Festplatten

HDDs (Hard Disk Drives) und SSDs (Solid State Drives) sind zwei verschiedene Typen von Speichergeräten, die in Computern und anderen elektronischen Geräten zum Speichern von Daten verwendet werden. Sie sind jeweils in verschiedene Kapazitäten und Formfaktoren erhältlich.

HDDs sind in der Regel in zwei Formfaktoren unterteilt:

1. 3,5-Zoll-HDDs sind hauptsächlich für den Einsatz in Desktop-Computern und Servern konzipiert und bieten in der Regel eine höhere Speicherkapazität.
2. 2,5-Zoll-HDDs sind kleiner und werden häufig in Laptops und tragbaren Geräten verwendet. Sie haben bauartbedingt normalerweise eine geringere Speicherkapazität im Vergleich zu 3,5-Zoll-HDDs.

SSDs können in verschiedene Typen unterteilt werden, basierend auf ihrer Schnittstelle und ihrem Formfaktor:

1. SATA SSDs verwenden die SATA-Schnittstelle und haben einen 2,5-Zoll-Formfaktor, ähnlich wie 2,5-Zoll-HDDs. Sie sind rückwärtskompatibel mit älteren SATA-Standards.
2. M.2 SSDs sind in verschiedenen Größen erhältlich und nutzen entweder die SATA- oder die NVMe-Schnittstelle (Non-Volatile Memory Express). M.2 SSDs mit NVMe-Schnittstelle bieten höhere Geschwindigkeiten als SATA-SSDs.
3. PCIe SSDs nutzen wie der Name schon sagt, die PCIe-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect Express) und bieten sehr hohe Übertragungsgeschwindigkeiten. Sie können in Form von PCIe-Karten oder als M.2 SSDs mit NVMe-Schnittstelle erhältlich sein.
4. U.2 (Schnittstelle) SSDs hauptsächlich für den Einsatz in Unternehmensumgebungen und Servern vorgesehen. Anders als bei M.2, ist U.2 nicht auf eine Bauart bezogen, sondern weist auf die PCIe 30x4 Steckverbindung hin.

Die Speicherkapazität von HDDs und SSDs kann, je nach Modell und Verwendungszweck, von wenigen Gigabyte (GB) bis hin zu mehreren Terabyte (TB) reichen.

Festplattenkomponenten

Auf dem oberen Bild sehen wir die Komponenten einer zerlegten Festplatte (HDD). Wir beginnen links im Uhrzeigersinn mit dem schwarzen halbrunden, dem silbernen quadratischen und dem schwarzen Bauteil.

1. Gehäuseteile: Diese schwarzen und metallischen Teile bilden das Gehäuse der Festplatte. Sie schützen die Festplatte vor Staub, Schmutz und leichter Gewalteinwirkung.
2. Leiterplatte: Diese grüne Platine enthält die Elektronik, die die Festplatte steuert und die Schnittstelle für Daten und Strom.
3. Spindelmotor: Diese kreisrunde zentrale Achse dreht die Platten während des Betriebs.
4. Aktuatormagneten: Die viertelrunden silbernen Metallkomponente sind sehr starke Permanentmagnete. Sie sind Teil des Aktuatorarmsystems und ermöglichen dem Aktuatorarm eine präzise Bewegung der Leseköpfe über die Platten.
5. Abstandshalter: Die weißen und silbernen Ringe sorgt dafür, dass die Platten an ihrem Platz bleiben und die Vibration gedämpft wird. Dadurch bleiben die Festplatten geräuscharm und die mechanischen Bauteile langlebiger. Sie befinden sich zwischen den Platten und um die Spindel herum.
6. Kappe: Der breite silberne Ring mit den Löchern ist das oben abschließende Teil des Lagersystems, das die Spindel unterstützt und für eine reibungslose und gleichmäßige Drehung der Platten sorgt. Die Platten werden während des Betriebs stabil gehalten und Vibrationen wird minimiert. Die Kappe auf die Platten positioniert und durch Schrauben am Spindelmotor fixiert.
7. Akuatorarm: Wolverines Klingen bewegt die Leseköpfe (Read/Write Heads) über die Plattenoberflächen der Festplatte. Am Ende der Arme sind Leseköpfen angebracht, die auf verschiedene Datenblöcke zuzugreifen, die auf den Platten gespeichert sind. Die Positionierung erfolgt sehr präzise, da die Daten in extrem dichten Spuren gespeichert werden.
8. Platten: Die Platten. Da gibt es nicht mehr viel zu sagen. Da sind dann die Daten drauf, die von den Leseköpfen geschrieben bzw. gelesen werden. Die Platten bestehen aus einem Substrat, dass die Basis bildet. Auf dieser Basis wird eine (super) dünne magnetische Medienschicht aufgebracht. Auf dieser Schicht befinden sich die konzentrischen Datenspuren der Platten, wie bei Schallplatten. Darüber befindet sich eine schützende Schmierschicht, die ihr abwaschen solltet, bevor ihr die Platten als Untersetzer nutzt.

Sektoren und Dateigröße (Filesize)

1. Sektoren sind die kleinste Speichereinheit auf einer Festplatte. Er ist ein Abschnitt der Festplatte, auf dem Daten physisch gespeichert werden. Bei traditionellen HDDs werden Daten auf magnetischen Scheiben (auch als Platter bezeichnet) in konzentrischen Kreisen, den sogenannten Spuren, gespeichert. Jede Spur ist in Sektoren unterteilt.
   
   Die Größe eines Sektors war in der Vergangenheit meist 512 Bytes. Im Laufe der Zeit und mit der Zunahme der Speicherkapazität von Festplatten wurde die Sektorgröße jedoch auf 4.096 Bytes (4 Kilobyte) erhöht, was als "Advanced Format" bezeichnet wird. Diese größeren Sektoren ermöglichen eine effizientere Nutzung des Speicherplatzes und reduzieren die Anzahl der erforderlichen Sektoren, um Daten zu speichern.
2. Filesize (Dateigröße) ist die Menge an Speicherplatz, die eine bestimmte Datei auf einer Festplatte oder einem anderen Speichermedium belegt. Die Größe einer Datei wird normalerweise in Byte, Kilobyte (KB), Megabyte (MB), Gigabyte (GB) oder Terabyte (TB) angegeben, abhängig von der Größe der Datei. Die Dateigröße hängt von der Art und dem Inhalt der Datei ab, z. B. ob es sich um eine Textdatei, ein Bild, ein Video oder eine Anwendung handelt.
   
   Bei der Speicherung einer Datei auf einer Festplatte wird die Datei in kleinere Einheiten (Blöcke oder Cluster) unterteilt, die auf verschiedenen Sektoren der Festplatte gespeichert werden. Das Dateisystem auf der Festplatte (z. B. NTFS, FAT32, exFAT oder ext4) ist dafür verantwortlich, die Informationen über die Position der Dateifragmente und die Zusammenstellung der Datei bei Bedarf zu verwalten.

Blöcke oder Cluster

Blöcke oder Cluster sind Einheiten der Speicherverwaltung auf Festplatten und anderen Speichermedien wie HDDs und SSDs. Sie sind Begriffe, die im Zusammenhang mit Dateisystemen verwendet werden, um Daten effizient auf einem Speichermedium zu organisieren.

Ein Block oder Cluster ist eine Gruppe von Sektoren auf einer Festplatte. Dateisysteme teilen den Speicherplatz auf einer Festplatte ein, um die Daten effizienter zu verwalten. Anstatt einzelne Sektoren direkt zu verwalten, organisiert das Dateisystem die Daten in diesen größeren Einheiten.

Die Größe eines Blocks variiert je nach Dateisystem und Speichermedium. Beispielsweise kann die Clustergröße in FAT32-Dateisystemen zwischen 512 Bytes und 32 Kilobyte liegen, während sie in NTFS-Dateisystemen normalerweise bei 4 Kilobyte (default size) liegt.

Wenn wir eine Datei auf einer Festplatte gespeichern, wird sie in Blöcke aufgeteilt, die den Sektoren auf der Festplatte entsprechen. Das Dateisystem verfolgt, welche Blöcke von einer bestimmten Datei belegt sind, und ordnet sie bei Bedarf neu an, um die Datei vollständig lesen oder schreiben zu können.

Die Vorteile von Blöcken oder Clustern:

1. Effizienz: Die Verwaltung von Daten in größeren Einheiten ermöglicht eine effizientere Nutzung des Speicherplatzes und reduziert die Menge an Verwaltungsdaten, die das Dateisystem speichern muss.
2. Geschwindigkeit: Das Lesen und Schreiben von Daten in Blöcken ist schneller als der Zugriff auf einzelne Sektoren, da weniger Verwaltungsaufwand erforderlich ist.
3. Reduzierte Fragmentierung: Die Organisation von Daten in Blöcken trägt dazu bei, die Fragmentierung von Dateien auf Festplatten zu reduzieren, indem sie in zusammenhängenden Abschnitten gespeichert werden.

Die Verwendung von Blöcken oder Clustern hat auch einige Nachteile. Beispielsweise wird Speicherplatz durch sogenanten "Slack Space" verschwendet. Ungenutzte Bereiche innerhalb eines Blocks oder Clusters, die nicht durch Dateien belegt sind, aber dennoch nicht für andere Dateien verwendet werden können.

Viele Informationen und vielen Dank für die Aufmerksamkeit.
- itger.de\HASCii

Quellen