 3340, 30 MB Speicherkapazität, 30 ms Zugriffszeit). Beim Starten und Stoppen des Mediums sollten die Köpfe auf dem Medium aufliegen, was einen Lademechanismus überflüssig machte. Namensgeber war die Stadt Winchester in Südengland, in deren IBM-Werk das Laufwerk entwickelt wurde. Diese Technik setzte sich in den folgenden Jahren durch. Bis in die 1990er Jahre war deshalb für Festplatten die Bezeichnung Winchester-Laufwerk gebräuchlich.
• 1979: Vorstellung der ersten 8″-Winchester-Laufwerke. Diese waren jedoch sehr schwer und teuer (ca. 1000 Euro/MB); trotzdem stieg der Absatz kontinuierlich.
• 1980: Verkauf der ersten 5,25″-Winchester-Laufwerke durch die Firma Seagate Technology („ST506“, 6 MB, 3.600 min⁻¹, Verkaufspreis ca. 1000 $). Diese Modellbezeichnung (ST506) wurde auch über viele Jahre hinaus der Name für diese neue angewendete Schnittstelle, welche alle anderen Firmen als neuen Standard im PC-Bereich übernommen hatten. Zur gleichen Zeit kam neben den bereits bestehenden Apple-Microcomputern der erste PC von IBM auf den Markt, dadurch stieg die Nachfrage nach diesen – im Vergleich zu den Winchester-Laufwerken kompakten – Festplatten rasant an.
• 1986: Spezifikation von SCSI, eines der ersten standardisierten Protokolle für eine Festplattenschnittstelle.
• 1989: Standardisierung von IDE, auch bekannt als AT-Bus.
• 1991: erste 2,5-Zoll-Festplatte mit 100 MB Speicherkapazität
• 1997: Erster Einsatz des Riesen-Magnetowiderstands (englisch Giant Magnetoresistive Effect (GMR)) bei Festplatten, dadurch konnte die Speicherkapazität stark gesteigert werden. Eine der ersten Festplatten mit GMR-Leseköpfen brachte IBM im November 1997 heraus (IBM Deskstar 16GP DTTA-351680, 3,5″, 16,8 GB, 0,93 kg, 9,5 ms, 5.400 min⁻¹).
• 2004: Erste SATA-Festplatten mit Native Command Queuing von Seagate.
• 2005: Prototyp einer 2,5-Zoll-Hybrid-Festplatte (Kurzbezeichnung H-HDD), die aus einem magnetisch-mechanischen Teil und einem zusätzlichen NAND-Flash-Speicher aufgebaut ist, der als Puffer für die Daten dient. Erst wenn der Puffer voll ist, werden die Daten aus dem Puffer auf das Magnetmedium der Festplatte geschrieben.
• 2006: Erste 2,5-Zoll-Notebook-Festplatte (Momentus 5400.3, 2,5″, 160 GB, 0,1 kg, 5,6 ms, 5.400 min⁻¹, 2 Watt) von Seagate mit senkrechter Aufzeichnungstechnik (Perpendicular Recording). 3,5-Zoll-Festplatten erreichen mit derselben Aufzeichnungstechnik im April eine Kapazität von 750 GB.
• 2007: Die erste Terabyte-Festplatte von Hitachi. (3,5″, 1 TB, 0,7 kg, 8,5 ms, 7.200 min⁻¹, 11 Watt)
• 2009: Erste 2-TB-Festplatte von Western Digital (Caviar Green, 5400 min⁻¹)
• 2010: Erste 3-TB-Festplatte von Western Digital (Caviar Green). Systeme ohne UEFI-Bios können diese Festplatte nicht ansprechen. WD liefert eine spezielle Controllerkarte mit, mit welcher die 2,5 TB und 3 TB großen Festplatten von PCs mit älterem Bios als sekundäre Platten voll angesprochen werden können. Seagate umgeht dieses Problem durch den Einsatz größerer Cluster.
• 2011: Überschwemmungen zerstörten etliche Fabriken in Thailand und machten die weltweiten Abhängigkeiten u. a. der Festplattenindustrie deutlich: Lieferausfälle führten zur Knappheit von Bauelementen und die Preise für Festplatten auf dem Endverbrauchermarkt in Deutschland schnellten auf ein Mehrfaches in die Höhe. Hitachi GST (bzw. Western Digital) liefert in kleinen Stückzahlen die ersten 4-TB-3,5"-Festplatten Deskstar 5K4000 (intern) bzw. Touro Desk (externe USB-Variante) mit 1 TB pro Platter aus. Auch Samsung kündigt entsprechende Modelle mit einer Kapazität von 1 TB pro Platter an. Erste Modelle sollen die Spinpoint F6 mit 2 TB und 4 TB sein.

Hersteller

Zusammenführung der Festplattenhersteller

Name	Marktanteil Q2/2007	Marktanteil Q4/2010	Bemerkungen
Seagate	34,0 %	29,2 %	Seagate hat 2011 Samsungs Festplattensparte übernommen.
Western Digital	21,6 %	31,2 %	WD hat im März des Jahres 2011 Hitachi GST übernommen
Hitachi GST	18.1 %	17,6 %	Hitachi GST wurde im März des Jahres 2011 von WD übernommen
Samsung	11,9 %	10,7 %	Samsungs Festplattensparte wurde 2011 von Seagate übernommen.
Toshiba	7,0 %	10,8 %	Seit 2010 einschließlich Fujitsu-Festplattensparte.
Fujitsu	6,4 %	–	Fujitsu-Festplattensparte wurde 2010 von Toshiba übernommen
ExcelStor	1,6 %	–	ExcelStor spielt praktisch keine Rolle mehr

Zusammenführung:

• 2001 wurde Conner Festplatten von Exelstore übernommen
• 2000 verkaufte Quantum an Maxtor
• 2005-2006 Maxtor an Seagate
• 2004 IBM an Hitachi

Somit gibt es nur noch die Hersteller:

• Seagate (inkl. Samsung)
• Western Digital (inkl. Hitachi)
• Toshiba (inkl. Fujitsu)

Siehe auch

• Filecard
• Umdrehungsgeschwindigkeiten von Laufwerken
• Master Boot Record
• Kategorie:Festplatten-Hersteller

Weblinks

 Commons: Festplatte – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wikibooks: Ratschläge zum Festplattenkauf und den Problemen danach – Lern- und Lehrmaterialien

 Wiktionary: Festplatte – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Lexikon der Festplatten
• tecchannel.de: „50 Jahre Festplatte“, 13. September 2006
• HDD from inside: Main parts – Fotoserie mit Beschreibung anhand eines 3,5″ SATA drives. (englisch)