Organisation der Datenspeicherung auf HDD Was bedeutet Festplattengeometrie?

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Die Festplattengeometrie teilt die Scheiben (Hard Disk Drive Platters) einer Festplatte zur magnetischen Aufzeichnung der Daten in Spuren (Tracks), Sektoren und Zylinder auf. Die konzentrischen Datenspuren auf den Oberflächen der Magnetscheiben sind von außen nach innen nummeriert und in Sektoren fester Datenblockgröße unterteilt. Spuren mit gleicher Nummer und gleichem Durchmesser auf den übereinander angeordneten Magnetscheiben werden als Zylinder bezeichnet.

Festplatten (Hard Disk Drives, HDDs) sind Massenspeichergeräte, die Daten in Form von magnetisierten Bereiche auf den Oberflächen rotierender Scheiben (Hard Disk Drive Platters) speichern. Die Festplattengeometrie organisiert die Datenspeicherung in Spuren (im Englischen: tracks), Sektoren und Zylinder. Mithilfe dieser Aufteilung lassen sich die Daten auf den Festplatten eindeutig adressieren.

Spuren sind konzentrische Kreise mit Daten auf der Ober- und Unterseite der übereinander gestapelt angeordneten Magnetscheiben. Im Gegensatz zu Schallplatten oder Speichermedien wie DVDs oder CDs besitzt eine Magnetscheibenseite nicht nur eine spiralförmige Spur, sondern viele Spuren in Form konzentrischer Ringe. Auf der Oberseite einer Magnetscheibe sind viele hundert Spuren vorhanden. Sie sind von außen nach innen durchnummeriert und in Sektoren unterteilt.

Ein Sektor besteht aus einem Datenblock fester Länge mit Kontrollinformationen wie der Prüfsumme. Lange Zeit betrug die übliche Datenblockgröße 512 Byte. Moderne Festplatten haben eine Datenblockgröße von 4.096 Byte.

Die konzentrischen Spuren sind auf allen Hard Disk Drive Platters gleich angeordnet. Spuren mit gleicher Nummer und gleichem Durchmesser auf den Seiten der verschiedenen Platters werden als ein Zylinder bezeichnet. Die Speicherkapazität einer Festplatte wird von Parametern wie von der Anzahl der Platters, der Spurdichte (angegeben in Tracks per Inch – TPI), der Datenblockgröße, dem Platterdurchmesser und von weiteren Parametern bestimmt.

Geschrieben und gelesen werden die Daten einer Festplatte von beweglichen Schreib-/Leseköpfen. Für jede Seite einer Magnetscheibe ist ein eigener Schreib-/Lesekopf vorgesehen.

Adressierungsverfahren von Festplatten

Über die Festplattengeometrie und ein Koordinatensystem bestehend aus Kopf-, Sektoren- und Zylindernummer lässt sich jeder Datenblock einer Festplatte eindeutig adressieren. Diese Adressierungsmethode wird als CHS-Adressierung bezeichnet. „CHS“ steht für „Cylinder“, „Head“ und „Sector“. Lange Zeit war die CHS-Methode der übliche Standard zur Adressierung der Daten einer Festplatte. Heute wird die CHS-Methode kaum noch verwendet, auch wenn Festplatten das Adressierungsverfahren aus Kompatibilitätsgründen noch unterstützen und die Abbildung der CHS-Adresse auf andere Adressierungsmethoden vorgegeben ist.

Durchgesetzt hat sich mittlerweile das sogenannte LBA-Verfahren (Logical Block Addressing). Bei diesem Verfahren werden Datenblöcke fortlaufend durchnummeriert. Sie sind über ihre Blocknummer eindeutig ansprechbar. Das Betriebssystem und die Festplattentreiber eines Rechners müssen sich nicht mehr um die physische Organisation der Datenblöcke auf den Festplatten kümmern.

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