Longitudinal Recording

1954 wurden Festplatten erstmals industriell eingesetzt. Seit dem hat sich sehr viel getan. Vorallem die Speicherdichte führte zu den uns heute bekannten hohen Speicherkapazität. Im Prinzip funktioniert die heutige Festplatte genauso wie die ersten Modelle.

Ein Schreibkopf wird über die magnetisierbare Scheibe bewegt. Im Kopf befinden sich eine Spule, die von einem Strom durchflossen wird. Das entstehende Magnetfeld magnetisiert die Stelle unter dem Kopf. So entstehen viele kleine magnetisierbare Bereich die kreisförmig auf der Scheibe angeordnet sind.
Beim Lesen induzieren die kleinen magnetischen Bereiche ein Magnetfeld in der Spule des Kopfes. Es wird eine Spannung induziert. Diese wird verstärkt und als Datenstrom ausgelesen.

In der Entwicklung von der ersten Festplattneiner. Diese Speicherstruktur muss man sich wie winzige Stabmagneten vorstellen, die in einer langen Kette hintereinander liegen. Man nennt dieses Schreib-Lese-Verfahren Longitudinal Recording. Mit diesem Verfahren werden 120 GBit pro Quadratzoll Speicherdichte erreicht. Dieser Wert gilt als Grenze, bis zu der sich der superparamagnetische Effekt in den Griff bekommen lässt. Bei superparamagnetischen Effekt reichen bereits geringfügige äußere Einflüsse, z. B. Temperaturschwankungen, um die magnetische Ausrichtung der Speicherbereiche umzukehren. Die Daten wären dann verloren.

Perpendicular Recording

Perpendicular Recording geht auf die Forschung des dänischen Wissenschaftlers Valdemar Poulsen zurück. Im späten 19. Jahrhundert zeichnete er Töne erstmals mit Perpendicular Recording magnetisch auf.
Der Name dieser Aufzeichnungstechnik kommt von der vertikalen Anordnung der Speicherbereiche auf der Oberfläche der magnetischen Scheibe. Der wesentliche Unterschied ist der geringe Platzverbrauch jedes einzelnen Speicherbereichs im Vergleich zu Longitudial Recording. Man spricht davon, dass 1 Tera Bit pro Quadratzoll möglich ist.
Für Perpendicular Recording muss ein neuer Schreibkopf und ein neues Speichermedium her. Die Feldlinien müssen über den Schreibkopf senkrecht in das Medium eindringen, um eine senkrechte Magnetisierung eines Speicherbereichs zu ermöglichen. Deshalb hat der Schreibkopf zwei unterschiedliche Schenkel. Im Medium wird der obere Schreibkopf durch eine zweite untere magnetische Schicht gespiegelt. Dieser Magnet ist nicht wirklich da. Die untere Schicht verhält sich jedoch so, also ob es ihn geben würde. Die Feldlinien treten aus dem breiten Schenkel heraus und in den dünnen Schenkel hinein. Die senkrecht verlaufenden Feldlinien erzeugen einen senkrecht ausgerichteten Speicherbereich.
Zum Lesen der Speicherbereiche wird ein üblicher Lesekopf verwendet.

Organisation der Daten auf einer Festplatte

Um die Daten, die auf den magnetischen Platten abgelegt werden, wieder gefunden werden, ist es notwendig eine Einteilung der Magnetscheiben vorzunehmen. Als erster Schritt wird eine herstellerseitige Low-Level-Formatierung vorgenommen. Dazu wird auf den Scheiben Spuren angelegt. Es handelt sich dabei um einen konzentrischen Kreis, der auf allen Magnetscheiben in der Festplatte gleich sind. die Spuren werden vom äußeren Rand der Platte nach innen, beginnend bei 0, durchnummeriert. Der Abstand der Spuren, die Spurdichte, bestimmt die Speichermenge. Diese Dichte wird in Spuren pro Zoll (Tracks per Inch, TPI) angegeben.
Die Anordnung mehrerer Spuren (durch übereinander gelagerte Magnetscheiben) nennt man Zylinder.
Die Spuren werden wiederum in kleinere Abschnitte eingeteilt. Dieser Abschnitt nennt sich Sektor und entspricht einem Kreisausschnitt.