Die IDE-Schnittstelle und Festplatten

Von Severin Unger und Florian Eichleter

Aufbau einer Festplatte

Besteht aus mehreren Metallplatten, die mit hochfein polierten Metalloxiden beschichtet sind

Kamm mit beweglichen Schreib/Leseköpfen greift seitlich in den rotierenden Plattenstapel ein

beherbergt noch Schreib-Lese-Köpfe, den Positionierungsmechanismus für die Köpfe und dem Spindelmotor in einem luftdicht versiegelten Gehäuse

Dateisysteme

FAT 16 VFAT 16 FAT 32 NTFS HPFS EXT2FS

FAT 16

FAT steht für „File Allocation Table“ Ur-Dateisystem aus MS-DOS-Zeiten Fasst mehrere Sektoren zusammen und

adressiert diese mit 16 Bit (Adressierung ist auf 65526 Cluster beschränkt; ein einzelnes Cluster kann bis zu 32 MB groß sein)

Maximale Partitionsgröße von 2048 MB Keine effektive Datenspeicherung

VFAT 16

Unterstützt lange Dateinamen (bis zu 255 Zeichen, hingegen bei FAT16 nur 8+3 Zeichen im Dateinamen)

Steht für „Virtual File Allocation Table“ Wird von Windows NT 3.5 und Windows 98 unterstützt Verwendet Verzeichniseinträge für die langen Dateinamen Maximal mögliche Dateien im Hauptverzeichnis von 512 bei

FAT16 auf ca. 250 reduziert Maximale Partitionsgröße von 512 MB

FAT 32

Adressiert Partitionsgrößen bis zu 2048 GB (2 Terabyte)

Clustergröße beträgt 4 kB anstatt 32 kB Ist NICHT Windows NT 4.0 kompatibel

NTFS

Steht für „New Technology File System“ Wird von Windows NT und 2000 unterstützt Bietet höhere Datensicherheit und mehr

Zugriffsrechte Besonders für Server geeignet

HPFS

Ab OS/2 Version 1.2 stattete IBM OS/2 mit dem HPFS (=High Performance File System) aus

Bessere Verwaltung und Performance größerer Festplatten Nutzt die Dateistruktur von FAT, ergänzt es durch die

Fähigkeit, das Verzeichnis nach Dateinamen zu sortieren 254 Zeichen zur Namensvergabe erlaubt (unterscheidet

keine Groß + Kleinschreibung) Keine Cluster arbeitet mit 512 Byte großen Sektoren

EXT2FS

Dateisystem von Linux Unterstützt Dateinamen mit bis zu 255 Zeichen Echte Unterscheidung zwischen Groß- und

Kleinschreibung Defragmentiert sich selbst

Speicherdichte

Wird in BPS (= Bits Per Inch) angegeben FCI (= Flux Changes Per Inch), gibt an, wie oft

die Ausrichtung der Magnetpartikel pro Zoll geändert wird (der Abstand zwischen zwei Flusswechseln kann eine bestimmte Grenzen aus physikalischen Gründen nicht unterschreiten!)

Je höher die Werte BPI bzw. FCI sind, desto größer ist die Kapazität der Festplatte

Leseverfahren (Reading)

Betriebssystem teilt dem Controller mit, welcher Zylinder abgefragt werden soll

Die Leseköpfe positionieren sich korrekt, lesen die Daten und übergeben sie dem Zwischenspeicher

Moderne Festplatten verwenden GMR (Giant Magneto Resitive); funktioniert indem er Unterschiede im magnetischen Feld „Ausschau hält“ – wenn der Lesekopf über ein Feld mit Daten fährt bemerkt er die Änderungen und gibt diese weiter

Die Festplatte interpretiert die gespeicherten Daten aufgrund des Musters der Änderungen

Aufzeichnungsverfahren (Writing)

Daten werden binär gespeichert (0/1) Spule in Schreibkopf wird aufgeladen Je nach Stromrichtung entsteht ein anders ausgerichtetes

Magnetfeld, das die Plattenoberfläche entsprechend magnetisiert

Zusätzlich werden Taktinformationen mitgeschrieben, da Festplatten nie 100%ig gleich laufen (diese sichern, dass mit gleicher Geschwindigkeit gelesen und geschrieben wird)

Werden Taktinformationen mit den zu speichernden Daten verknüpft, so spricht man von einem „Embedded Sector Servo“

Low-Level Formatierung

Ist die logische Einteilung einer Festplatte, damit deren Bereiche gut adressierbar sind

Ist nicht mit der Partitionsformatierung zu vergleichen, da kein Dateisystem angelegt wird, sondern die einzelnen Platten

Arbeitet also sehr Hardwarenahe

Logische Einteilung einer Festplatte Sektoren

Fasst 512 Bytes (=4096 Bits) Unterteilt Spuren einer Zone

Spuren: konzentrische Ringe auf der Platte Zylinder: sind mehrere Platten in der Festplatte vorhanden, so werden die

Spuren, die genau übereinander liegen, als Zylinder bezeichnet Zone: mehrere Spuren werden zu einer Zone zusammengefasst; je

länger die Spur, desto mehr Sektoren Cluster: Je nach Partition werden ein oder mehrere Sektoren zu einem

Cluster zusammengefasst

Partitionierung

Partitionieren bedeutet die Festplatte in mehrere virtuelle Festplatten unterteilen

Bei steigender Partitionsgröße steigt auch die Clustergröße hoher Platzverlust, da ein Datei immer mind. einen Cluster beansprucht!

Beispiel: 500 Dateien a 600 Byte benötigen theoretisch 300KB. Auf einer 1,2-GB-Partition belegt jede dieser Dateien 32 KB, also insgesamt 15,6 MB