Grundlagen: Festplattentechnik

Schreib-/Leseköpfe im Tiefflug

Derzeit sind Kapazitäten von 40 bis 80 GByte je Magnetscheibe üblich. Daher gibt es kaum noch Laufwerke mit geringeren Kapazitäten. Bei Zwischengrößen wird entweder ein Kopf eingespart oder nicht genutzt, wenn dieser defekt ist.

Die Kopfeinheiten sind extrem kleine, komplexe Gebilde am Ende des Aktuators . Dieser und die Kopfplattform sind nach aerodynamischen Kriterien geformt. Die Köpfe müssen im Betrieb in einer Flughöhe von etwa 25 nm ohne Berührung und Flattern über der sich drehenden Scheibe schweben. Es wird versucht, die Flughöhe so niedrig wie möglich zu halten, weil der Kopf damit stärkere Signale lesen und schreiben kann. Die bislang niedrigste erreichte Flughöhe liegt bei 15 nm - allerdings nur für kurze Strecken.

Das so genannte Contact Recording, also das Schleifen des Kopfes auf der Oberfläche, wie es bei Floppy-Laufwerken eingesetzt wird, konnte sich bisher nicht durchsetzen. Dazu bedarf es besonderer Oberflächenschutzschichten auf dem Medium und am Kopf. Bei den um mehrere Potenzen niedrigeren Drehzahlen im Floppy-Laufwerk ist dies wesentlich leichter zu bewerkstelligen als bei schnell drehenden Festplatten.

Vergleicht man Flughöhen und Drehgeschwindigkeit mit realen Größen, so entspricht dies einem Jumbojet, der mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit im Abstand von etwa 1 bis 2 Metern über den Erdboden rast.

Das Innere eines Laufwerks ist Betriebsgeheimnis des Herstellers. Deshalb gibt es über Kopfgrößen und Formen nur Vermutungen. Statt mit Abmessungen kennzeichnet man Kopfgrößen mit einem Prozentwert. Die Referenz (100 Prozent) bezieht sich auf einen Kopf einer IBM-Festplatte aus dem Jahre 1983. Dieser hatte die Abmessungen (4 x 3,2 x 0,86) mm³. Heute sind Kopfgrößen von 30 Prozent und weniger üblich.

Wegen der heutzutage üblichen hohen Bitdichte und den daraus resultierenden kleinen Signalen entstehen hohe Rauschanteile sowie Überlagerungen der Einzelsignale. Damit ist die früher übliche Einzelerkennung eines Bits (peak detection) nicht mehr möglich. Stattdessen wird der Bitstrom so kodiert, dass die Bits beim Lesen auch dann noch erkannt werden, wenn sie faktisch lediglich den gleichen Signalpegel erzeugen wie das Rauschen. Diese PRML-Technik erkennt aus der Regelmäßigkeit von Flankenwechseln, ob gemäß dem bekannten Bitmuster an einer bestimmten Stelle ein signifikantes Bit oder Rauschen detektiert wurde. Letzteres wird dann ausgefiltert.