HDD-Festplatten: Eine detaillierte Übersicht  

Festplatten sind glücklicherweise nicht schwer zu verstehen. Dies wiederum hilft Ihnen, bessere Entscheidungen in Bezug auf Ihren Computerspeicher zu treffen. In diesem praktischen Leitfaden erhalten Sie einen detaillierten Überblick über die Grundlagen. Was genau macht eigentlich eine Festplatte? Wie funktioniert sie und welche Größe sollte sie haben? Ein spezielles Optimierungsprogramm wie Avira System Speedup kann übrigens dazu beitragen, dass Ihr Computer stets aufgeräumt ist und schnell und flüssig läuft. 

Speicher – eine Einführung: Was ist eine Festplatte? 

Bei einer Festplatte (engl. „hard drive“) handelt es sich um eine Hardwarekomponente, auf der all Ihre digitalen Inhalte gespeichert sind. Von Bildern, Musik und Videos bis hin zu Programmen, Betriebssystemen und sogar individuellen Anwendungseinstellungen, findet alles, was Sie gespeichert, heruntergeladen und installiert haben, auf der Festplatte Ihres Geräts ein Zuhause.    

Im Folgenden erklären wir einige Begriffe und Abkürzungen, die häufig im Zusammenhang mit Festplatten und Computerspeichern im Allgemeinen fallen. Es hilft, an dieser Stelle einige Details zu klären, denn dann ist es später leichter zu verstehen, wie Festplatten funktionieren: 

Nichtflüchtige und flüchtige Speicher: „Nichtflüchtig“ bezieht sich auf Speicher, die die abgelegten Daten auch dann beibehalten, wenn sie ausgeschaltet sind. In diesem Zusammenhang spricht man auch von statischem Speicher. Festplattenlaufwerke sind nichtflüchtige Speicher. Das Gegenteil davon ist natürlich der flüchtige Speicher, der Daten so lange aufbewahrt, wie der Computer eingeschaltet ist, sie aber sofort löscht, wenn er ausgeschaltet wird. RAM ist ein flüchtiger Speicher. Seien Sie also vorsichtig, wenn Sie am PC arbeiten und plötzlich der Strom ausfällt. Die Daten im flüchtigen Speicher sind dann verloren.  

HDDs und SSDs: Wir widmen diesem Thema später noch einen eigenen Abschnitt, aber hier schon einmal vorab: „Hard Disk Drives“ (HDDs) sind Festplattenlaufwerke. Das Pendant sind nicht etwa „Soft State Drives“, wie man meinen könnte, sondern „Solid State Drives“ – in der Regel abgekürzt als SDD. Beides sind Speichermedien, aber sie unterscheiden sich hinsichtlich des Aussehens und der Funktionsweise. SSDs sind neuer, schneller und verwenden Flash-Speicher. „Solide“ werden sie genannt, weil sie kleine beweglichen Teile enthalten. Dann gibt es noch SSHDs – Hybridmodelle.  

SATA: Festplatten belegen den Laufwerkssteckplatz und sind über ein Advanced Technology Attachment (ATA), Serial ATA (SATA) oder ein anderes Format mit der Hauptplatine verbunden. Ohne diese Anschlüsse könnte die Festplatte keine Informationen hin- und herschicken; sie würde also in völliger Isolation existieren. Die großen ATAs und SATAs sind für ihre hohe Geschwindigkeit und Kapazität bekannt.  

„Gigs“, „Megs“ und mehr: Bei Festplatten dreht sich alles um die Größe. Alles, was darauf gespeichert wird, wird in Dateigrößen gemessen – von kleinen Megabytes (MB) über größere Gigabytes (GB) bis hin zu riesigen Terabytes (TB). Textdateien sind in der Regel winzig. Bilddateien sind größer und Musikdateien noch größer. Videos sind für gewöhnlich die größten Dateien. Bearbeiten Sie auf Ihrem Gerät Videos oder begnügen Sie sich mit Microsoft Word? Wie viel Speicherplatz Sie benötigen, das hängt in erster Linie davon ab, was Sie auf Ihrem Computer zu speichern gedenken.  

Doch einige Dinge gelten ganz grundsätzlich: Jeder Computer benötigt mindestens ein Speichermedium, um Daten dauerhaft aufzubewahren. Deshalb sind HDDs (oder andere Formate wie SSDs) unerlässlich.  

Wie funktionieren diese Festplatten? 

Stellen Sie sich einen alten Plattenspieler vor. Festplatten funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip, mit dem Unterschied, dass sie keine physischen Kerben auslesen, sondern magnetische Ladungen interpretieren (und schreiben). Vielleicht nahmen sich die Entwickler der ersten Festplattenlaufwerke tatsächlich Plattenspieler zum Vorbild, denn Festplatten enthalten ebenfalls einen Plattenteller, allerdings ist dieser mit einer dünnen magnetischen Beschichtung versehen. Ein Aktuatorarm mit einem magnetischen „Kopf“ bewegt sich über den Plattenteller und verändert das Muster der magnetisch aufgeladenen Partikel. Dieser Kopf ist nur wenige Nanometer von der Platte entfernt. Die Partikel haben unterschiedliche magnetische Pole – im Binärcode durch 0 und 1 symbolisiert. Während sich der Arm bewegt, schreibt er eine Reihe von Nullen und Einsen. So werden die magnetischen Pole verortet. Um diese Daten später abzurufen, fährt der Kopf zur jeweiligen Stelle, erkennt die vorbeiziehenden Magnetpole und liest die gespeicherten Nullen und Einsen aus. Das ist komplizierter als es scheint, denn die Daten sind nach dem Zufallsprinzip auf der Platte angeordnet (man spricht in diesem Zusammenhang von „fragmentiert“).  

Informationen werden immer mit einer gewissen Verzögerung abgerufen, weil der Arm sich zur richtigen Stelle auf der Drehscheibe bewegen muss, um den jeweiligen Datenschnipsel zu finden. Dieser Vorgang muss unter Umständen mehrmals wiederholt werden, bis im RAM (dem temporären Speicher des Computers) alle Daten gesammelt sind, die zum Öffnen einer bestimmten Datei oder Anwendung erforderlich sind. Diese Verzögerung wird als Latenz bezeichnet und in der Regel in Millisekunden gemessen. Bei älteren Rechnern können daraus jedoch ganze Sekunden werden, wenn der Rechner voller Datenmüll ist oder aus dem Ruhezustand hochgefahren wird. Moderne Prozessoren (CPUs) arbeiten dagegen viel schneller, nämlich in Nanosekunden. Eine Nanosekunde ist ein Milliardstel einer Sekunde (dagegen wirkt der aktuelle Weltrekord beim 100-Meter-Lauf der Herren geradezu schneckenhaft). Alle Computer haben eine CPU oder ein „Gehirn“, das Prozesse und Anweisungen ausführt, indem es auf die im RAM gespeicherten Daten zugreift. Mit jeder neuen Generation sind diese Prozessoren ein wenig schneller geworden. Da kommen die Festplatten kaum noch hinterher. Gerade HDDs haben Mühe, die Daten schnell genug abzurufen und zur Verarbeitung an den RAM-Arbeitsspeicher weiterzuleiten. Durch immer schnellere Umdrehungen versuchen sie, mit dem Prozessor Schritt zu halten. Doch bei etwa 100.000 Umdrehungen pro Minute ist Schluss. Das ist durchaus eine Leistung, die sich sehen lassen kann, aber es zeigt die Grenzen der HDD-Technologie in einer immer schnelleren und anspruchsvolleren digitalen Welt.  

Wie sieht eine HDD-Festplatte aus? 

Wenn Sie im Gehäuse Ihres Computers einen Metallkasten sehen, haben Sie die Festplatte gefunden. Dieses Laufwerk, praktischerweise auch „Hard Dis Drive“ (HDD) genannt, beherbergt den bzw. die Plattenteller und den Aktuatorarm. Da es sich dabei um empfindliche physikalische Mechanismen handelt, müssen sie vor Beschädigung geschützt werden. Wenn Sie dieses Metallgehäuse öffnen, sehen Sie, dass die Platten wie Scheiben aussehen und entweder aus Aluminium, Glas oder Keramik bestehen. Sie sitzen auf einer Spindel, die mit einem Antrieb verbunden ist, der sie in Bewegung setzt. In der Kammer befinden sich auch die magnetischen Schreib-/Leseköpfe.  

Der HDD-Formfaktor bezieht sich auf die physische Größe und folgt einer Reihe von Industriestandards für Länge, Breite und Höhe (sowie die Position des Interface-Anschlusses). Diese Regeln tragen dazu bei, dass die Festplatten mit verschiedenen Computern kompatibel sind. Der Formfaktor wird in Zoll angegeben und repräsentiert den ungefähren Durchmesser der Platte im Laufwerksgehäuse. Hier ist ein Beispiel, das Ihnen eine Vorstellung von den Größenverhältnissen geben kann: Desktop-HDDs haben in der Regel einen Formfaktor von 3,5 Zoll. Mobile Modelle weisen hingegen einen Formfaktor von 2,5 Zoll auf.  

Was ist die Geschichte der HDD-Festplatte? Und wohin geht die Reise? 

HDDs wurden von IBM erfunden und beherrschten den Markt fast 30 Jahre lang. Die erste Festplatte wurde 1956 in einem kalifornischen Labor produziert. Sie hieß IBM Model 350 Disk File und war so groß wie ein großer Schrank. Sie enthielt 50 24-Zoll-Disketten, die gerade einmal 5 MB Daten speichern konnten. 1980 brachte IBM die IBM 3380 auf den Markt, die so groß war wie ein Kühlschrank, 250 Kilogramm wog und satte 2,52 GB speichern konnte. Der Trend „größer ist besser“ setzte sich bis in die 80er Jahre fort, aber glücklicherweise handelte es sich bei diesen frühen Modellen lediglich um Großrechner, die niemand morgens zur Arbeit mitbringen musste. Damals wurden sogar ganze Räume für Computer reserviert.  

Die 80er Jahre machten aber nicht nur durch XL-Rechnergrößen von sich reden. Für die ersten PCs wurden immer kleinere Festplattenlaufwerke entwickelt. Die ersten Laufwerke, die in diese Rechner eingebaut wurden, hatten 5 MB Speicherplatz und einen Formfaktor von 5,25 Zoll. Festplatten waren also bereits wesentlich kleiner, während die Leistung zugenommen hatte. Im Jahr 1990 konnten Festplatten problemlos 40 MB speichern, teurere Modelle sogar mehr als 100 MB. 

Der Formfaktor hat sich mit der Weiterentwicklung der Technologie weiter verringert, während die Speicherdichte massiv gestiegen ist. 2021 stellte der Festplattenhersteller Western Digital zwei 20-TB-Festplatten vor.Im Jahr 2023 waren bereits Festplatten mit bis zu 22 TB verfügbar. Und der Trend scheint sich fortzusetzen. Der amerikanische Fachanbieter für Speicherlösungen Seagate Technology prognostiziert für 2026 Berichten zufolge HDDs mit mehr als 50 TB. Für 2030 hofft die IT-Welt auf 100-TB-Festplatten. Wir sind gespannt … 

Die kontinuierliche Weiterentwicklung moderner Festplattentechnologie 

Quantensprünge in der Technik haben die Grenzen des Möglichen bei Größe und Kapazität von Festplattenlaufwerken gesprengt. 2012 eroberten mit Helium gefüllte Festplatten den Markt. Luft ist ja auch wirklich von gestern! Tatsächlich bietet Helium viele Vorteile gegenüber Luft, da es eine geringere Dichte hat, kühler und leichter ist und somit den Widerstand reduziert, der durch die Umdrehung der HDD-Platten entsteht. Mit Helium gefüllte Festplatten verbrauchen daher weniger Strom bei höherer Leistung. Außerdem sind Heliummoleküle kleiner, sodass Modelle dieser Art wesentlich weniger Lärm verursachen. Die Vorteile sind wirklich überwältigend. 

Wer hätte gedacht, dass Dachziegeln einmal als Vorlage zur Erhöhung der Speicherdichte dienen würden? Im Jahr 2013 erschienen die ersten Festplattenlaufwerke auf der Grundlage von SMR-Technik (Shingled Magnetic Recording). Dabei werden die Magnetspuren auf den einzelnen Platten nicht nebeneinander, sondern übereinander geschichtet, um Platz zu sparen.  

Wie im Leben ist auch in der IT der Wandel die einzige Konstante. So schreitet auch die Weiterentwicklung der Festplatten unaufhaltsam voran. Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR – wie „Hammer“ ausgesprochen) ist das nächste große Ding. Bei dieser Technik wird eine nanoskopisch kleine Laserdiode am Lese-/Schreibkopf angebracht, was die Speicherkapazität von Festplatten deutlich erhöht. Der Laser erhitzt die Platte beim Schreiben kurzzeitig, wodurch ihre Magnetwirkung verstärkt wird.  

Nur die Zeit wird zeigen, ob die Möglichkeiten zur Erhöhung der Festplattendichte damit ausgeschöpft sind. Wie Sie inzwischen sicher schon bemerkt haben, hat die Speicherkapazität bei HDDs oberste Priorität. Dieser Aspekt erwies sich als großes Plus, als ein neuer Konkurrenz im Bereich der Speicherlösungen auf den Plan trat: SSDs.  

Der nächste Meilenstein bei Speicherlösungen: SSDs und was sie von HDDs unterscheidet 

SSDs sind genau wie HDDs Speichermedien, funktionieren aber auf ganz andere Art und Weise. Anstelle einer mechanischen Drehscheibe mit beweglichem Kopf kommt bei diesen Speicherlösungen der neuen Generation ein Flash-Speicher zum Einsatz, wodurch SSDs (kurz für Solid State Drive) schneller sind als herkömmliche HDDs. Die Daten werden dauerhaft in einem integrierten Stromkreis gespeichert. Sie werden also elektronisch geschrieben, abgerufen und gelöscht – ganz ohne bewegliche Teile. Aus diesem Grund sind SSDs nicht nur schnell, sondern auch kleiner, leichter und leiser als ihre Vorgänger.  

Inzwischen haben sie bei neuen Laptops und Standrechner definitiv die Nase vorne. Besonders beliebt sind SSDs im Unternehmensumfeld, wo Daten in großen Mengen verarbeitet werden und in kürzester Zeit abrufbar sein müssen. Auch bei Gamern stehen sie hoch im Kurs, weil Games schneller starten und die Level schneller laden, wenn die Spieledateien auf einer SSD-Festplatte installiert sind. Und wer unterwegs einen Laptop verwendet, profitiert ebenfalls von einer SSD. Sie hat einen geringeren Stromverbrauch und ist außerdem stoßfest. 

Sind HDDs die richtige Option für Sie? Vorteile und Nachteile von HDD-Festplatten 

HDDs können nicht mit SSDs mithalten, wenn Geschwindigkeit, Widerstandsfähigkeit und Geräuscharmut für Sie oberste Priorität haben. Wenn ein niedrigerer Preis und eine größere Speicherkapazität für Sie wichtig sind, sind Sie mit einer HDD hingegen möglicherweise besser bedient. Diese konventionellen Festplatten sind für folgende Benutzer geeignet: 

• Preisbewusste Käufer: SSDs sind schlicht und einfach zu teuer für preisgünstige Einstiegsgeräte. 
• Benutzer, die viele Videos herunterladen, und Multimedia-Fans: Für diese riesigen Dateien benötigen Sie viel Speicherplatz und 8 TB oder mehr bekommen Sie schon zu günstigen Preisen. Mit einer SSD-Festplatte ist es sehr teuer, große Video- und Musiksammlungen zu unterhalten. 
• Video-/Fotobearbeitungsprofis und Entwickler: Wenn Sie zu dieser Kategorie von Benutzern gehören, werden Sie feststellen, dass Ihr Speicherplatz schneller erschöpft ist als bei den meisten anderen. HDDs lassen sich zu weniger Geld aufstocken und ersetzen als die kleineren SSDs.  

SSDs werden zwar immer erschwinglicher, aber wer Terabytes an Speicherplatz benötigt und keine allzu hohen Ansprüche an die Rechenleistung hat, ist mit einer HDD möglicherweise immer noch besser bedient – zumindest in absehbarer Zukunft. HDDs sind der gute alte Packesel unter den Festplatten und haben oft eine längere Lebensdauer als ihr empfindsamerer Vetter. So ist die Laufzeit von SSDs begrenzt, da Flash nur einer begrenzten Anzahl an Lese- und Schreibzyklen standhält. Danach geben die Festplatten den Geist auf. 

Das Einmaleins der Speicherkapazität: Wie viel ist genug?  

Heutzutage konsumieren wir mehr Medien als je zuvor. Auch Betriebssysteme nehmen immer mehr Platz in Anspruch. Kann man unter diesen Umständen überhaupt genug Speicherplatz haben? Gibt es auch ein Zuviel? Ganz gleich, ob Sie einen neuen Computer oder nur eine neue Festplatte kaufen, sollten Sie sich darüber informieren, wie viel Speicherplatz Sie benötigen. 

• Sie verwenden Ihren Computer hauptsächlich zum Surfen im Internet und für wenig ressourcenintensive Produktivitätsaufgaben, aber nicht, um große Mengen an Mediendateien zu speichern? Empfohlener Speicher: 256 GB  

• Sie verwenden ressourcenintensivere Programme wie Adobe Photoshop und Lightroom und speichern eine mittlere bis große Anzahl von Fotos, Videos und anderen Dateien auf Ihrem Computer?  Empfohlener Speicher: 512 GB 

• Sind Sie ein begeisterter Gamer und/oder verwenden Ihren Computer, um hochauflösende Dateien zu erstellen und zu speichern – oder vielleicht benötigen Sie viel Speicherplatz für Backups und Redundanz? Empfohlener Speicher: 1 TB+ 

Denken Sie daran, dass alle Speicherprodukte auf Ihrem Computer aufgrund von Abweichungen bei der Berechnung dieser Zahlen eine geringere Speicherkapazität bieten als auf der Verpackung angegeben. Für welche Speicherlösung Sie sich auch entscheiden – durch sorgfältige Pflege und regelmäßige Bereinigung können Sie den Speicherplatz optimal nutzen. Optimierungstools wie Avira System Speedup können Ihnen dabei helfen. Weitere Tipps dazu finden Sie im Folgenden. 

So verbessern Sie die Festplattenleistung 

Langsame Startzeiten und eine schleppende Rechenleistung. Lange Ladezeiten. Einfrierende Bildschirme und Systemabstürze. All das sind Anzeichen dafür, dass der Festplattenspeicher knapp wird. Wenn Sie sich Sorgen um die PC-Leistung machen, können Sie sie mit einem CPU-Stresstest im Blick behalten. Eine gute Faustregel besagt, dass stets ein Anteil von 15%-20% Speicherplatz auf Ihrer HDD unbelegt sein sollte. Mit einer regelmäßigen Festplattenreinigung ist es einfacher, dies zu erreichen und dafür zu sorgen, dass Ihr PC stets reibungslos läuft. Gehen Sie dazu wie folgt vor:  

1. Defragmentieren Sie Ihre Festplatte. Dabei werden die Daten sequentiell angeordnet, sodass sie schneller abrufbar und auslesbar sind. Hier finden Sie Anweisungen zum Defragmentieren Ihres Windows 10-PCs.  
2. Aktivieren Sie die Zwischenspeicherung von Schreibvorgängen. Dadurch laufen die Programme schneller, da die Daten-Schreibanfragen vorübergehend im RAM statt auf der Festplatte gespeichert werden. Durch das verzögerte Schreiben der Dateien auf die Festplatte wird das Tempo beim Dateitransfer erhöht. Hier erhalten Sie Anweisungen zum Aktivieren der Zwischenspeicherung von Schreibvorgängen.  
3. Entfernen Sie nicht benötigte Dateien, um Speicherplatz freizugeben und die Speicherleistung zu optimieren. Löschen Sie nicht verwendete Programme. Manchmal kann es auch sinnvoll sein, große Dateien auf einer externen Festplatte zu speichern.   
4. Löschen Sie Junk-Dateien. Temporäre Internet- und Systemdateien, Installationsdateien, fehlerhafte Registrierungen – mit der Zeit kann sich viel digitaler Datenmüll ansammeln, der Ihr Computersystem verlangsamt. Und denken Sie daran, den Papierkorb zu leeren! Geben Sie zum Löschen temporärer Dateien den Begriff „Datenträgerbereinigung“ in das Suchfeld in der Taskleiste ein. Wählen Sie den entsprechenden Treffer aus. Wählen Sie die Festplatte aus, die bereinigt werden soll, und klicken Sie auf „OK“. Wählen Sie unter „Zu löschende Dateien“ die Dateitypen aus, die Sie entfernen möchten. Klicken Sie noch einmal auf „OK“. Schon herrscht auf Ihrem Computer ein wenig mehr Ordnung.  
5. Halten Sie Ihr gesamtes Computersystem frei von Viren und anderer Malware. Schadprogramme können nicht nur Ihre Daten und Ihre Privatsphäre gefährden, sondern setzen auch die Leistungsfähigkeit Ihres Rechners deutlich herab. Hier erfahren Sie, wie Sie Ihre Festplatte und die darauf gespeicherten Inhalte mit einem Datentresor besser absichern können.  

Wenn Sie wirklich noch einmal ganz von vorne anfangen möchten, können Sie Ihre Festplatte auch formatieren. Aber lesen Sie vorher unbedingt diese Schritt-für-Schritt-Anleitung zum korrekten Formatieren Ihrer Festplatte.  

Was sind externe Festplatten. Sind sie wirklich nötig? 

Die meisten Festplatten befinden sich im Innern des Computers. Wenn Sie die Speicherkapazität Ihres Computers erweitern oder Ihre Daten auf einem portablen Gerät sichern möchten, sind externe Festplatten eine praktische Option. Sie lassen sich über Schnittstellen wie USB 2.0, USB-C oder via externes SATA (eSATA) an PCs oder Laptops anschließen. Beachten Sie allerdings, dass externe Festplatten unter Umständen geringere Datentransferraten bieten als interne HDD-Komponenten. Je nach dem, zu welchem Zweck Sie sie einsetzen, machen sie dies aber mit ihrer Portabilität wett. Dies ermöglich es Ihnen, Daten von mehreren Geräten zu speichern und mit sich zu führen. Und falls Ihr Computer beschädigt wird oder Ihre Festplatte ausfällt, ist Ihr externer Speicher die rettende Lösung. Festplattenausfälle sind keine Seltenheit – Schäden durch Flüssigkeit, Stromstöße oder Stürze können dafür ebenso verantwortlich sein wie die Ausbreitung von Malware oder das versehentliche Löschen von Dateien, die für die Festplattenfunktionalität unerlässlich sind. Zuverlässiger Daten-Backups sind unverzichtbar. Und für besonders sicherheitsbewusste Benutzer ist auch das Klonen der Festplatte eine Option.  

Spezielle Optimierungstools für einen schnelleren, robusteren Rechner 

Mit der Zeit sammelt sich viel Datenmüll auf Festplatten an, der Speicherplatz frisst und den Computer verlangsamt. Ein spezialisiertes Bereinigungstool wie Avira System Speedup hilft bei der Optimierung Ihres Rechners zugunsten einer höheren Geschwindigkeit, schnellerer Startzeiten und einer flüssigeren Leistung. Mit wenigen Klicks werden Sie all die Daten los, die Sie nicht brauchen – von temporären Dateien bis zu nicht benötigten Benutzerdaten. Die Pro-Version enthält darüber hinaus erweiterte Bereinigungstools, einen Akkuschoner und Wiederherstellungsoptionen.  

Werden Festplattenlaufwerke den Test der Zeit überstehen? HDD-Festplatten werden immer größerer. Immer ambitioniertere Releases lassen darauf schließen, dass HDD-Anbieter wie Seagate keineswegs glauben, das konventionelle Speicherformat sei vom Aussterben bedroht. Solange Rechenzentren nach immer größeren Speichermengen und immer höheren Speicherdichten bei geringeren Kosten verlangen, sieht die Zukunft für diese Speichertechnologie rosig aus. Die Mutter aller Festplatten, das monströse Erstmodell von IBM, wäre stolz auf ihre Nachfolger.  

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