Aufbau und Logische Struktur von Festplatten (HDD)

Jede Oberfläche der Platte oder Scheibe ist in eine Reihe konzentrischer Ringe, genannt Spuren (Tracks), unterteilt. Die Anzahl der Spuren hängt von der Empfindlichkeit der mechanischen Teile im Inneren der Festplatte ab.

Jede Spur wird von Null an gezählt, beginnend von außen nach innen (Richtung Mitte der Scheibe).

Im Zusammenhang mit Spuren spricht man auch vom Zylinder. Die Anzahl der Spuren pro Oberfläche entspricht der Anzahl der Zylinder. Wenn sich der Positionierungsarm auf einer bestimmten Spur befindet, liegt er auf der gleichen Spur auf allen Platten. Die Menge aller gleich positionierten Spuren auf allen Platten wird als Zylinder bezeichnet.

Die Spuren sind in Sektoren unterteilt, wobei jeder Sektor standardmäßig 512 Byte Daten enthält. Allerdings haben nicht alle Spuren die gleiche Anzahl von Sektoren. Dies hängt von der Spurlänge ab: Die äußeren Spuren sind länger und enthalten eine größere Anzahl von Sektoren als die inneren Spuren, die weniger Sektoren aufweisen.

Dies wird durch die Zone Bit Recording (ZBR) ermöglicht, bei der die Anzahl der Sektoren pro Spur je nach Zone variiert.

Diese Sektoren werden zu Clustern oder Zuordnungseinheiten gruppiert. Cluster sind die kleinste Informationseinheit, die beim Lesen oder Schreiben auf einer Festplatte adressiert werden kann.

Logische Struktur einer Festplatte (HDD)

MS-DOS speichert Informationen gemäß der logischen Struktur der Festplatte. Diese Struktur wird beim Formatieren der Festplatte erstellt und umfasst:

• Boot-Sektor
• File Allocation Tables (FAT)
• Root-Verzeichnis (Stammverzeichnis)
• Datenbereich (Data Zone)

1. Der Boot-Sektor (Master Boot Record)

Der Bootsektor ist der erste Sektor jeder Festplatte (Kopf 0, Zylinder 0, Sektor 1). Er speichert die Partitionstabelle und ein kleines Master-Boot-Programm, auch als Master Boot Record (MBR) bekannt. Dieses Programm ist dafür zuständig, die Partitionstabelle zu lesen und die Kontrolle an den Boot-Sektor der aktiven Partition zu übergeben. Wenn keine aktive Partition vorhanden ist, wird eine Fehlermeldung angezeigt.

3. Das Root-Verzeichnis (Stammverzeichnis)

Das FAT-Dateisystem verwendet ein Root-Verzeichnis (in Betriebssystemen, die diese Art von Dateisystemen nutzen, oft durch das Symbol C:\ dargestellt), das sich an einem bestimmten Ort auf der Festplatte befinden muss. Das Root-Verzeichnis speichert Informationen über die enthaltenen Unterverzeichnisse und Dateien.

Bei der Speicherung einer Datei werden folgende Informationen im Root-Verzeichnis hinterlegt:

• Dateiname
• Dateigröße
• Datum und Uhrzeit der letzten Änderung
• Dateiattribute
• Die Nummer des Clusters, in dem die Datei beginnt.

Partitionierung einer Festplatte

Jede Festplatte stellt ein separates physikalisches Laufwerk dar. Betriebssysteme arbeiten jedoch nicht direkt mit physischen Einheiten, sondern mit logischen Laufwerken. Innerhalb einer einzigen physischen Festplatte können mehrere logische Laufwerke existieren. Jede dieser logischen Einheiten ist eine Festplattenpartition.

Vergleich: Partitionen vs. Verzeichnisse

Sowohl Partitionen als auch Verzeichnisse dienen der Organisation von Datenstrukturen auf einer Festplatte. Es gibt jedoch wichtige Unterschiede:

1. Partitionen sind Unterteilungen der Festplatte mit fester Größe. Verzeichnisse sind Unterteilungen der Partition mit variabler Größe.
2. Partitionen belegen eine Gruppe zusammenhängender Zylinder auf der Festplatte. Verzeichnisse können Informationen enthalten, die über die gesamte Partition verstreut sind.
3. Jede Partition der Festplatte kann ein eigenes Dateisystem (auch für andere Betriebssysteme) verwenden. Alle Verzeichnisse innerhalb der Partition müssen das Dateisystem dieser Partition nutzen.

Mindestens eine Partition ist für jede Festplatte erforderlich. Auf einer Festplatte können maximal 4 primäre Partitionen (einschließlich einer erweiterten Partition, falls vorhanden) erstellt werden. Vorhandene Partitionen müssen in der Partitionstabelle registriert werden, die sich im ersten Sektor jeder Festplatte befindet und 4 Einträge umfasst. Von diesen 4 Einträgen muss nicht jeder verwendet werden (z. B. bei einer ab Werk nicht partitionierten Festplatte). Es können ein, zwei, drei oder vier Einträge genutzt werden. In diesen beiden letzteren Fällen (auch wenn es nur eine Partition)