Festplatte

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Speichermedium
Allgemeines
Name	Hard Disk Drive
Abkürzung	HDD
Typ	magnetisch
Ursprung
Erfindungsjahr	1956
Erfinder	IBM
Daten
Größe	3,5″, 2,5″, 1,8″, 1,0″ oder 0,85″ (0,85″ z. Z. nur von Toshiba)
Gewicht	ca. 0,6 kg (3,5″)
Drehzahl	bis zu 15.000 min−1
Speicherkapazität	bis zu 1'000 GB (Stand: 01.2007)
Puffergröße	bis zu 32 MB (Stand: 01.2007)
Schnellste Übertragungsrate	ca. 120 MB/s (Server-Festplatten mit Perpendicular Recording)
Minimale Betriebstemperatur (typ.)	5 °C
Maximale Betriebstemperatur (typ.)	60 °C
Minimale Luftfeuchtigkeit	ca. 5 %
Maximale Luftfeuchtigkeit	ca. 95 %
Lebensdauer	mehrere Jahre (hängt von vielen Faktoren ab – durchschnittlich 5–8 Jahre)

Eine Festplatte (engl. hard disk drive = HDD) ist ein ferro-magnetisches Speichermedium der Computertechnik, welches binäre Daten auf die Oberfläche einer rotierenden Scheibe schreibt. Dazu wird die hartmagnetische Beschichtung der rotierenden 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 mittels des Lesekopfes.

Im Gegensatz zu Disketten (Floppy Disks) bestehen die Scheiben von Festplatten aus starrem Material.

Auf einer Festplatte können beliebige Dateien, z. B. die des Betriebssystems, der Anwendungsprogramme oder persönlicher Daten (Dokumente, Videos, Musik, Bilder) dauerhaft gespeichert werden.

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 (Vergleich: Tonband ↔ Schallplatte).

Inhaltsverzeichnis [Verbergen] 1 Allgemeine technische Daten 1.1 Speicherkapazität 1.2 Baugrößen 1.2.1 Überblick über die Speicherkapazitäten der verschiedenen Baugrößen 2 Aufbau und Funktion 2.1 Physikalischer Aufbau der Einheit 2.1.1 Technischer Aufbau und Material der Scheiben 2.1.2 Achsen-Lagerung und Drehzahlen (U/min) 2.1.3 Die Schreib-Lesekopfeinheit 2.1.4 Festplatten-Gehäuse 2.2 Speichern (Schreiben) und Lesen der Daten 2.2.1 Logischer Aufbau der Scheiben 2.2.2 Partitionen als Laufwerke 2.3 Technische Neuerungen 3 Schnittstellen, Bussystem und Jumperung 3.1 Jumper an der Festplatte 3.1.1 ATA (IDE) 3.1.2 SCSI 3.2 S-ATA (SATA) löst den IDE-Bus ab 3.3 Queuing im SCSI- und S-ATA-Datentransfer 3.4 FireWire und USB als Schnittstellen für externe Laufwerke 3.5 Fibre-Channel-Interface 3.6 Serial Attached SCSI 3.7 Vorläufer der seriellen High-Speed-Schnittstellen 4 Datensicherheit 4.1 Ausfallrisiken und Lebensdauer 4.2 Vorbeugende Maßnahmen 4.3 Datenschutz 4.4 Langzeitarchivierung 5 Geschichte 5.1 Chronologische Übersicht 6 Siehe auch 7 Quellen 8 Weblinks

Allgemeine technische Daten

Speicherkapazität

Die Speicherkapazität einer Festplatte ist die Gesamtzahl an Bits (0 oder 1), die durch den „Anwender“ (gemeint ist dabei die ansteuernde Software, also meist das Betriebssystem bzw. dessen Gerätetreiber) angesprochen (adressiert) werden können. Diese Kapazität wird normalerweise in Byte (Oktetten, also in Vielfachen von 8 Bit) gemessen. Bei der Aufzeichnung erfolgt durch den (normalerweise im Festplattengehäuse eingebauten) Controller eine weitere Kodierung der Daten, weswegen kein unmittelbarer Zusammenhang zwischen den gespeicherten Daten und der daraus folgenden Magnetisierung der Plattenoberfläche besteht. Der Übersichtlichkeit halber wird die Anzahl Bits in Kilo-, Mega-, Giga- und Terabit bzw. -byte angegeben. Die heute üblichen Speicherkapazitäten werden meistens in Gigabyte (GB) angegeben.

Vor allem Festplattenhersteller definieren bei der Angabe der Kapazität ein Gigabyte als 1000³ Byte = 10⁹ Byte = 1.000.000.000 Byte, während Computerprogramme ein Gigabyte meist als 1024³ Byte = 2³⁰ Byte = 1.073.741.824 Byte behandeln. Mit den Binärpräfixen (Mebibyte, Gibibyte) versucht man, diese Doppeldeutigkeit zu vermeiden.

Wenn man die Kapazität einer Festplatte, die in Gigabyte (1000³ Byte = 10⁹ Byte) angegeben wurde, in Gibibyte (GiB, 1024³ Byte = 2³⁰ Byte) umrechnen möchte, so kann man folgenden Umrechnungsfaktor benutzen:

Beispiel:

Viele Computerprogramme zeigen die Kapazität in Einheiten mit binärem Präfix (z. B. Gibibyte) an, beschriften dies jedoch meist mit den traditionell benutzten Dezimalpräfixen (wie Gigabyte) bzw. deren Abkürzungen. Näheres zu dieser Problematik im Artikel „Binärpräfix“.

Im Januar 2007 kündigte Hitachi ein neues Modell für das erste Quartal 2007 an. Deren größtes Modell besitzt eine Kapazität von 1.000 GB (1 TByte) und stellt damit die größte momentan erhältliche Festplatte dar (Stand Januar 2007).

Schreib-/Lesekopf einer Festplatte

handelsübliche 3,5″-Festplatte (Western Digital WD400) von oben (links) und von unten (rechts)

1 GByte IBM MicroDrive (1″)

Baugrößen

Die physikalische Größe von Festplatten wird traditionell in Zoll angegeben und ist keine exakte Größenangabe, sondern ein Formfaktor. So sind beispielsweise 3,5″-Festplatten exakt 100 mm breit, was knapp 4 Zoll entspricht. Die Größe der Scheiben in diesem 100 mm breiten Gehäuse liegt aber um die 3,5 Zoll, wobei Serverplatten häufig etwas kleiner sind.

Die zur Zeit verwendeten Formfaktoren reichen von 5,25″ bis 0,85″, wobei der Trend zu kleineren Festplatten geht. Der 3,5″-Formfaktor ist im Desktop-Bereich der am weitesten verbreitete, in Laptops findet man meist 2,5″-Festplatten, in noch kleineren portablen Geräten (z. B. MP3-Player) häufig 1,8″-Festplatten.

Überblick über die Speicherkapazitäten der verschiedenen Baugrößen

Jahr	5,25″	3,5″	2,5″	1,8″	1,0″	0,85″	typ. Modell(e) mit hoher Kapazität	Quelle
1981	10 MB	-	-	-	-	-	Seagate ST-412 (Aus dem IBM PC XT)
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")
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")	[1]
2001	#	80 GB	40 GB	-	340 MByte	-	Seagate mit 80 GB
2005	#	500 GB	120 GB	60 GB	8 GB	6 GB	Hitachi Deskstar 7K500 (500 GB, 3,5″), Juli 2005	[2]
2006	#	750 GB *	200 GB	80 GB	8 GB	6 GB	Western Digital WD5000KS, Seagate Barracuda 7200.10 750GB, u. a.	[3]
2007	#	1.000 GB *	200 GB	80 GB	8 GB	6 GB	Hitachi Deskstar 7K1000 (1.000 GB, 3,5″), Januar 2007	[4]

Anmerkungen:

Aufbau und Funktion

Skizze einer Festplatte

Geöffnete Festplatte

Einzelteile einer Festplatte

Physikalischer Aufbau der Einheit

Eine Festplatte besteht aus folgenden Bauelementen:

Technischer Aufbau und Material der Scheiben

Die Scheiben bestehen meistens aus oberflächenbehandelten Aluminium-Legierungen, vereinzelt auch aus Glas. Sie müssen formstabil 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. Diese wird zusätzlich von einer Schutzhülle aus Graphit ummantelt, um mechanische Beschädigungen zu vermeiden. Zusätzlich wurde eine Steigerung der Datendichte durch besseres Trägermaterial sowie durch die Optimierung der Schreibverfahren erreicht.

In älteren Desktopfestplatten von IBM (Deskstar 75GXP/40GV DTLA-30xxxx, Deskstar 60GXP/120GXP IC35Lxxxx) aus den Jahren 2000 bis 2002 kam Glas als Material für die Scheiben zum Einsatz. Neuere Modelle der Festplattensparte von IBM (2003 übernommen durch Hitachi) verwenden jedoch wieder Aluminium, mit Ausnahme der Festplatten für den Serverbereich. In dem Festplattengehäuse befindet sich eine oder mehrere übereinander liegende rotierende Scheiben. Verbaut worden sind bisher ein bis zwölf Scheiben, üblich sind ein bis vier. Allerdings geht eine höhere Scheibenanzahl in der Regel mit einem höheren Energieverbrauch und einer größeren Geräuschentwicklung einher. Manchmal werden aus Platzgründen nicht alle Scheibenoberflächen genutzt, sodass Festplatten mit ungerader Schreib-/Lesekopfanzahl entstehen. Um die Nachfrage nach Festplattenmodellen mit kleinerer Kapazität zu befriedigen, können die Hersteller ebenfalls auf diese Weise die Kapazität künstlich beschränken bzw. verkleinern. Eine neuere Entwicklung (seit 2004) ist das Perpendicular Recording, das zur Zeit u. a. von Toshiba und Hitachi entwickelt wird, um die Datendichte weiter zu steigern.

Achsen-Lagerung und Drehzahlen (U/min)

Festplatten, welche in Arbeitsplatzrechnern oder in PCs für den privaten Gebrauch verwendet werden – momentan zum größten Teil Platten mit ATA- oder SATA-Schnittstelle – rotieren mit Geschwindigkeiten von 5.400 bis 10.000 Umdrehungen pro Minute. Vor der Zeit der ATA-Festplatten und im Bereich der Hochleistungsrechner und Server wurden bisher überwiegend Festplatten mit den technisch überlegenen SCSI, FC oder SAS-Schnittstellen verwendet, die inzwischen in der Regel 10.000 oder 15.000 Umdrehungen pro Minute erreichen. Bei den 2,5-Zoll-Festplatten, die hauptsächlich in Notebooks zum Einsatz kommen, liegen die Geschwindigkeiten im Bereich von 4.200 bis 7.200 Umdrehungen pro Minute. Die Achsen der Scheiben früherer Festplatten (bis 2000) waren kugelgelagert; heute (2006) werden überwiegend Flüssigkeitslager (engl. „fluid dynamic bearing“ – FDB) verwendet. Diese zeichnen sich durch eine höhere Lebensdauer und geringere Geräuschentwicklung aus.

Die Schreib-Lesekopfeinheit

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. Die Schreib-/Leseköpfe schweben durch ein – durch Reibung der Luft an der rotierenden Scheibenoberfläche erzeugtes – Luftpolster über der Plattenoberfläche (vgl. Bernoulli-Effekt). Die Schwebehöhe liegt jedoch heutzutage (2006) nur im Bereich von etwa 20 Nanometern, sodass die Luft innerhalb des Festplattengehäuses keinerlei Verunreinigungen beinhalten darf. Bei neuesten Festplatten mit Perpendicular-Recording-Technik schrumpft dieser Abstand auf 10 Nanometer. Der Bodeneffekt ist in diesem Zusammenhang sehr nützlich zur Einhaltung der richtigen Flughöhe des Schreib-/Lesekopfes über der rotierenden Scheibe. Zum Vergleich: Ein Haar ist etwa 0,05 mm = 50 µm = 50.000 nm dick. Die Herstellung von Festplatten erfolgt deshalb wie die von Halbleitern in Reinräumen. Das Auslesen der Daten wurde bis ca. 1994 durch Induktion des Magnetfelds der magnetisierten Fläche in der Spule des Schreib-/Lesekopfes erreicht. Über die Jahre wurden jedoch die Flächen, auf denen einzelne Bits gespeichert werden, immer kleiner – die Datendichte wurde erhöht. Um diese Daten auszulesen, werden 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. Bei den zur Zeit üblichen Schreibdichten sorgen Tauchspulsysteme mit Lageregelung für die Positionierung. Bei der Hitachi Deskstar 7K500 beträgt die Anzahl der Spuren pro Zoll (tpi) z. B. 135.000, während die Bitdichte in der Spur (bpi) 872.000 beträgt.

Zum Schutz der für Daten benutzten Oberflächen vor dem Aufsetzen der Schreib-/Leseköpfe fahren diese, noch bevor sich beim Ausschalten der Festplatten die Umdrehungsgeschwindigkeit merklich verringert hat, in die so genannte „Landezone“ („landing zone“), in der sie fixiert werden. Diese Parkposition kann sich außerhalb der Scheiben befinden (meist bei älteren Modellen) oder im Innenbereich der Platten (Stand der Technik). Dabei setzt der Schreib-/Lesekopf auf einem vordefinierten Bereich der Festplatte, der keine Daten enthält, auf. 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 kleinen Magneten, der den Lesekopf festhält. Bei älteren Festplatten mussten die Köpfe explizit vor dem Ausschalten per Befehl vom Betriebssystem geparkt werden. Das Parken erhöht auch die Stoßfestigkeit der Festplatten für einen Transport oder Umbau. Doch auch moderne Festplatten müssen mitunter explizit geparkt werden, da der beschriebene automatische Parkmechanismus nach Wegfall der Versorgungsspannung zu einem erhöhten Verschleiß führen kann.^[5] Heutzutage wird dieser Befehl 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, es ist meist 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 Luft eindringen oder austreten. Diese Öffnung darf nicht verschlossen werden (siehe nebenstehendes Bild), vor allem wegen der Wärmeausdehnung der im Plattengehäuse vorhandenen Luft. Da der Luftdruck im Gehäuse mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel abnimmt, zum Betrieb ein Mindestluftgehalt aber erforderlich ist, dürfen Festplatten nur bis zu einer bestimmten, maximalen Höhe betrieben werden. Diese ist in der Regel im zugehörigen Datenblatt vermerkt. Wird eine Festplatte in normaler, verunreinigter Luft geöffnet, so sorgen bereits kleinste Staub-/Rauchpartikel, Fingerabdrücke etc. für wahrscheinlich irreparable Beschädigungen der Plattenoberfläche und der Schreib-/Leseköpfe.

Speichern (Schreiben) und Lesen der Daten

Das Speichern der Daten auf einer Festplatte erfolgt durch die gezielte Magnetisierung kleinster – vom Schreibfinger angesteuerter – Flächen der permeablen Schicht ferromagnetischen Materials, die entsprechend ihrer Polarität (Nord/Süd) den elektronisch-binär interpretierten Wert 0 oder 1 annehmen. Beim Lesen der jeweiligen Sequenzen von 0- und 1-Werten werden die Informationen dekodiert und an das Betriebssystem übergeben. Sie werden vom Prozessor des Computers ausgewertet und weiterverarbeitet. Entsprechend umgekehrt geht das Schreiben der vorher vom Prozessor erstellten Daten vonstatten.

Vor dem Schreiben der Daten werden diese mittels spezieller Verfahren wie den früher üblichen GCR, MFM, RLL und heute üblichen PRML oder EPRML kodiert. Ein Bit der Anwenderdaten entspricht daher physikalisch nicht unmittelbar einem magnetischen Flusswechsel auf der Plattenoberfläche. Die Kodierung muss der Festplattencontroller vornehmen, zusammen mit dem Verwalten der Daten (Organisation der Daten in Blöcke) und dem Führen des Schreib-/Lesekopfes über die Spuren.

Sowohl beim Schreiben als auch beim Lesen muss vor dem Zugriff auf einen bestimmten Block der Schreib-/Lesekopf der Platte bewegt und anschließend abgewartet werden, bis durch die Rotation der Platte der Block 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 zu RAM, die noch auf der Ebene der Softwareentwicklung und der Algorithmik berücksichtigt werden muss.

Lesekopf einer Festplatte in der Nahaufnahme

Um eine hohe Performance zu erreichen, muss eine Festplatte soweit wie möglich immer große Mengen von Daten in aufeinander folgenden Blöcken lesen oder schreiben, weil dabei der Schreib-/Lesekopf nicht neu positioniert werden muss.

Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass möglichst viele Operationen im RAM durchführt und auf der Platte die Positionierung der Daten auf die Zugriffsmuster abstimmt. Dazu dient vor allem ein großer Cache als Teil der Festplattenelektronik, auf dessen Inhalt mit RAM-Geschwindigkeit zugegriffen werden kann. Die Firmware der Festplatte sorgt für die korrekte Verwaltung und Aktualisierung des Cache-Inhalts.

Neben der Verwendung eines Caches gibt es weitere Software-Strategien zur Performancesteigerung. 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 hierbei 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.

Auf einer tieferen Ebene optimiert man den Datenzugriff durch Interleaving, was bei modernen Festplatten aber nicht mehr notwendig ist.

Logischer Aufbau der Scheiben

Die Magnetisierung der Beschichtung der Scheiben ist die eigentliche Trägerin der Informationen. Sie wird auf kreisförmigen, konzentrischen Spuren magnetisch aufgeprägt, während die Scheibe rotiert. Eine Scheibe enthält typischerweise einige tausend solcher Spuren, meist auch auf beiden Seiten. Die Gesamtheit aller gleicher, d. h. übereinander befindlicher, 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 (Anwenderdaten). 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. Verwirrenderweise wird der Begriff Sektor häufig fälschlicherweise auch 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 von Blöcken (s. o., Anzahl beispielsweise 32), die sinnvollerweise physisch benachbart sind bzw. zusammenhängend aufeinander folgen. 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 von Sektoren, Köpfen und Zylindern, die vom im Festplattengehäuse integrierten Controller (im Folgenden „Festplatten-Intelligenz“ genannt) verwaltet werden, nach außen (d. h. für den Computer bzw. den Festplattentreiber) nicht mehr sichtbar. Der Computer, der die Festplatte benutzt, arbeitet dann mit einer virtuellen Festplatte, die völlig andere Geometriedaten aufweist. Dies erklärt, warum zum Beispiel eine Festplatte, die real nur vier Köpfe aufweist, vom Computer mit 255 Köpfen gesehen wird. Ein Grund für solch ein virtuelles Konzept ist, dass man Begrenzungen von PC-kompatibler Hardware überwinden wollte. Weiterhin kann die Festplatten-Intelligenz durch dieses virtuelle Konzept 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. Es wird vermutet, dass besagter Reserve-Bereich bzw. Reserve-Spuren ca. 10–20 % des auf der Festplatte angegebenen Speicherplatzes ausmachen. Dieser Speicherplatz lässt sich durch spezielle Firmware-Versionen nutzen, was dann aber logischerweise die Lebensdauer der Festplatte (bzw. die Datensicherheit) reduzieren kann. Heute übliche Festplatten teilen weiterhin die Platten in Zonen auf, wobei eine Zone mehrere Spuren mit jeweils gleicher Anzahl an Blöcken enthält. Weitere Zonen können eine andere Anzahl von Sektoren besitzen.

Partitionen als Laufwerke

Aus Sicht des Betriebssystems können Festplatten durch Partitionierung in mehrere Bereiche unterteilt werden. Das sind keine echten Laufwerke, sondern die stellt das Betriebssystem als solche dar, sie sind Teilmengen des gesamten Laufwerkes. Man kann sich diese als virtuelle Festplatten vorstellen, die durch den Festplattentreiber dem Betriebssystem (und damit evtl. dem Benutzer) gegenüber als getrennte Geräte dargestellt werden. Es ist dabei im Verhalten (von zeitlichen Effekten sowie dem Verhalten im Falle des Festplattenausfalls abgesehen) nicht erkennbar, ob es sich tatsächlich jeweils um eine physikalisch getrennte Festplatte handelt oder lediglich um ein logisches Laufwerk auf einer gemeinsamen Festplatte.

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 Dateisystemhandler verwaltet die belegten, verfügbaren und defekten Cluster. Ein Beispiel für ein Dateisystem ist das (von MS-DOS und Windows 9x ausschließlich unterstützte) FAT-Dateisystem.