Wie funktioniert das Speichern von Daten auf einer Festplatte?

Eigentlich nicht besonders kompliziert. Halte einen Magneten an einen Nagel. Dann wird der Nagel magnetisch. In einer Festplatte passiert etwasähnliches. Ein winziger elektronagnet fährt über eine ferromagnetisch beschichtete Scheibe und magnetisiert bestimmte Bereiche. Die Elektronik kennt diese Bereiche genannt Blöcke. Sie liegen in Spuren (Kreisen um den Mittelpunkt und Sektoren (Küchenstücke auf der Scheibe) mit einem entsprechenden magnetischen Sensor können diese Blöcke dann wieder ausgelesen werden.

Die Technik hat sich in den Jahren etwas verfeinert und heute werden auch Quanteneffekte ausgenutzt, aber prinzipiell ist die Technik gleich geblieben.

Du hast doch sicher einige Dauermagnete im Haus, sei es ein Kühlschrank-Magnet oder der Magnet eines Lautsprechers. Das Material dieser Magnete nimmt, wenn man es einem sehr starken Magnetfeld aussetzt diese Magnetisierung an, und behält diese für viele Jahre, ja Jahrzehnte, ohne dass es einer Energiequelle bedarf. Erst wenn das Material wieder mit einem sehr starken Magnetfeld in anderer Richtung im Verbindung kommt, lässt sich der Nord- und Südpol vertauschen.

In einer Festplatte sind jetzt mehrere sehr glatte und steife Platten aus Aluminium oder Keramik, die auf beiden Seiten mit einer sehr dünnen Schicht eines solchen Dauermagnet-Materials beschichtet ist. Diese Scheiben, die im Betrieb sehr schnell drehen. auf diesen Scheiben ist die Oberfläche in sehr viele, ringförmige Bereiche unterteilt, die über den Arm, an dem die Magnetköpfe sitzen, genau angefahren werden können. Da alle Magnetköpfe an einem gemeinsamen Arm befestigt sind, bezeichnet m,an alle gleich weit vom Zentrum des Plattenantriebs liegenden Spuren auf allen Platten-Ober- und Unterseiten zusammen einen Zylinder. Mit der Zylinder- und Kopf-Nummer lässt sich genau ein bestimmter Ring auf den Platten adressieren. Jeder dieser Ringe wird dann quasi in Winkelgrade, die Segmente eingeteilt, auf die dann eine bestimmte Anzahl von Bytes geschrieben werden können, indem dann durch eine Spule im Magnetkopf ein Strom geschaltet wird, der ein Magnetfeld erzeugt, das stark genug ist, um die winzigen Dauermagnet-Kristalle in der Plattenbeschichtung zu magnetisieren. Legt man an die Spulen im Magnetkopf jedoch keine Spannung an, sondern bewegt sie über die magnetisierten Bereiche, erzeugt das Magnetfeld in den Spulen eine Spannung, genau wie im Fahrraddynamo, hiermit lässt sich dann genau ermitteln, wie die Magnetisierung an einer ganz bestimmten Stelle auf einer der Scheiben in der Festplatte ist, und damit die gespeicherten Daten wieder lesen.

Wenn du den Rechner aus machst, fahren zuerst die Magnetköpfe von der Platte herunter, und dann wird der Motor, der die Platten dreht abgestellt (Früher fuhren die Magnetköpfe auf die innerste Spur, um dort bei ausgeschalteter Festplatte zu liegen. Schaltet du den Rechner wieder ein, hat der in einem festen Speicher hinterlegt, wo genau auf der Festplatte die Daten liegen, die der Rechner zum Start benötigt. Der Rechner steuert dann die Leseköpfe an genau die festgelegte Stelle und liest dann die dort gespeicherten Daten ein, etwa, als wenn du eine Tonband-Kassette abspielst.

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