Wie ist eine Festplatte aufgebaut?

Jede Festplatte basiert auf dem Zusammenspiel verschiedener mechanisch beweglicher und elektronischer Bauteile. Der technische Aufbau ist grundlegend gleich.

Die zentralen Elemente der Festplatte sind:

  • Datenplatten/ Platters (daher auch der Name Festplatte)
    Auf den Platters befinden sich die Daten. Die Scheiben die je nach Modell in unterschiedlicher Menge übereinander montiert werden, bestehen entweder aus einer Aluminium-Legierung oder einem Glaskeramikverbund. Darauf befindet sich die eigentliche Trägerschicht, eine magnetisierbare Oberfläche, meist auf dem Material Kobalt basierend und bei älteren Modellen aus Eisenoxid, die zusätzlich mit einer Oberflächenversiegelung zum Schutz und zur Gleitfähigkeit versehen ist.
  • Schreib-Lesekopf
    Die Schreib-Leseköpfe bewegen sich in hoher Geschwindigkeit mit Hilfe des Schreib-Lesekopfarmes, der wiederrum durch einen linearen Stellmotor (Aktuator) bewegt wird, auf der magnetisierten Oberfläche hin und her um Daten zu lesen bzw. zu schreiben. Je nach Anzahl der verbauten Platters befinden sich unterschiedlich viele Schreib-Leseköpfe in einer Festplatte. Pro Scheibe werden entweder einer oder zwei Lese- und zwei Schreibköpfe (je nachdem ob der Platter beidseitig oder nur einseitig genutzt wird) verwendet.
  • Festplatten-Motor
    Der Motor ist für die Rotation der Datenscheiben verantwortlich. Für die schnellen Zugriffsraten werden sehr hohe Umdrehungsgeschwindigeiten bis zu 15.000 Umdrehungen pro Minute erreicht. Dies erfordert eine hohe Präzision in der Verarbeitung der Lager und Antriebstechnologien.
  • Festplatten-Elektronik
    Die elektronischen Bauteile sind eine Vielzahl von Funktionen zuständig. Dazu gehört unter anderem die Steuerung des Aktuators (linearer Stellmotor: für Antrieb und Steuerung des Schreib-Lesekopfarms zuständig), des Motors und der Schreib-Leseköpfe. Außerdem werden komplexe Vorgänge wie Kodierung und Dekodierung (Übersetzung) von elektronischen Signalen, Datenformaten und Schnittstellenprotokollen, Fehlerkorrektur, etc. durch das PCB realisiert. Oft befinden sich leistungsfähige Mehrkern ARM-Prozessoren innerhalb der Systemarchitektur einer aktuellen Festplattenelektronik.
    Bei älteren Modellen wird die Firmware direkt über die Festplattenelektronik bereitgestellt. Das Betriebssystem einer aktuellen Festplatte befindet sich direkt auf den Platters, so dass nur noch der Startvorgang über den ROM-Speicher des PCB realisiert wird.