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Festplatte - Das Speichern und Lesen von Daten


Festplatte mit Schreib- und LesekopfDas Speichern der Daten auf einer Festplatte erfolgt durch die gezielte Magnetisierung kleinster Flächen einer Schicht ferromagnetischen Materials, die entsprechend ihrer Polarität den Wert 0 oder 1 annehmen.


Der Schreib-/Lesekopf, im Prinzip ein winziger Elektromagnet, polarisiert die einzelnen Sektoren unterschiedlich und speichert so die Daten permanent.


Vor dem Schreiben der Daten werden diese in speziellen Verfahren wie die früher üblichen Verfahren GCR, MFM, RLL und heute üblicherweise mit PRML oder EPRML kodiert. Ein logisches Bit steht daher nicht mehr physikalisch als magnetsierte oder nicht magnetisierte Einheit auf der Plattenoberfläche. Durch die Schreibverfahren wird auch eine Kompression erreicht, so dass die Datendichte steigt.

Das Auslesen der Daten wird durch Induktion des Magnetfelds der polarisierten Fläche in der Spule des Schreib-/Lesekopfes erreicht.

Sowohl beim Schreiben als auch beim Lesen muß vor dem Zugriff auf einen bestimmten Sektor der Schreib/Lesekopf der Platte bewegt und anschließend abgewartet werden, bis durch die Rotation der Platte der Sektor unter dem Kopf vorbeigeführt wird. Diese mechanisch bedingten Verzögerungen liegen heutzutage bei ca. 5-10 ms, was nach Maßstäben anderer Computerhardware eine kleine Ewigkeit ist. Daraus ergibt sich die extrem hohe Latenzzeit von Festplatten im Vergleich mit RAM, die noch auf der Ebene der Softwareentwicklung und der Algorithmik berücksichtigt werden muß. Um eine hohe Performanz zu erreichen, muß eine Festplatte soweit wie möglich immer große Mengen von Daten in aufeinanderfolgenden Sektoren lesen oder schreiben, weil dabei der Schreib/Lesekopf nicht neu positioniert werden muß. Dies erreicht man, indem man möglichst viele Operationen im RAM durchführt und auf der Platte die die Positionierung der Daten auf die Zugriffsmuster abstimmt.

Über die Jahre wurden die Flächen, die einzelne Bits speichern, immer kleiner - bei gleich großer Fläche wurde die Datendichte erhöht. Das wurde durch kleinere Leseköpfe ("Giant-magneto-resistance"-Köpfe) und besseres Trägermaterial sowie durch die Optimierung der Schreibverfahren erreicht.







   
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