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{{Infobox Speichermedium
| name = Festplattenlaufwerk
| foto = Seagate ST33232A hard disk inner view.jpg
| foto_beschreibung = geöffnete Festplatte: drei Magnetscheiben, Schreib-Lese-Kopf, Mechanik
| foto_breite = 275px
| typ = magnetisch
| kapazität = bis 20 Terabyte (2020)
| lebensdauer =
| größe =
| gewicht =
| gebrauch =
| entwickler = IBM
| vorstellung = 1956
| markteinführung =
| vorgänger = Trommelspeicher, Magnetband
| nachfolger =
}}

Ein '''Festplattenlaufwerk''' (, Abkürzung '''HDD'''), oft auch als '''Festplatte''' oder '''Hard Disk''' (abgekürzt '''HD''') bezeichnet, ist ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik, bei welchem Daten auf die Oberfläche rotierender Scheiben (auch englisch ?Platter? genannt) geschrieben werden. Zum Schreiben wird die hartmagnetische Beschichtung der Scheibenoberfläche entsprechend der aufzuzeichnenden Information berührungslos magnetisiert. Durch die Remanenz (verbleibende Magnetisierung) erfolgt das Speichern der Information. Das Lesen der Information erfolgt durch berührungsloses Abtasten der Magnetisierung der Plattenoberfläche.

Im Unterschied zu sequentiell adressierten Speichermedien wie Magnetband oder Lochstreifen werden Festplatten den direktadressierbaren Speichermedien (engl. , DASD) zugerechnet, da kein linearer Durchlauf erforderlich ist, um zu einer bestimmten Speicherstelle zu gelangen. Vor der Nutzung im PC-Bereich ab den 1980er Jahren wurden Festplatten vor allem im Mainframe-Bereich genutzt. Die Daten können in unterschiedlichen Organisationsformen auf den Festplatten gespeichert sein. CKD (count key data) organisierte Festplatten enthalten je nach Satzformat unterschiedlich lange Datenblöcke. FBA (fix block architecture) organisierte Festplatten enthalten gleich lange Datenblöcke, die üblicherweise 512 oder 4096 Byte groß sind. Ein Zugriff muss immer eine ganze Zahl von Blöcken umfassen.

Seit dem Jahr 2007 werden auch im Endkundenmarkt zur Medienspeicherung im privaten Rahmen) noch vielfache Verwendung.

Die Bezeichnung ?Festplatte? beschreibt zum einen, dass die Magnetplatte im Gegensatz zur ?Wechselplatte? fest mit dem Laufwerk beziehungsweise dem Computer verbunden ist. Zum anderen entspricht sie der englischen Bezeichnung ?Hard Disk?, die im Gegensatz zu flexiblen (engl. ''floppy'') Scheiben in Disketten aus starrem Material besteht. Dementsprechend war bis in die 1990er Jahre auch ''rigid disk'' gebräuchlich.

Allgemeine technische Daten

Festplatten werden durch (sogenannte ?Low-Level?-)Formatierung mit einer Zugriffsstruktur versehen.
Seit Anfang der 1990er Jahre mit Aufkommen von IDE-Festplatten erfolgt dies beim Hersteller und kann auch nur noch durch den Hersteller durchgeführt werden. Der Begriff ?Formatieren? wird auch für das Anlegen eines Dateisystems verwendet (?High-Level-Formatierung?).

Bei der Low-Level-Formatierung werden verschiedene Markierungen und die Sektor-Header geschrieben, die Spur- und Sektornummern zur Navigation enthalten. Die bei aktuellen Festplatten mit Linearmotoren notwendigen Servoinformationen können nicht durch den Benutzer geschrieben werden. Servoinformationen sind notwendig damit der Kopf der ?Spur? zuverlässig folgen kann. Eine rein mechanische Führung ist bei höherer Spurdichte nicht mehr möglich und zu ungenau ? bei einer Spurdichte von 5,3 Spuren/ ist eine Spur nur 190 nm breit.

Speicherkapazität

Die einer Festplatte berechnet sich aus der Größe eines Datenblocks (256, 512, 2048 oder 4096 Byte) multipliziert mit der Anzahl der verfügbaren Blöcke. Die Größe der ersten Festplatten wurde in Megabyte angegeben, ab etwa 1997 in Gigabyte, seit etwa 2008 gibt es Platten im Terabyte-Bereich.

War die Art und Weise der Speicherung der Daten der ersten Platten noch ?von außen sichtbar? (dem Festplattencontroller, dem Bios und dem Betriebssystem mussten die Sektoren pro Spur, Anzahl der Spuren, Anzahl der Köpfe, MFM- oder RLL-Modulation bekannt sein), so änderte sich dies mit Einführung der IDE-Platten Anfang der 1990er-Jahre. Es war immer weniger zu sehen, wie die Daten intern gespeichert werden; das Ansprechen der Platte erfolgt über eine Schnittstelle, die Interna nach außen verbirgt.
Mitunter meldete die Festplatte ?falsche? Informationen für die Anzahl an Spuren, Sektoren und Köpfen, um Systembegrenzungen zu umgehen: Bios und Betriebssystem arbeiteten auf Basis dieser ?falschen? Werte, die Festplattenlogik rechnete sie dann in interne, der eigenen Geometrie tatsächlich entsprechende Werte um.

Die zeitliche Entwicklung der maximalen Festplattenkapazität zeigt einen annähernd exponentiellen Verlauf, vergleichbar mit der Entwicklung der Rechenleistung nach dem Mooreschen Gesetz. Die Kapazität hat sich bei leicht sinkenden Preisen etwa alle 16 Monate verdoppelt, wobei sich der Kapazitätszuwachs seit etwa 2005 verringerte (Januar 2007: 1 Terabyte,).

Die Hersteller von Festplatten verwenden bei Speicherkapazitäten in ihrer SI-konformen dezimalen Bedeutung. Eine Kapazitätsangabe von einem Terabyte bezeichnet hiernach eine Kapazität von 10¹² Byte. Microsoft Windows und einige andere ältere Betriebssysteme verwenden bei der Kapazitätsangabe von Festplatten zwar die gleichen Präfixe, allerdings ? historischem Usus folgend, jedoch entgegen seit 1998 geltender IEC-Normierung ? in ihrer binären Bedeutung. Dies führt zu einem scheinbaren Widerspruch zwischen der Größenangabe des Herstellers und der des Betriebssystems. Beispielsweise gibt das Betriebssystem bei einer Festplatte mit einer vom Hersteller angegebenen Kapazität von einem Terabyte als Kapazität nur 931 ?Gigabyte? an, da ein ?Terabyte? dort 2⁴⁰ Byte bezeichnet (die IEC-konforme Bezeichnung für 2⁴⁰ Byte ist Tebibyte). Unter den IEC-konformen Systemen OS X (ab 10.6) und Unix tritt dieser Effekt nicht auf.

Baugrößen (mechanisch)

Die Abmessungen von Festplatten werden traditionell in ''Zoll'' angegeben. Dabei handelt es sich um keine exakten Größenangaben, sondern um einen Formfaktor. Übliche Formfaktoren für die Breite sind 5,25?, 3,5?, 2,5? und 1,8?, für die Höhe z. B. 1?, ?. Die Zollangaben entsprechen meist in etwa dem Durchmesser der Platter, nicht der Breite des Laufwerkgehäuses. Teilweise werden jedoch kleinere Platter verwendet, um höhere Drehzahlen zu ermöglichen.

Im Zuge der technischen Weiterentwicklung wurden immer wieder Baugrößen zugunsten kleinerer eingestellt, da diese neben dem geringeren Platzbedarf weniger anfällig gegen Erschütterungen sind und eine geringere Leistungsaufnahme aufweisen. Zwar bedeutet weniger Platz zunächst, dass ein Laufwerk kleinere Platter hat und damit weniger Speicherplatz zur Verfügung stellt. Die schnelle Technologieentwicklung in Richtung höherer Datendichten kompensiert diese Einschränkung jedoch erfahrungsgemäß kurzfristig.

Das erste Festplattenlaufwerk IBM 350 von 1956 war ein Schrank mit einem 24?-Plattenstapel. Mitte der 1970er Jahre kamen Modelle mit einer Größe von 8? auf, die relativ schnell durch wesentlich handlichere und vor allem leichtere 5,25?-Festplattenlaufwerke abgelöst wurden. Zwischenzeitlich gab es noch Größen von 14? und 9?.

'''5,25?-Festplatten''' wurden 1980 von (Shugart Technology) Seagate eingeführt, ihre Scheiben sind in etwa so groß wie eine CD/DVD/Blu-Ray. Seit 1997 wird diese Größe nicht mehr hergestellt. Einige SCSI-Server-Laufwerke sowie das LowCost-ATA-Laufwerk ''BigFoot'' von Quantum sind die letzten Vertreter dieses Formats.
Die Baugröße dieser Laufwerke orientiert sich an der von 5,25?-Diskettenlaufwerken: Die Breite dieser Laufwerke beträgt ? (19 mm) und 1? (25,4 mm). Die Tiefe von 5,25?-Festplatten ist nicht festgelegt, sollte aber nicht wesentlich oberhalb von 200 mm liegen.

'''3,5?-Festplatten''' wurden 1987 von IBM mit der Baureihe PS/2 eingeführt und waren lange Zeit Standard in Desktop-Computern. Die Baugröße dieser Laufwerke orientiert sich an der von 3,5?-Diskettenlaufwerken: Die Breite dieser Laufwerke beträgt 4? (101,6 mm), die Höhe meist 1? (25,4 mm). Seagate brachte mit der ST1181677 eine Festplatte mit zwölf Scheiben und 1,6? (40,64 mm) Höhe heraus; auch Fujitsu bot Laufwerke dieser Höhe an. Die Tiefe von 3,5?-Festplatten beträgt 5¾? (146 mm).

• Die Hersteller von Festplatten verwenden bei Speicherkapazitäten (1000 B = 1 kB usw.). Das entspricht der Empfehlung der International Electrotechnical Commission (IEC), steht aber im Gegensatz zu mancher Software, wodurch es u. U. zu scheinbaren Größenunterschieden kommt. Für Details siehe .
• *: Baugröße veraltet; nicht mehr in Gebrauch
• **: unter Verwendung von Perpendicular Recording
• ***: unter Verwendung von Shingled Magnetic Recording

Hersteller

Im zweiten Quartal 2013 wurden weltweit 133 Millionen Festplattenlaufwerke mit einer Gesamtkapazität von 108 Exabyte (108 Millionen Terabyte) abgesetzt.<ref name="market2013q2">StorageNewsletter: HDD Shipments Off Slightly in 2Q13 to 133.4 Million</ref>
Im Jahr 2014 wurden weltweit 564 Millionen Festplattenlaufwerke mit einer Gesamtkapazität von 529 Exabyte produziert.<ref name="forbes2014">Forbes: HDD Annual Unit Shipments Increase In 2014</ref><ref name="storagenewsletter2014">StorageNewsletter: 564 Million HDDs Shipped in 2014</ref> 87,7 Millionen Festplattenlaufwerke wurden weltweit im vierten Quartal 2018 abgesetzt.

{| class="wikitable"
|+Marktanteil 2018
|-
! Name !!
|-
|Seagate|| 40 %
|-
|Western Digital|| 37 %
|-
| Toshiba/Kioxia || 23 %
|}

• Conner Peripherals wurde 1996 von Seagate übernommen.
• Quantum wurde 2000 von Maxtor und Maxtor 2005 von Seagate übernommen.
• IBMs Festplattensparte wurde 2002 von Hitachi übernommen.
• Fujitsus Festplattensparte wurde 2010 von Toshiba übernommen.<ref name="Heise-Hitachi"></ref>
• ExcelStor produzierte für IBM bzw. später für HGST/Hitachi einige Modelle.
• Samsungs Festplatten-Sparte wurde im Oktober 2011 von Seagate übernommen.<ref name="Samsung 2011"></ref>
• HGST (Hitachi) wurde im März 2012 von Western Digital übernommen,
• Siehe auch

Weblinks

• ''50 Jahre Festplatte''. tecchannel.de, 13. September 2006
• HDD from inside: Main parts ? Fotoserie mit Beschreibung anhand einer 3,5?-SATA-Festplatte (englisch)
• A brief History of Areal Density
• Technische Daten einer Kino-Festplatte beim Filmblog Kinogucker

Einzelnachweise

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Festplattenlaufwerk aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. Der Artikel kann hier bearbeitet werden.