Die IDE-Schnittstelle und Festplatten

1. Die IDE-Schnittstelle und Festplatten Von Severin Unger und Florian Eichleter

2. Aufbau einer Festplatte • Besteht aus mehreren Metallplatten, die mit hochfein polierten Metalloxiden beschichtet sind • Kamm mit beweglichen Schreib/Leseköpfen greift seitlich in den rotierenden Plattenstapel ein • beherbergt noch Schreib-Lese-Köpfe, den Positionierungsmechanismus für die Köpfe und dem Spindelmotor in einem luftdicht versiegelten Gehäuse Severin Unger, Florian Eichleter

3. Severin Unger, Florian Eichleter

4. Dateisysteme • FAT 16 • VFAT 16 • FAT 32 • NTFS • HPFS • EXT2FS Severin Unger, Florian Eichleter

5. FAT 16 • FAT steht für „File Allocation Table“ • Ur-Dateisystem aus MS-DOS-Zeiten • Fasst mehrere Sektoren zusammen und adressiert diese mit 16 Bit (Adressierung ist auf 65526 Cluster beschränkt; ein einzelnes Cluster kann bis zu 32 MB groß sein) • Maximale Partitionsgröße von 2048 MB • Keine effektive Datenspeicherung Severin Unger, Florian Eichleter

6. VFAT 16 • Unterstützt lange Dateinamen (bis zu 255 Zeichen, hingegen bei FAT16 nur 8+3 Zeichen im Dateinamen) • Steht für „Virtual File Allocation Table“ • Wird von Windows NT 3.5 und Windows 98 unterstützt • Verwendet Verzeichniseinträge für die langen Dateinamen • Maximal mögliche Dateien im Hauptverzeichnis von 512 bei FAT16 auf ca. 250 reduziert • Maximale Partitionsgröße von 512 MB Severin Unger, Florian Eichleter

7. FAT 32 • Adressiert Partitionsgrößen bis zu 2048 GB (2 Terabyte) • Clustergröße beträgt 4 kB anstatt 32 kB • Ist NICHT Windows NT 4.0 kompatibel Severin Unger, Florian Eichleter

8. NTFS • Steht für „New Technology File System“ • Wird von Windows NT und 2000 unterstützt • Bietet höhere Datensicherheit und mehr Zugriffsrechte • Besonders für Server geeignet Severin Unger, Florian Eichleter

9. HPFS • Ab OS/2 Version 1.2 stattete IBM OS/2 mit dem HPFS (=High Performance File System) aus • Bessere Verwaltung und Performance größerer Festplatten • Nutzt die Dateistruktur von FAT, ergänzt es durch die Fähigkeit, das Verzeichnis nach Dateinamen zu sortieren • 254 Zeichen zur Namensvergabe erlaubt (unterscheidet keine Groß + Kleinschreibung) • Keine Cluster  arbeitet mit 512 Byte großen Sektoren Severin Unger, Florian Eichleter

10. EXT2FS • Dateisystem von Linux • Unterstützt Dateinamen mit bis zu 255 Zeichen • Echte Unterscheidung zwischen Groß- und Kleinschreibung • Defragmentiert sich selbst Severin Unger, Florian Eichleter

11. Speicherdichte • Wird in BPS (= Bits Per Inch) angegeben • FCI (= Flux Changes Per Inch), gibt an, wie oft die Ausrichtung der Magnetpartikel pro Zoll geändert wird (der Abstand zwischen zwei Flusswechseln kann eine bestimmte Grenzen aus physikalischen Gründen nicht unterschreiten!) • Je höher die Werte BPI bzw. FCI sind, desto größer ist die Kapazität der Festplatte Severin Unger, Florian Eichleter

12. Leseverfahren (Reading) • Betriebssystem teilt dem Controller mit, welcher Zylinder abgefragt werden soll • Die Leseköpfe positionieren sich korrekt, lesen die Daten und übergeben sie dem Zwischenspeicher • Moderne Festplatten verwenden GMR (Giant Magneto Resitive); funktioniert indem er Unterschiede im magnetischen Feld „Ausschau hält“ – wenn der Lesekopf über ein Feld mit Daten fährt bemerkt er die Änderungen und gibt diese weiter • Die Festplatte interpretiert die gespeicherten Daten aufgrund des Musters der Änderungen Severin Unger, Florian Eichleter

13. Aufzeichnungsverfahren (Writing) • Daten werden binär gespeichert (0/1) • Spule in Schreibkopf wird aufgeladen • Je nach Stromrichtung entsteht ein anders ausgerichtetes Magnetfeld, das die Plattenoberfläche entsprechend magnetisiert • Zusätzlich werden Taktinformationen mitgeschrieben, da Festplatten nie 100%ig gleich laufen (diese sichern, dass mit gleicher Geschwindigkeit gelesen und geschrieben wird) • Werden Taktinformationen mit den zu speichernden Daten verknüpft, so spricht man von einem „Embedded Sector Servo“ Severin Unger, Florian Eichleter

14. Low-Level Formatierung • Ist die logische Einteilung einer Festplatte, damit deren Bereiche gut adressierbar sind • Ist nicht mit der Partitionsformatierung zu vergleichen, da kein Dateisystem angelegt wird, sondern die einzelnen Platten • Arbeitet also sehr Hardwarenahe Severin Unger, Florian Eichleter

15. Logische Einteilung einer Festplatte • Sektoren • Fasst 512 Bytes (=4096 Bits) • Unterteilt Spuren einer Zone • Spuren: konzentrische Ringe auf der Platte • Zylinder: sind mehrere Platten in der Festplatte vorhanden, so werden die Spuren, die genau übereinander liegen, als Zylinder bezeichnet • Zone: mehrere Spuren werden zu einer Zone zusammengefasst; je länger die Spur, desto mehr Sektoren • Cluster: Je nach Partition werden ein oder mehrere Sektoren zu einem Cluster zusammengefasst Severin Unger, Florian Eichleter

16. Severin Unger, Florian Eichleter

17. Partitionierung • Partitionieren bedeutet die Festplatte in mehrere virtuelle Festplatten unterteilen • Bei steigender Partitionsgröße steigt auch die Clustergröße  hoher Platzverlust, da ein Datei immer mind. einen Cluster beansprucht! • Beispiel: 500 Dateien a 600 Byte benötigen theoretisch 300KB. Auf einer 1,2-GB-Partition belegt jede dieser Dateien 32 KB, also insgesamt 15,6 MB Severin Unger, Florian Eichleter

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