Die Funktionsweise der Festplatten – 2. Teil Wie eine Festplatte funktioniert Teil 2

Die Daten, die der Lesekopf liefert liegen anfangs noch in Sinuswellenform vor, d.h. also noch analog. Bis vor kurzem wurde das Analogsignal noch mithilfe eines Pulsdetektors in digitale Ströme umgewandelt (Digitalisieren). Der Nachteil eines Pulsdetektors war der, dass er nur Berge und Täler der Sinuswellen erkannte.
Bei den heutigen Festplatten findet man anstatt einem Pulsdetektor einen PRML-Lesekanal (Partial Response, Maximum Likelihood). Seine Fühler, die gegengekoppelten digitalen Filter, sind mit einem Digitalem Signal-Prozessor (DSP) ausgestattet. Der PRML-Kanal tastet das Sinuswellensignal an mehreren Stellen ab und die digitalen Filter verschärfen das Eingangssignal so stark, dass die Datendichte und die Erkennungsrate sehr stark erhöht werden.
Die Plattenoberfläche ist einmal die Low-Level-Formatierung mit Spuren und Sektoren beschrieben. Durch das Handicap der begrenzten magnetischen Flussdichte werden an der äußeren Seite einer Platte mehr Sektoren angesetzt (für eine bessere Ausnutzung der Platte) als innen. Man nennt das in der Fachsprache „zone-bit-recording“.
Um das vor Ihnen zu verbergen wird den Disk-Controller-Chips aufgegeben. Ebenfalls Aufgabe des Disk-Controllers ist es, die Platten, aus denen eine Festplatte ja besteht, richtig zu adressieren, damit der Kopf die Daten so schnell wie möglich findet.
Doch das ist immer noch nicht alles.
Die Daten stehen nicht nur einfach im Raum, sondern vor jedem Datenblock werden Servo-Informationen gespeichert. Danach und nach einem Abstand (gap) folgen eine Sektornummer und ein Synchronisationsblock. Neuerdings sind jedoch neuere Codierungsmechanismen aufgetaucht, die den durch die Servo-Informationen und die Sektor-IDs hervorgerufenen Overhead verringern.
Am Ende eines jeden Datenblocks steht die Prüfsumme, die die Korrektur von Lesefehlern (soft-errors) in bestimmten Umfängen erlaubt. Wenn der Fehler nicht behoben werden kann, wird dieser Sektor dann von den meisten Festplatten als defekt (bad) markiert.


Hinweis: Wenn Sie schon mal eine Festplatte defragmentiert haben, haben Sie bestimmt auch schon mal die Liste der Zeichen angeschaut. Dort gibt es ein Zeichen, neben dem steht: „Fehlerhafter Bereich auf dem Datenträger“.


Für einen solchen defekten Bereich mappt die Elektronik der Festplatte dann im laufenden Betrieb einen funktionstüchtigen Reservesektor als Ersatz. Man bezeichnet dieses Verfahren in der Fachsprache als „Defektkompensationsmanagement“ (engl.: „build-in defect-management protections compensate“).
Für eine jede Festplatte gibt es noch ein Codierungsverfahren, dass bestimmt, wie Null- und Eins-Informationen in den Fluss- und Polaritätswechseln auf dem Medium umgesetzt sind. Jedoch gibt es das Problem, dass es für die Festplatten schwierig ist, von mehreren aufeinanderfolgenden Nullen und Einsen die bestimmte Anzahl davon zu bestimmen.
Dafür besitzen die moderneren Festplatten ein RLL-Verfahren (run lenght limited; Laufzeitlängen-begrenzt). Das funktioniert so: Zwischen 2 Einsen muss mindestens eine Null folgen und maximal 7 Nullen. Das ist jedoch bei jedem Verfahren unterschiedlich, außer, dass die Anzahl der Nullen nach unten und nach oben begrenzt ist. Das spart der Festplatte das zusätzliche Codieren des Übertragungstaktes. Für diese Codierung (und Dekodierung) ist der Daten-Separator zuständig. Somit lassen sich im Endeffekt mehr Daten auf der Festplatte speichern.

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