Ph 10

Umwelt und Technik

Festplatten


Für die dauerhafte Speicherung größerer Datenmengen werden in Computern immer noch Diskettenlaufwerke oder Festplatten verwendet. Sie arbeiten nach dem Prinzip der magnetischen Datenspeicherung.

Die Speicherkapazität der Festplatten wurde in den letzten Jahren immer größer und liegt zur Zeit im Gigabyte-Bereich, die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt ca. 10-60 MByte/s.

 
Eine Festplatte kann aus einer oder einem ganzen Stapel von dünnen Aluminium-Platten bestehen, die mit einer sehr dünnen magnetisierbaren Schicht überzogen sind. Diese Schicht kann in zwei verschiedenen Richtungen magnetisiert werden. In der Abfolge der verschiedenen Magnetisierungen steckt dann die Information.
Zwischen diesen Platten gibt es jeweils einen beweglichen Arm, ähnlich wie bei Plattenspielern, der die Schreib- und Leseköpfe trägt. Die Köpfe gleiten auf einem Luftpolster in einem schmalen Abstand über die Magnetplatten. Der Arm mit aufmontiertem Kopf wird heutzutage durch einen Servomotor bewegt, der ein stufenloses Anfahren in die gewünschte Position erlaubt.

Die Köpfe haben eine Größe von
ca. 2mm x 0,5mm

In der Spitze eines Schreib- / Lesekopfes befindet sich - ähnlich wie beim Tonkopf eines Tonbandgerätes - ein u-förmiger Metallkern, um den eine kleine Spule gewickelt ist. An der Unterseite hat der Metallkern einen kleinen Luftspalt.

Schreibvorgang:
Bei Stromfluss durch die Spule herrscht im Luftspalt des Eisenkerns ein Magnetfeld, dessen Richtung von der Stromrichtung abhängt. Dieses Magnetfeld bewirkt die Magnetisierung kleiner Bereiche der sich unter dem Luftspalt vorbeidrehenden Festplatte (Festplatten haben Drehfrequenzen von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute).

Lesevorgang:
Zum Lesen der auf der Festplatte gespeicherten Information dreht sich die Platte mit ihren verschieden magnetisierten Bereichen unter dem Luftspalt des Eisenkerns vorbei. Die Magnetfeldänderung bewirkt in der auf dem Metallkern sitzenden Spule eine Induktionsspannung, deren zeitliche Änderung durch die Elektronik des Rechners weiter verarbeitet wird.

Speicherkapazität:
Die Daten auf modernen Festplatten sind sehr dicht gepackt. Durch eine spezielle Beschichtung mit Kobalt-Materialien gelingt heute eine Speicherdichte von ca. 1 - 2 Millionen Bits pro Quadratmillimeter. Der Abstand zwischen Kopf und Platte beträgt Bruchteile eines Mikrometers, was weniger als der Durchmesser eines menschlichen Haares ist. Die Festplatten müssen daher sehr gut "verpackt" sein. Ist eine Festplatte einmal geöffnet, so ist sie meist unbrauchbar.
Das nebenstehende Bild zeigt die mikroskopische Aufnahme der magnetisierten Oberfläche einer Festplatte. Die dort sichtbaren Strukturen liegen im Mikrometer-Bereich.