Alles über Festplatten

Dieser Artikel erklärt alles Wissenswerte über Festplatten. Beschreibungen zu den genannten Tools finden Sie im Artikel Zehn Utilities für Ihre Festplatte.

Dieser Abschnitt stellt die aktuellen Festplattenanschluss-Standards vor.

IDE ist der Handelsname des Anschluss-Standards ATA für Massenspeichergeräte wie Festplatten oder optische Laufwerke. Zur Verbindung werden Flachbandkabel mit Pfostensteckern genutzt. Die maximale Datenrate liegt bei 133 MByte/s. Daten werden über mehrere Datenleitungen parallel übertragen. IDE wird zunehmend durch SATA abgelöst.

Parallel ATA (PATA) ist gleichbedeutend mit IDE beziehungsweise ATA. PATA ist kein offizieller Standard, sondern ein Marketingbegriff. Die Hersteller nutzen die Bezeichnung PATA, um die älteren IDE-Festplatten von den neuen SATA-Festplatten zu unterscheiden.

Serial ATA (SATA) basiert auf dem ATA-Standard. Während die Datenübertragung bei IDE parallel erfolgt, werden die Daten bei SATA seriell, also hintereinander übertragen. Für SATA sind weniger Datenleitungen erforderlich als für IDE. SATA-Kabel sind also schmaler als IDE-Kabel. Um dennoch eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit zu erreichen, werden die Daten mit einem Takt von 1500 MHz — statt mit 25 MHz wie bei IDE — übertragen.

External Serial ATA (eSATA) ermöglicht den Betrieb von SATA-Festplatten außerhalb eines Computergehäuses. Dazu sind spezielle eSATA-Buchsen und -Stecker notwendig. Sie vereinen die Anschlüsse für Strom- und Datenübertragung.

Die Schnittstelle Small Computer System Interface (SCSI) wird hauptsächlich bei Servern eingesetzt. SCSI erlaubt mehr als zwei Geräte an einem Anschluss. SCSI-Festplatten sind auf eine lange Haltbarkeit ausgelegt.

Die folgenden Fachbegriffe werden verwendet, wenn es um die Organisa-tion der Daten auf der Festplatte geht.

Die Einteilung einer Festplatte in Spuren und Sektoren wird Low-Level-Formatierung genannt. Sie erfolgt durch den Hersteller.

Als Master Boot Record (MBR) werden die ersten 512 Byte einer Festplatte bezeichnet. Hier befindet sich der Boot-Loader — das Programm, das Windows initialisiert — sowie die Partitionstabelle. Testdisk repariert den MBR.

Zusammenhängende Speicherbereiche einer Festplatte werden Partitionen genannt. Partitionen lassen sich als eigenständige Laufwerke ansprechen. Sie erhalten unter Windows eigene Laufwerkbuchstaben. Der Speicherplatz einer Festplatte lässt sich beispielsweise in eine Systempartition und eine Datenpartition aufteilen. Anzahl und Größe der Partitionen sind in der Partitionstabelle gespeichert.

In der Master File Table (MFT) ist verzeichnet, wo sich die Fragmente einer Datei befinden. Zudem sind hier die Dateiattribute hinterlegt, etwa ob eine Datei schreibgeschützt ist. Auch die Zugriffsberechtigungen für eine Datei werden in der MFT gespeichert.

Dateien werden in Fragmente zerlegt und hintereinander auf die Festplatte geschrieben. Wenn eine Datei gelöscht wird, entsteht eine Lücke. Sie wird beim folgenden Speichervorgang gefüllt. Wenn eine Datei größer ist als die Lücke, in die sie geschrieben werden soll, werden die überzähligen Fragmente hinten angefügt. Folge: Im Lauf der Zeit sind die Dateiteile kreuz und quer über die Festplatte verstreut. Um eine Datei zu lesen, muss von verschiedenen Punkten der Festplatte gelesen werden. Das verringert die Lesegeschwindigkeit. Auslogics Disk Defrag reiht die Fragmente wieder hintereinander auf.

Die Technik Redundant Array of Independent Disks (RAID) schließt mehrere Festplatten zu einem virtuellen Verbund zusammen. Die Einsatzzwecke des Festplattenverbunds bezeichnet man als Level. Bei einem RAID Level 0 werden mehrere Festplatten als eine Festplatte verbunden. Eine Datei wird in mehrere Teile zerlegt und auf die Festplatten verteilt gespeichert. Dadurch steigt der Schreib- und Lesedurchsatz. Nachteil: Falls eine Festplatte ausfällt, sind alle Daten unbrauchbar.

Bei einem RAID Level 1 werden die Daten auf alle Festplatten des Festplattenverbunds gespiegelt. Die Speicherkapazität ist also kleiner. Es ist jedoch immer ein Backup der Daten verfügbar. Ein RAID lässt sich sowohl mit Software als auch mit Hardware einrichten.

Windows Vista und 7 verfügen über einen lokalen Volumenschattenkopie-Dienst. Er überwacht alle Zugriffe auf die Festplatte. Wenn eine Datei geändert wird, nimmt der Volumenschattenkopie-Dienst die veränderte Datei entgegen, überschreibt die vorhandene Datei aber nicht mit dem neuen Inhalt. Er speichert lediglich die Änderung an der Datei. So lässt sich die ursprüngliche Datei wieder herstellen. Drive Image XML nutzt den Dienst, um Backups von aktiven Systemen anzufertigen.

Folgende Begriffe werden im Zusammenhang mit Festplattentechnologien verwendet.

Festplatten werden hauptsächlich in drei Größen hergestellt. In Desktop-PCs sind 3,5-Zoll-Festplatten verbaut. In Notebooks und Netbooks werden 2,5-Zoll-Festplatten genutzt. In Subnotebooks kommen 1,8-Zoll-Festplatten zum Einsatz. Die Zollangaben sind keine Größenangaben, sondern Formfaktoren: Eine 3,5-Zoll-Festplatte ist 10 cm breit und nicht — wie zu erwarten wäre — 8,89 cm.

Wer eine neue Festplatte mit vom Hersteller beworbenen 500 GByte Speicherplatz kauft, wird ernüchtert sein, wenn er die Platte formatiert hat. Denn laut Windows hat die neue Festplatte nur 465,66 GByte Kapazität. Der Grund: Die Hersteller verwenden bei ihren Größenangaben das Dezimalsystem. Demzufolge entspricht 1 GByte 1.000.000.000 Byte. Eine Festplatte mit 500.000.000.000 Byte Kapazität ist laut Herstellerangabe also 500 GByte groß. Computer rechnen jedoch nach dem binären Zahlensystem: Demnach sind 1 GByte gleich 1024 mal 1024 mal 1024 Byte. Eine Festplatte mit 500.000.000.000 Byte Kapazität fasst folglich lediglich 465,66 GByte Daten.

Mechanische Festplatten nutzen zur Datenspeicherung Metallscheiben. Je schneller sie rotieren, desto höher ist der Datendurchsatz. Festplatten mit 2,5 Zoll haben eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 5400 U/min, 3,5-Zoll-Festplatten drehen mit 7200 U/min. Server-Festplatten sind oft schneller als 10.000 U/min.

Zugriffszeit bezeichnet die Zeitspanne vom Empfang der Schreib- oder Leseanforderung bis zum Schreib- und Lesevorgang. Bei modernen Festplatten liegt der Wert bei 9 bis 12 ms. Das Tool HD Tune misst die Zugriffszeit.

Eine Solid-State-Disk (SSD) hat keine beweglichen Teile. Es kommen Flash-Speicher zum Einsatz. Dadurch sind Solid-State-Disks beinahe unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Sie lassen sich per SATA in Desktop-PCs, Notebooks und Netbooks einsetzen. Die Speicherkapazität liegt weit unter der einer mechanischen Festplatte.

Beim Automatic Acoustic Management (AAM) wird die Geschwindigkeit der Schreib- und Leseköpfe reduziert. Je langsamer sie sich bewegen, desto leiser arbeitet die Festplatte. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Schreib- und Leseköpfe über die Festplatte bewegen, ist maßgebend für die Zugriffszeit: Je langsamer die Köpfe sind, desto länger die Zugriffszeit. Win AAM passt das Automatic Acoustic Management von IDE-Festplatten an.

Festplatten protokollieren wichtige Systemwerte nach SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) — Technologie zur Selbstüberwachung, Analyse und Statusmeldung. Die Auswertung der Daten erfolgt bei Servern in der Regel durch das BIOS und bei Desktop-PCs mit Software wie Speedfan. Die Software prognostiziert, wann mit einem Festplattenausfall zu rechnen ist.

Perpendicular Recording bezeichnet die senkrechte Aufzeichnung der Daten bei magnetischen Datenträgern. Winzige, aufrecht aneinandergereihte Stabmagnete speichern den Wert 0 oder 1. Das entspricht einem Bit. Mehrere Milliarden dieser Magnete bilden die Platten einer Festplatte.