Festplattengeometrie: abgeschlossener Datenblock Was ist ein Sektor / Sector?

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Sektor ist neben Track und Zylinder ein wichtiger Begriff der Festplattengeometrie. Eine Festplatte speichert Daten in Form magnetisierter Bereiche auf den Oberflächen rotierender Scheiben. Festplatten bestehen aus mehreren übereinander angeordneten Scheiben. Auf den Oberflächen sind die Daten in konzentrischen Ringen angeordnet, die als Tracks (Spuren) bezeichnet werden. Die Tracks sind in Sektoren unterteilt. Ein Sektor bildet einen abgeschlossenen Datenblock konstanter Größe.

Auf einer klassischen Festplatte (Hard Disk Drive – HDD) sind die Daten durch Magnetisierung bestimmter Bereiche der Oberflächen rotierender Scheiben (Hard Disk Drive Platters) gespeichert. Eine Festplatte besitzt mehrere direkt übereinander in einem Stapel angeordnete Platters. Die Oberflächen der Platters sind nach einem bestimmten System, der Festplattengeometrie, organisiert.

Sektor (Sector) ist neben Track und Zylinder ein wichtiges Element dieser Festplattengeometrie. Der Sektor unterteilt die Tracks in Datenblöcke fester Größe. Jeder Block verfügt über eigene Prüfsummen, die ein korrektes Lesen und Schreiben der Daten sicherstellen.

Bei einem Track (Spur) handelt es sich um einen Ring mit Daten auf der Ober- oder Unterseite einer Magnetscheibe. Im Gegensatz zu einer Schallplatte oder einem Speichermedium wie einer DVD oder CD besitzt eine Magnetscheibenseite nicht nur eine spiralförmige Spur, sondern viele hundert Spuren in Form von konzentrischen Ringen unterschiedlichen Durchmessers. Die Ringe sind von außen nach innen durchnummeriert. Auf den verschiedenen Magnetscheibenseiten übereinanderliegende Tracks mit gleicher Nummer und identischem Durchmesser werden als ein Zylinder bezeichnet.

Die Speicherkapazität einer Festplatte wird bestimmt von Parametern wie der Spurdichte, angegeben in TPI (Tracks per Inch – Spuren pro Zoll), der Anzahl und dem Durchmesser der Platters, der Datenblockgröße eines Sektors und anderen Parametern.

Anmerkungen zur Sektorengröße und Adressierungsmethode

Lange Zeit war die Datenblockgröße eines Sektors 512 Byte. Mit der Zeit entstanden leistungsfähigere Festplatten mit höherer Kapazität, die intern mit Datenblockgrößen von 4.096 Byte arbeiteten. Um Kompatibilitätsprobleme mit Computern und ihren Betriebssystemen zu vermeiden, emulierten die Festplatten nach außen über ihre Schnittstelle eine Blockgröße von 512 Byte, arbeiteten intern aber mit einer Blockgröße von 4.096 Byte. Hierfür unterteilten sie die physischen Datenblöcke in acht logische 512-Byte-Datenblöcke. Die Laufwerks-Firmware kümmerte sich um die notwendigen Anpassungen.

Mittlerweile ist eine solche Emulation in der Regel nicht mehr notwendig, da aktuelle Versionen von Betriebssystemen wie Windows, Linux und macOS und Laufwerks-Controller auch Blockgrößen von 4.096 Byte unterstützen und diese nativ adressieren können. Bei der Adressierung der Datenblöcke ist man von der ursprünglichen Methode über Zylinder, Kopf und Sektor zur sogenannten LBA-Methode (Logical Block Addressing) gewechselt. Bei der LBA-Methode werden die Blöcke einfach fortlaufend durchnummeriert und über die Blocknummer angesprochen. Ein LBA-Block entspricht einem Datenblock eines Sektors der alten Adressierungsmethode per Zylinder, Kopf und Sektor.

Die eigentliche Festplattengeometrie und die physische Organisation der Daten auf den Magnetscheiben bleiben bei der LBA-Methode dem verbundenen Rechner und seinem Betriebssystem verborgen.

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