Festplatten-Controller, Partitionen und Dateisysteme erklärt

Festplatten-Controller, Partitionen und Dateisysteme

Ein Festplatten-Controller ist eine elektronische Struktur, die notwendig ist, um mechanische Geräte zu steuern.

Physikalische Struktur der Festplatte

Die physische Struktur besteht aus Platten mit magnetischer Oberfläche.

Partitionen: Konzept und Gründe für mehrere Partitionen

Betriebssysteme arbeiten nicht direkt mit physikalischen Einheiten, sondern mit logischen Laufwerken. Jede Festplatte ist ein physisches Laufwerk und kann in mehrere logische Laufwerke unterteilt werden, die jeweils eine logische Partition der Festplatte darstellen. Gründe für mehrere Partitionen sind:

• Organisatorische Gründe: Strukturierung der Daten.
• Installation von mehr als einem Betriebssystem: Ermöglicht die parallele Nutzung verschiedener Betriebssysteme.
• Effizienz: Optimierung der Leistung durch separate Bereiche für verschiedene Aufgaben.

Jede Platte hat zwei Seiten, auf denen sich konzentrische Ringe befinden, die als Tracks bezeichnet werden. Diese sind in Sektoren unterteilt.

Unterschied zwischen Verzeichnis und Partition

Partitionen sind Abteilungen fester Größe auf der Festplatte, während Verzeichnisse Abteilungen unterschiedlicher Größe innerhalb einer Partition sind. Partitionen belegen eine zusammenhängende Gruppe von Zylindern auf der Festplatte, während Verzeichnisse Informationen über die Partition verstreut speichern können. Jede Partition kann ein anderes Dateisystem haben, und alle Verzeichnisse gehören zum Dateisystem der Partition.

Partitionstypen in Windows

Es gibt primäre Partitionen und erweiterte Partitionen.

Die Partitionstabelle

Im Boot-Sektor der Partitionstabelle befindet sich ein Eintrag mit einer erweiterten Partition. Dieser Eintrag verweist auf eine neue Partitionstabelle, die ähnlich aufgebaut ist. Der erste Eintrag entspricht der ersten logischen Partition, und der zweite verweist auf eine neue Partitionstabelle.

Erhöhung der Partitionsanzahl über das Limit der Partitionstabelle

Es können nicht mehr als vier primäre Partitionen erstellt werden, da die Partitionstabelle begrenzt ist. Diese Grenze kann durch die Erstellung einer erweiterten Partition überwunden werden. Diese Partition enthält, wie die primären Partitionen, einen der vier möglichen Einträge der Partitionstabelle. Innerhalb einer erweiterten Partition können beliebig viele logische Partitionen definiert werden. Die erweiterte Partition kann vollständig durch logische Partitionen belegt sein oder freien Speicherplatz enthalten.

Boot-Sektor oder Master Boot Record (MBR)

Der Boot-Sektor oder Master Boot Record (MBR) speichert die Partitionstabelle und ein kleines Initialisierungsprogramm. Dieses Programm ist dafür verantwortlich, die Partitionstabelle zu lesen und die Kontrolle an den Boot-Sektor der aktiven Partition abzugeben, wodurch das Betriebssystem gestartet wird. Das Initialisierungsprogramm ist standardmäßig gesetzt.

Boot-Sektor einer Partition

Wenn ein Dateisystem auf der Partition erstellt wird, wird im ersten Sektor (oder den ersten Sektoren, je nach Dateisystem) ein Boot-Sektor gespeichert. Wenn eine Betriebssystem-Partition vorhanden ist, enthält dieser Sektor die notwendigen Informationen zum Booten des Betriebssystems.

Booten des Betriebssystems und Betrieb des Computers

Das Booten des Betriebssystems bezeichnet den Start des Betriebssystems. Dies beinhaltet das Verschieben des Betriebssystems von der Festplatte in den Speicher. Zunächst regelt das BIOS den Betrieb des Computers. Das BIOS ist eine Reihe von Anweisungen, die auf einem Flash-Speicher gespeichert sind.

Was ist ein Dateisystem?

Ein Dateisystem ist eine Struktur, die sowohl die Speicherung von Informationen in einer Partition als auch deren Modifikation und Verwertung ermöglicht.

Zuordnung von Dateien zu einer Partition

Diese Operation wird als Formatieren der Partition bezeichnet.

Attribute von Verzeichnissen, Dateien und Links

Jeder Datei, jedem Verzeichnis und jedem Link werden Attribute zugewiesen, wie z.B.:

• Benutzerrechte (schreibgeschützt, lesen/schreiben, etc.)
• Art der Datei
• Erstellungszeitpunkt
• Dateigröße

High-Level-Formatierung

Bei der Erstellung der notwendigen Strukturen für jedes Dateisystem überschreibt die Formatierung einer Festplatte tatsächlich Daten. Es werden jedoch nicht alle Informationen gelöscht, sondern lediglich der Boot-Sektor und die Dateisystemstrukturen neu erstellt.

Fragmentierung von Dateien

Partitionen fragmentieren, wenn Benutzer Dateien erstellen und löschen, Ordner erstellen, neue Software installieren oder Dateien aus dem Internet herunterladen. Normalerweise speichert der Computer jede Datei im ersten zusammenhängenden freien Speicherplatz, der groß genug ist, um die Datei aufzunehmen. Wenn kein ausreichend großer freier Speicherplatz vorhanden ist, speichert der Computer die Datei so weit wie möglich im größten verfügbaren Speicherplatz und speichert dann die restlichen Daten im nächsten verfügbaren freien Speicherplatz, und so weiter.

Wann ist eine Defragmentierung ratsam?

Eine Defragmentierung ist ratsam, wenn der Computer langsamer wird und Dateien fragmentiert sind.

Freier Speicherplatz für eine optimale Defragmentierung

Es sollten mindestens 15% des Festplattenspeichers frei sein, um eine optimale Defragmentierung durchzuführen.