Wie funktioniert eine Festplatte?

Die Festplatte dient dazu, um Daten in einem Computer dauerhaft zu speichern. Sie ist eines der wichtigsten Bauteile des Computers und es gibt nur wenige Alternativen zu deren Verwendung. Doch wie ist eine Festplatte eigentlich aufgebaut und wie ist deren Funktionsweise?

Magnetisierbare Scheiben für die Datenspeicherung

Der eigentliche Datenspeicher der Festplatte besteht aus einer oder mehreren Scheiben mit einer magnetisierbaren Beschichtung. Wenn ein magnetischer Impuls auf ein Feld dieser Platten angesetzt wird, bleibt dieser Bereich magnetisiert. Diese Information entspricht einem Bit und kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwendet werden.

Die Magnetscheiben sind rotierbar gelagert und drehen sich im Inneren des Festplattengehäuses. Der Zugriff auf die Platten findet mittels eines Schreib-/Lesekopfes statt. Bei Modellen mit nur einer Platte ist ein einziger Schreib-/Lesekopf ausreichend, sollten mehrere Scheiben verwendet werden, muss die Zahl entsprechend angepasst werden. Diese Köpfe können entlang des Plattendurchmessers bewegt werden. In Verbindung mit der Rotationsbewegung der Scheiben ist so jeder Teil der Festplatte erreichbar. Die Schreib-/Leseköpfe verfügen über einen kleinen Elektromagneten in der Spitze. Sollte dieser aktiviert werden, sendet er einen magnetischen Impuls auf ein Feld der Platte aus, was dieses magnetisiert und so die entsprechenden Daten in diesem Bereich speichert.

Wenn der Elektromagnet die Daten ablesen soll, erzeugt das sich bewegende Magnetfeld eines magnetisierten Bereichs einen elektrischen Impuls im Schreib-/Lesekopf. Dieser Impuls wird zum Lesen der Daten ausgewertet.

Schnittstelle und Steuerungselektronik

Um die Festplatte an einen Computer anzuschließen, benötigt sie eine Schnittstelle. Diese ist am Gehäuse angebracht. Ältere Modelle verwenden eine parallele Schnittstelle mit breiten mehrpoligen Kabeln, bei neueren Festplatten kommen serielle Schnittstellen zum Einsatz.

Wenn ein Signal zum Schreiben oder zum Lesen von Daten eintrifft, muss die Steuerungselektronik der Festplatte diese Befehle umsetzen. Der Befehl enthält nur den Sektor, auf dem die Daten gespeichert werden sollen beziehungsweise von dem sie abgelesen werden müssen. Die Steuerungselektronik berechnet daraufhin, welche Bewegungen die Motoren der Schreib-/Leseköpfe durchführen müssen und koordiniert diese Bewegungen mit der Rotationsbewegung der Platten. Wenn sich die Köpfe in der richtigen Position befinden, gibt die Steuerungselektronik die entsprechenden Befehle, um die Köpfe zu aktivieren. Diese Lesen daraufhin die Daten von der Festplatte ab oder magnetisieren verschiedene Felder, um die Daten auf die Platte zu schreiben.