Forum: PC Hard- und Software Was ist ein Festplattensektor?


von Thomas (Gast)


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Hallo,
ich habe ein Verständnisproblem was den Begriff angeht..


Wikipedia schreibt dazu im Artikel "Festplattenlaufwerk":

"Die Gesamtheit aller Blöcke, die die gleichen Winkelkoordinaten auf den 
Platten haben, nennt man Sektor."

Demnach ist ein Sektor ein Pizzastück der Festplatte, das auf jeder Spur 
einen (?) Datenblock enthält.

Weiterhin steht da noch explizit:

"Der Begriff Sektor wird jedoch häufig auch fälschlicherweise synonym 
für Block verwendet."


So, aus anderer Quelle kommt aber:

"Der Unterschied aber nun ist, dass die äußere Spur deutlich länger als 
die innere Spur ist und wenn man nun die Sektoren gleich groß machen 
würde, könnte auf der äußersten Spur mehr Daten gespeichert werden. 
(...) Um dies zu vermeiden, hat man die Sektoren in den einzelnen so 
eingerichtet, so dass immer jede Spur gleich viele Sektoren besitzt."

Damit kann ein Sektor kein Pizzastück mehr sein.



Ich bin verwirrt, kann mir jemand sagen, was mein Rechner (!) mit Sektor 
und Block meint?

Danke!

von (prx) A. K. (prx)


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Thomas schrieb:

> "Die Gesamtheit aller Blöcke, die die gleichen Winkelkoordinaten auf den
> Platten haben, nennt man Sektor."

Das ist die geometrische Definition, die freilich bei Disks nichts mehr 
mit der Realität zu tun hat.

> (...) Um dies zu vermeiden, hat man die Sektoren in den einzelnen so
> eingerichtet, so dass immer jede Spur gleich viele Sektoren besitzt."

Wäre ineffizient. Innere Spuren haben eine niedrigere Transferrate als 
die in mm längeren äusseren Spuren. Die Blöcke sind aber in Bits gleich 
lang. Folglich befinden sich auf den inneren Tracks weniger Blöcke als 
auf den äusseren.

> Damit kann ein Sektor kein Pizzastück mehr sein.

Ist er auch nicht (mehr). Allgemeiner Sprachgebrauch ist ohnehin längst 
Sektor=Block, auch wenn das vielleicht mal anders gedacht war.

Will man partout solche Haare spalten, dann muss man jede Track einzeln 
betrachten und sektorieren. Damit ist dann ein Sektor der Bereich, in 
dem ein Block nebst Header und Füller Platz findet. Also die Pizza in 
konzentrische Ringe zerschneiden und diese einzeln sektorieren.

von (prx) A. K. (prx)


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A. K. schrieb:

> Ist er auch nicht (mehr). Allgemeiner Sprachgebrauch ist ohnehin längst
> Sektor=Block, auch wenn das vielleicht mal anders gedacht war.

Ausser bei jenen Ausgeburten moderner Sparsamkeit, die mit 4KB grossen 
Sektoren arbeiten, aber nach aussen hin im SATA/SAS-Protokoll mit 512 
Byte grossen Blöcken operieren.

von Andreas M. (andreas_m62)


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Also meine Festplatten haben auf jeder Spur (Track) die gleiche Anzahl 
von Sektoren.
Laufzeitunterschiede zwischen äußeren und inneren Spuren sind 
irrelevant,
da die inneren Spuren eh nicht direkt an der Motorachse liegen.
Schau dir einfach mal eine offenen Festplatte an und beobachte,
wie weit die Schreib/Leseköpfe nach innen einschlagen.

Im letzten Jahrtausend gab es mal Schallplatten, die hatten auch eine 
konstante Umdrehungszahl.
Da war der Weg in der Spur außen auch länger als innen.
Die Musik wurde trotzdem mit gleichbleibender Geschwindigkeit 
abgespielt.
Außen ist eben der Platz für die gleiche Informationsmenge etwas länger.

Speichermedien (Disketten) mit unterschiedlicher Anzahl von Sektoren pro 
Spur
gab es früher mal für den C64.
Dort wurden oft solche grenzwertigen Technologien verwendet.

von (prx) A. K. (prx)


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Andreas M. schrieb:

> Also meine Festplatten haben auf jeder Spur (Track) die gleiche Anzahl
> von Sektoren.

Woher weisst du das? Jener absurde Restbestand an Pseudo-Tracks, denen 
man heute ab und zu noch begegnet, hat mit der Situation auf den Platten 
exakt garnichts zu tun.

> Laufzeitunterschiede zwischen äußeren und inneren Spuren sind
> irrelevant,

Schau dir mal Statistiken zu den Transferraten über die gesamte 
Plattenoberfläche an. Der Unterschied in der Transferrate ist eklatant.

> Die Musik wurde trotzdem mit gleichbleibender Geschwindigkeit
> abgespielt.

Das hatte freilich eher praktische Gründe. Variable Drehzahlen waren im 
Zeitalter von Kurbelantrieben oder 50/60Hz Synchronmotoren etwas 
unpraktisch.

Als man dann so weit war, die Drehzahl automatisch anpassen zu können, 
und passend dazu auch ein neues Format definierte, geschah ebendies: Die 
Audio-CDs drehen variabel, mit konstanter Rate von Bits/mm und Bits/sec. 
Dass sie das nicht konzentrisch sondern spiralfärmig tun ist hierbei 
nicht relevant.

Da eine variable Drehzahl bei Datendisks aufgrund der Zugriffszeit eher 
unpraktisch ist, variiert man dabei eben die Bitrate. Bei Daten-CDs/DVDs 
findet man beides: Geschrieben wird heute meist mit konstanter Bitrate 
und variabler Drehzahl (CLV), gelesen wird mit variabler Bitrate und 
konstanter Drehzahl (CAV).

von Icke ®. (49636b65)


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Andreas M. schrieb:
> Also meine Festplatten haben auf jeder Spur (Track) die gleiche Anzahl
> von Sektoren.

Dann arbeitest du wohl noch mit historischen MFM-Platten. Denn so gut 
wie alles danach nutzt das sogenannte Zone Bit Recording:

http://de.wikipedia.org/wiki/Zone_Bit_Recording

Die logische Geometrie, also das, was du bspw. mit Diskeditoren auslesen 
kannst, ist seit dem Aufkommen von IDE-Platten nicht mehr gleich der 
physischen Geometrie. Die Firmware der Platte rechnet die Abweichungen 
automatisch um.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Andreas M. schrieb:
> Also meine Festplatten haben auf jeder Spur (Track) die gleiche Anzahl
> von Sektoren.

Mit Sicherheit nicht, oder sie sind sehr alt. Bereits Anfang der 90er 
Jahre, als die ersten IDE-Laufwerke sich etablierten, wurde durch 
Veränderung der Sektoranzahl pro Spur mit einem damals "Zone Bit 
Recording" genannten Verfahren die Kapazität der Festplatten erhöht - 
und die Übertragungsrate, die seitdem von den äußeren Spuren zur Spindel 
hin abnimmt.

Auf der IDE-Protokoll-Ebene ist von der Datenrate abgesehen nichts von 
diesem Mechanismus zu sehen, die CHS-Werte werden von der 
Laufwerkselektronik transparent in die tatsächlich genutzten Werte 
umgerechnet.

Eine variable Drehzahl ist bei Festplatten nicht realisierbar, da recht 
große Massen beschleunigt bzw. abgebremst werden müssten. Es ist aber 
sehr leicht möglich, die Datenrate anzupassen -- und genau das wird seit 
zwei Jahrzehnten(!) so gehandhabt.

von Jörgen D. (joergen)


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Zur verdeutlichung wie das Optisch aussieht , sieh Dir mal eine DVD-RAM 
an.

von Thomas (Gast)


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Vielen Dank!

ich fasse nochmal zusammen:

- alle Blöcke haben die gleiche Anzahl Bits
- alle Blöcke haben die gleiche Bitdichte
- deshalb passen auf die innere Spur weniger Blöcke als auf die Äußeren
- und somit sind pro Grad Rotation innen weniger Bits zu schreiben/lesen 
als Außen, ergo muss die Transferrate außen höher sein.

Und in Realität stellt ein Sektor kein Kreissegment der Platte 
("PIzzastück") dar, in Wikipedia steht Nonsens.

So richtig?

von Hans M. (hansilein)


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exakt

von Udo S. (urschmitt)


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Thomas schrieb:
> So richtig?
yes, zusätzlich kann man sagen, daß inzwischen oft ein Sektor mit einem 
Block gleichgesetzt wird und das kleinste frei adressierbare Element auf 
der Festplatte bezeichnet.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Thomas schrieb:
> - alle Blöcke haben die gleiche Bitdichte

Nun, die Änderung der Datentransferrate geschieht nicht von Spur zu 
Spur, sondern in gewissen Spur"bündeln". Der Längenunterschied zwischen 
zwei benachbarten Spuren reicht nicht aus, um darin einen kompletten 
Sektor unterzubringen, und daher ist so ein Spur"bündel" so breit, daß 
darin alle Spuren untergebracht werden, bis sich ausreichend Platz für 
einen weiteren Sektor ergibt.

Da innerhalb eines solchen Bündels mit konstanter Datenrate gearbeitet 
wird, schwankt die Bitdichte, sie ist auf der zur Spindel gewandten 
Innenseite am höchsten, und auf der gegenüberliegenden Seite am 
niedrigsten.

Relativ gut kann man diese Bündelung auf optischen Datenträgern wie 
DVD-RAM oder MOs sehen:
http://us.123rf.com/400wm/400/400/imageman72/imageman720710/imageman72071000026/1843611-a-magneto-optical-drive-is-a-kind-of-optical-disc-drive-capable-of-writing-and-rewriting-data-upon-a.jpg

von (prx) A. K. (prx)


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Udo Schmitt schrieb:

> yes, zusätzlich kann man sagen, daß inzwischen oft ein Sektor mit einem
> Block gleichgesetzt wird und das kleinste frei adressierbare Element auf
> der Festplatte bezeichnet.

Wie ich oben schon erwähnte ist das in allerneuester Zeit nicht mehr der 
Fall, weil Platten ca. ab der 2TB Klasse oft mit 4KB Sektoren arbeiten, 
aber von aussen mit frei adressierbaren 0,5KB Blöcken operieren.

Wenn dann tatsächlich mal jemand nur 0,5GB schreiben will, dann muss die 
Platte lesen, kombinieren und wieder schreiben, was die Operation 
erheblich verlangsamt.

Betriebssysteme arbeiten zwar meistens ebenfalls mit 
Allokationseinheiten von 4KB (NTFS, Linux), aber man muss drauf achten 
dass die zusammenpassen. Aus diesem Grund muss heute nicht nur bei SSDs 
sondern auch bei solchen HDDs das Alignment der Partitionen beachten, 
damit die 4KB Allokationseinheiten der Betriebssysteme mit den 4KB 
Sektoren der HDDs übereinstimmen. Wie man von den SSDs kennt ist das bei 
WinXP von Haus aus nicht der Fall, auch alte Linux-Distros machen das 
falsch.

von Rolf M. (rmagnus)


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A. K. schrieb:
> Wenn dann tatsächlich mal jemand nur 0,5GB schreiben will, dann muss die
> Platte lesen, kombinieren und wieder schreiben, was die Operation
> erheblich verlangsamt.

0,5GB? ;-)

> Betriebssysteme arbeiten zwar meistens ebenfalls mit
> Allokationseinheiten von 4KB (NTFS, Linux), aber man muss drauf achten
> dass die zusammenpassen. Aus diesem Grund muss heute nicht nur bei SSDs
> sondern auch bei solchen HDDs das Alignment der Partitionen beachten,
> damit die 4KB Allokationseinheiten der Betriebssysteme mit den 4KB
> Sektoren der HDDs übereinstimmen. Wie man von den SSDs kennt ist das bei
> WinXP von Haus aus nicht der Fall, auch alte Linux-Distros machen das
> falsch.

Die Story ist dann doch noch etwas komplizierter. Im "klassischen" DOS 
hat fdisk die erste Partition bei Block 63 beginnen lassen, was alles 
andere als optimal ist, wenn man eine Platte mit intern 4k-Sektoren hat. 
Das hat Windows und Linux eben so gemacht, wobei das Linux-fdisk 
zumindest den Vorteil hat, daß man den Block auch frei wählen kann. 
Heute kommt immer mehr das GUID-Partitionstabellenformat zum Einsatz 
statt des alten von DOS, weil letzteres bei 2TB am Ende ist.
Heutige (zumindest Linux-) Systeme können von der Festplatte nicht nur 
die emulierte externe, sondern auch die reale interne Blockgröße 
abfragen. Da aber einige Platten da lügen und für beides 512Bytes 
angeben, obwohl sie intern 4k haben, klappt das auch nicht immer. Zu 
allem Überfluss gibt es dann noch Platten, die intern schon das 
Alignment verschieben, damit trotz Beginn bei Sektor 63 das Alignment 
paßt - sofern man noch ein Uralt-System hat, das von alledem noch gar 
nichts weiß.

von Uhu U. (uhu)


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Mit den Sektoren für die Platten verhält es sich, wie mit den 
Pferdestärken bei Motoren.

Ganz früher gab es mal Disketten mit 8" Kantenlänge, die waren 
hardsektoriert: nahe dem Loch in der Mitte, in den der Antrieb 
eingreift, war für jeden Sektor der Platte ein Loch gestanzt. Zusätzlich 
gab es noch ein Index-Loch. Eine Lichtschranke tastete diese Löcher ab 
und gab so dem Controller Informationen, wie das Medium gerade steht.

Später gab es dann auch softsektorierte Disketten - die hatten nur noch 
das Index-Loch und eröffneten die Möglichkeit des Zone Bit Recording.

Die Terminologie wurde nach alt bewährtem Muster der weiteren 
technischen Entwicklung angepaßt, wobei der ursprüngliche Sinn der 
Begriffe zunächst aus den Augen geriet und dann einfach vergessen wurde.

von Rolf M. (rmagnus)


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Uhu Uhuhu schrieb:
> Mit den Sektoren für die Platten verhält es sich, wie mit den Pferdestärken bei
> Motoren.

Wenn sie in großer Anzahl vorkommen, verlängern sie Körperteile? ;-)

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