1.3.) Die Festplatte (Hard Disk Drive - HDD)

Geschichte:

Festplatten gab es im Prinzip in Großrechnern schon in den 50er und 60er Jahren. Diese Ungetüme hatten aber 24 Zoll Durchmesser - das entspricht dem Raddurchmesser eines Kinderfahrrades!
Seit den späten 80er Jahren gibt es die Festplatten mit 3,5", so wie wir sie heute noch kennen, wenn sich auch die Anschlussart an den Computer im Laufe der Zeit verändert hat.
Konnten die Festplatten anfangs "nur" etwa 20 MByte speichern (im Vergleich zur Diskette war das schon viel), gibt es heute - bei gleicher Baugröße - Festplatten von 1000 GByte. In Laptops finden vor allem die kleineren 2,5" Platten Verwendung.

Funktionsprinzip:

Innenansicht einer Festplatte.
Der obere Lesekopf ist abgerissen.

Vom grundlegenden Funktionsprinzip her unterscheidet sich eine Festplatte praktisch nicht von einer Diskette.
Der hauptsächliche Unterschied besteht im magnetisierbaren Material: Auf Festplatten werden hartmagnetische Materialien eingesetzt und die Trägerplatten (meist aus Aluminium) sind stabiler. So ist eine örtlich präzisere Magnetisierung möglich. Dadurch bekommt man noch deutlich mehr konzentrische Spuren und Sektoren auf die Festplatte - die Kapazität der Festplatte steigt.

Die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandes durch den Deutschen Peter Grünberg (Nobelpreis 2007) bedeutete noch einmal einen Quantensprung in der Speicherdichte.

Moderne Festplatten benutzen auch häufig mehrere Platten übereinander, die auch noch von beiden Seiten beschrieben und gelesen werden.

Die Festplatte und die Kreisbewegung

In modernen Festplatten rotieren die Scheiben mit 7200 Umdrehungen pro Minute. Welche Bahngeschwindigkeit hat dann ein Bahnpunkt am Rande der Platte (r = 4,7 cm)?

7200 Umdrehungen pro Minute sind 7200 / 60 s also eine Drehfrequenz f von 120 Hz.
Es gilt nun:
Gleichung
Setzt man die Werte ein (die 4,7 cm in 0,047 m umrechnen!), dann erhält man etwa 35,4 m/s was 127,6 km/h entspricht! Ein äußerer Punkt auf der Festplatte rotiert also mit guter Autobahngeschwindigkeit im Kreis!

Wie verändern sich die Werte, wenn die Festplatte sich "nur" mit 5400 Umdrehungen pro Minute dreht?

5400 Umdrehungen/min sind 3/4 von 7200 Umdrehungen je Minute, alle anderen Werte sind daher auch 3/4 der vorher berechneten Werte. Für die Frequenz ergibt sich 90 Hz und für die Bahngeschwindigkeit 26,55 m/s (95,6 km/h).

Welche enorme Leistung eine Festplatte vollbringt, kannst Du in dem folgenden Video sehen, das einen Teil des Startens des Betriebssystems (Windows 2000) von einer Festplatte (WD 8 GB, 5400 1/min) zeigt. Der Lesearm bewegt sich dabei so schnell, dass man das im Film kaum sieht.

Man sollte allerdings normalerweise die Festplatte nicht öffnen, denn sie ist sehr empfindlich und mag keinen Staub (Moderne Festplatten werden daher in Reinräumen montiert)!

Mache das Experiment also bitte nicht nach, höchstens mit einer alten Platte, die man auch wegwerfen könnte. Die Gefahr ist sehr groß, dass man die Platte dabei zerstört, denn die Köpfe schweben nur 20 Mikrometer über der Platte!

Die Oberflächen von Festplatten sehen blank aus wie Spiegel, deshalb kannst Du auch die Kamera auf der Platte gespiegelt sehen, mit der die Aufnahme gemacht wurde.

Das Betriebssystem wird von einer Festplatte geladen

Weitere Informationen zum Thema: http://de.wikipedia.org/wiki/Festplatte

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