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Elektromagnete für Festplatten Was ist ein Schreib-/Lesekopf?

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Der Schreib-/Lesekopf ist eine wichtige Komponente einer Festplatte. Er besteht aus kleinen Elektromagneten an der Spitze eines mechanisch positionierbaren, kammartigen Arms. Mithilfe des Schreib-/Lesekopfes lassen sich Daten in Form von magnetischen Informationen auf die sich schnell drehende Magnetscheibe mit ihrer ferromagnetischen Schicht schreiben und wieder von ihr lesen.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - Fotolia)

In herkömmlichen Festplatten (HDDs – Hard Disk Drives) ist der Schreib-/Lesekopf eine unverzichtbare Komponente. Er besteht aus kleinen Elektromagneten, die an der Spitze eines kammartigen, mechanisch positionierbaren Arms angebracht sind. Der Schreib-/Lesekopf schwebt auf einem Luftpolster mit sehr geringem Abstand (wenige Mikro- oder Nanometer) über den schnell rotierenden Magnetscheiben.

Daten lassen sich in Form von magnetischen Informationen in die ferromagnetische Schicht der Scheiben schreiben und wieder von ihr auslesen. Da die Magnetscheiben auf beiden Seiten beschreibbar sind und eine Festplatte mehrere rotierende Scheiben besitzt, befinden sich auf dem kammartigen Schwenkarm mehrere Schreib-/Leseköpfe.

Die zunehmende Speicherkapazität von Festplatten erfordert sehr kleine Schreib-Leseköpfe, die mit einem minimalen Abstand über den Magnetscheiben schweben und sich schnell positionieren lassen. Moderne halbleiterbasierte SSDs (Solid State Drives) arbeiten völlig ohne Mechanik und haben keine Schreib-/Leseköpfe.

Funktionsweise und Aufbau des Schreib-/Lesekopfes

Schreib-/Leseköpfe bestehen aus ringförmigen Elektromagneten mit einem Weicheisenkern und einer umgebenden Spule. Beim Schreiben von Daten induziert ein elektrischer Strom über die Spule und den Weicheisenkern ein Magnetfeld. Dieses magnetisiert einen bestimmten Bereich auf der rotierenden Magnetscheibe dauerhaft.

Der Lesevorgang funktioniert umgekehrt, indem der magnetisierte Bereich der rotierenden Magnetscheibe einen Strom in der Spule des Elektromagneten eines Lesekopfes induziert. Die Schreib-/Leseköpfe der Festplatte befinden sich auf dem kammartigen Schwenkarm und werden immer synchron bewegt. Es sind aber jeweils immer nur einzelne Schreib- oder Leseeinheiten aktiv. Das Luftpolster, auf dem die Schreib-/Leseköpfe über den Magnetscheiben schweben, entsteht durch die Rotation der Scheiben und die Luftreibung.

Aufgrund des sehr geringen Abstands von teilweise nur wenigen Nanometern darf die Luft keinerlei Verunreinigungen aufweisen. Schon ein einziges Staubkorn im Luftpolster könnte zu einem Defekt der Festplatte führen. Um die Magnetscheiben an der vorgesehenen Stelle zu magnetisieren oder eine bestimmte magnetische Spur auszulesen, muss sich der Schwenkarm schnell und exakt positionieren lassen. Wird eine Festplatte ausgeschaltet, werden die Schreib-/Leseköpfe zum Schutz vor dem Aufsetzen auf der Magnetscheibe (Head-Crash) in eine geschützte Parkposition gebracht.

Anforderungen an den Schreib-/Lesekopf durch die zunehmende Speicherkapazität der Festplatten

Die stetig zunehmende Speicherkapazität der Festplatten stellt an die Schreib-/Leseköpfe besondere Anforderungen wie beispielsweise:

  • kleinere Schreib-/Leseköpfe,
  • geringerer Abstand zwischen Schreib-/Lesekopf und Magnetscheibe,
  • schnellere Positionierung der Schreib-/Leseköpfe.

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