Festplatten

Große Festplatten (>128 GB)

Festplatten mit einer Größe über 128 GB müssen mit einem modernen ATA-Controller angesteuert werden, der die 48-Bit-Adressierung beherrscht. Einige On-Board-Controller lassen sich schon mit einem BIOS-Update modernisieren, sonst muss ein neuer PCI-Controller her.

Windows XP kann aus unverständlichen Gründen keine FAT32-Partitionen über 32 GB anlegen. Es gibt zwar keinen Grund solch große Partitionen unter Windows XP anzulegen, aber wer das doch nötig hat, muss die Festplatten mit Win 98/ME oder 2k partitionieren. Wer diese alten Betriebssysteme nicht sein eigen nennen kann, muss auf spezielle Software zurückgreifen wie zum Beispiel Partition Magic von PowerQuest.

Der technische Hintergrund

528 MB
Die meisten Computer, die vor August 1994 gebaut wurden, konnten keine Festplatte adressieren, die größer als 528 MB ist. Mache BIOS konnten aktualisiert werden, oft musste man allerdings einen EIDE-Controller nachrüsten.

2,1 GB
Festplatten mit einer Kapazität über 2,1 GB haben mehr als 4095 Zylinder. Alte Systeme aus der Zeit von vor Frühjahr 1996 bleiben dann beim Booten hängen, wenn diese Grenze erreicht wird oder es wird eine kleinere Kapazität angezeigt als tatsächlich vorhanden ist. Machen Festplatten lagen seinerzeit Programme bei, die es ermöglichten trotz der BIOS-Beschränkungen größere Festplatten zu benutzen.

8 GB
Festplatten werden vom BIOS über den Interrupt 13hex angesteuert. Mit der Geometrie von 63 Sektoren, 255 Köpfen und 1024 Zylindern ist bei einer Sektorgröße von 512 Byte bei 8,4 GB Schluss mit Adressieren. Größere Festplatten lassen sich im BIOS über dieses CHS-System nicht ansteuern. Betriebssysteme, die sich nicht an diese Einstellungen halten müssen, haben da weniger Probleme. Das gilt für Windows 2000 und XP, sowie Linux.
Seit 1997 gilt der erweiterte Interrupt 13hex, Int 13hex extended. Statt der 24 Bit für die Adressierung (6 Bit für den Sektor, 8 Bit für die Köpfe und 10 Bit für die Zylinder) werden 64 Bit verwendet. Diese Logical Block Adressing, LBA, ermöglicht die Nutzung von bis zu 2 TB.

von 32 GB auf 128 GB
Dass ein moderner PC maximal 2 TB adressieren kann, liegt nicht am erweiterten Interrupt 13hex. Der Flaschenhals ist die ATA-Schnittstelle, die nicht mehr als 255 Sektoren, 16 Köpfe und 65536 Zylinder verkraftet. Das macht bei einer Sektorgröße von 512 Byte insgesamt 128 GB. Die Schnittstelle adressiert mit 28 Bit zur Ansteuerung einzelner Sektoren.
2001 wurde eine Erweiterung der ATA-Spezifikationen vorgeschlagen und eingeführt. Nun werden die Festplatten mit 48 Bit adressiert, was eine Erweiterung des adressierbaren Speichers auf 131 PB bedeutet.

Windows 2000

Große Festplatten werden von Windows 2000 erst ab Service Pack 3 unterstützt [s. a. Q305098 im Microsoft Knowledge Base].

Windows XP

Obacht: Anfänger lassen die Finger von diesem Procedere!
Unter Windows XP muss in der Registrierdatenbank unter HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\atapi\Parameters der Schlüssel EnableBigLba hinzugefügt werden. Dem Schlüssel wird sodann der Wert 1 als DWORD (bzw. Reg_DWORD) hinzugefügt. Nach dem Neustart wird die Festplattenkapazität richtig erkannt.
[Anmerkung: dieses Verhalten konnte ich selber nicht feststellen, Windows XP erkannte auch Festplatten jenseits 200 GB richtig]

Windows 2000/XP-Installation auf großen Festplatten

Trotz einer 48-Bit-Adressierung des Controllers erkennen Windows 2000 und XP die richtige Größe der Platte nicht. Es muss die Platte zuerst partitioniert und formatiert werden. Die erste Partition mit 8 GB muss halt erst mal akzeptiert werden. Anschließend kann die Unterstützung in der Registrierdatenbank aktiviert werden (siehe Abschnitt Windows XP).
Es muss mindestens Service Pack 3 installiert sein. In der Registrierdatenbank muss das gleiche
geändert wie unter Windows XP. Das Tool Reg48BitLBA von Seagate erledigt das komfortabel.

Windows 98 auf großen Festplatten

Windows 98 kann mit 48-Bit-Adressierung nichts anfangen. Nur für Mainboards mit Intel-Chipsatz
gibt es den Intel Application Accelerator auch für Windows 98.

Windows 98 ScanDisk und Festplatten mit mehr als 32 GB

Im Artikel Q243450 beschreibt Microsoft ein Problem, das mit einem Phoenix-BIOS und großen Festplatten auftreten kann. Das dieses BIOS nicht die Standard-LBA-Adressierung der Festplatten verwendet, muss hier gepatcht werden.

Windows 95 und große Festplatten

Windows 95 kann mit großen Festplatten gar nicht umgehen. Dieses archaische Betriebssystem kann nichts über 32 GB, die Gesamtgröße aller Partitionen darf nicht mehr als 32 GB betragen.

Die Unterschiede der Windows-Dateisysteme

Unter Windows 2000 und XP lassen sich FAT32-Partitionen ohne Datenverlust in NTFS konvertieren.

Native Command Queuing

Moderne S-ATA-Festplatten bieten mit NCQ, Native Command Queuing, eine Beschleunigung des Datendurchsatzes an. NCQ-fähige Chipsätze wie Intels ICH6R und NVidias NForce 4 können in Verbindung mit NCQ-Festplatten mehrere Kommandos entgegen nehmen und diese in einer Warteschlange in einer Warteschlange, dem Queue, optimal verwalten. Eine Steigerung der Zugriffzeiten und der Dauerdatentransferraten erfolgt allerdings nicht. Es profitieren deswegen vor allem Web-, Datenbank- und andere Server, die viele Anfragen bearbeiten müssen, von dieser Technologie.

Diagnoseprogramme für IDE Festplatten

Üble Geräusche von Festplatten

IBM bietet unter www.hgst.com/hddt/knowtree.nsf/All+hard+drives?openview einige Sounddateien an um Fehler von Festplatten durch Geräusche der Laufwerke identifizieren zu können. Die Dateien erreicht man mit dem Link 'Noises that indicate a defective drive'.
Diese Information findet sich auch auf meinen Werkstatt-Seiten.

Hege, Pflege

Dem Festplattenleben abträglich ist Wärme. Deswegen sollten Festplatten möglichst nicht direkt übereinander eingebaut werden. Zusätzliche Lüfter sorgen für den Abtransport der Wärme.
Statt Flachbandkabeln sind Rundkabel besser, weil sie eine bessere Luftzirkulation ermöglichen.
Stöße können den Schreib-Lese-Kopf der Festplatte schädigen, wenn dieser auf die Magnetplatte schlägt. Auch Notebooks, deren Festplatten in dieser Beziehung deutliche robuster sind, sollten nicht angestoßen werden.
Das regelmäßige Defragmentierern der Festplatte verkürzt die notwendigen Bewegungen des Schreib-Lese-Kopfes und schont dadurch die Mechanik.

Die gängigsten RAID-Varianten

RAID steht für „Redundant Array of Independent (oder „Inexpensive“) Disks, was so viel bedeutet wie Verbund unabhängiger (oder günstiger) Datenträger. Bei RAID-Systemen steht zunächst die Daten-Sicherheit im Vordergrund. RAID ist in der Lage, Daten auf mehreren Festplatten gleichzeitig abzulegen oder Festplatten im laufenden Betrieb zu spiegeln. Deshalb bestehen RAID-Systeme immer aus mehreren Festplatten. Man unterscheidet verschiedene Level mit unterschiedlichen Leistungs-Merkmalen.

RAID 0, Non-Redundant Striped Array oder Stripe Set

Im RAID-0-System werden zwei und mehr Festplatten zusammengeschaltet, um die Schreib-Lese-Geschwindigkeit zu erhöhen. Daten werden in kleine Blöcke mit einer Größe von 4 bis 128 KByte aufgeteilt und abwechselnd auf den Platten des RAID-0-Arrays gespeichert. So kann auf mehrere Platten gleichzeitig zugegriffen werden, wodurch die Geschwindigkeit erhöht wird. Dies geht zu Lasten der Sicherheit, denn da die Daten auf mindestens zwei Festplatten aufgeteilt vorliegen, gehen sie verloren, wenn eine davon ausfällt.

RAID 1, Drive Duplexing oder Mirror-Stripe Set

In einem RAID-1-System werden die Daten einer Festplatte ständig auf eine zweite gespiegelt. So kann das System beim Ausfall einer Platte trotzdem ungestört und ohne Datenverlust weiterarbeiten. Durch das dauerhafte Vorhalten von Kopien aller Daten entsprechen die Nutzdaten nur der Hälfte der vorhandenen Kapazität aller Platten.

RAID 3, RAID 5, Parity-Stripe Set

n plus 1 Festplatten enthalten n Nutzdaten. Für ein solches Raid-System ist der Einsatz von mindestens drei Festplatten notwendig. Bei RAID 3 wird auf einer Paritätsplatte durch exklusive-oder-Verknüpfungen der Datenausfall einer einzigen Platte vollständig kompensiert. Da aber diese Paritäts-Festplatte einen permanenten Dauerlauf mitmachen muss, ist die logische Weiterentwicklung RAID 5, bei dem die Paritätsinformationen wie die Nutzdaten auf alle Platten verteilt werden. Wegen des Schreibens der zusätzlichen Paritätsdaten sind RAID 3- und RAID 5-Systeme beim Schreiben langsamer als eine einzelne Festplatte. Für schreibintensive Anwendungen wie Videobearbeitung sollte man nicht RAID 5, sondern das deutlich schnellere RAID 0 einsetzen. Bei Lesen sind diese RAID-Varianten allerdings deutlich schneller als eine einzelne Festplatte.

RAID 6, Double-Parity RAID

Eine Weiterentwicklung des RAID-5-Verbundes stellt RAID 6 dar, das mit n plus 2 Festplatten und verteilten Paritätsdaten einem Ausfall von zwei Platten immer noch verkraftet.

RAID 10, auch RAID 0+1

RAID 10 ist die Kombination von RAID 0 mit RAID 1. Damit werden die Eigenschaften der beiden Levels Leistung und Sicherheit vereinigt. Üblicherweise werden vier Festplatten verwendet.

JBOD, Concatenation

Just a Bunch of Disks bedeutet, dass mehrere Festplatten hintereinander alles Daten wie auf einem Datenträger aufnehmen. Im Gegensatz zu RAID 0 werden die Daten aber nicht abwechselnd auf die Festplatten geschrieben sondern die zweite Festplatte übernimmt die Daten, wenn die erste voll ist. Dadurch hat JBOD keine Geschwindigkeitsvorteile, sondern ist nur bequem, wenn man mit mehreren Festplatten arbeiten möchte oder muss, aber nur einen Laufwerksbuchstaben verwenden will. Beim Ausfall einer Festplatte ist dann zwar aus Sicht des Betriebssystem die gesamte Partition defekt, da die Daten aber zusammenhängend auf einer Platte sind, ist eine Datenwiederherstellung auf der intakten Festplatte aber möglich.

Wie Linux Laufwerke und Partitionen benamst

Massenspeicherbezeichnungen

Partitionen und Laufwerksbuchstaben

USB-Stick einen Laufwerksbuchstaben zuweisen

Man kann einem USB-Stick einen beliebigen Laufwerksbuchstaben zuweisen. Dazu öffnet man im Kontextmenü des Arbeitsplatzes auf dem Desktop Verwalten. Anschliessend wählt man in der Datenträgerverwaltung das Volume des USB-Sticks aus und weist diesem über das Kontextmenü Laufwerksbuchstaben und -pfade ändern einen Laufwerksbuchstaben zu.

Dateisystem von USB-Sticks

USB-Speicher-Module bis 32 MB werden mit FAT 16 formatiert, da ein FAT 32-Dateisystem mindestens 65525 Cluster erfordert. Die kleinstmögliche Clustergröße beträgt ein Sektor. Deshalb beträgt die kleinste Laufwerksgröße 32 MB. Da noch ein paar reservierte Sektoren Platz in Anspruch nehmen, muss ein FAT 32-Dateisystem immer etwas größer als 32 MB sein.
NTFS bietet Windows XP im Kontextmenü als Format nicht an. Wenn man aber die Vorteile dieses Dateisystems verwenden möchte, kann man in einer Kommandozeile NTFS erzwingen mit format LW: /fs.ntfs, mit LW… Laufwerksbuchstabe des USB-Sticks. Wenn hier ein fhler auftritt, muss man im Kontextmenü des Laufwerkes im Windows Explorer unter Eigenschaften im Reiter Hardware das Laufwerk auswählen, Eigenschaften anklicken und in Reiter Richtlinien Für Leistung optimieren auswählen. Allerdings erkauft man sich die Vorteile des NTFS-Dateisystems mit dem Nachteil, dass durch diese Einstellung der Schreibcache aktiviert wird und man das Wechsellaufwerk, wie unter Windows 2000, über das Symbol Hardware sicher entfernen vor dem abziehen deaktivieren muss.

Festplattenlaufwerken ein individuelles Bild zuweisen

Man kann Festplatten ein individuelles Icon zuweisen, dass im Windows Explorer angezeigt wird. Eine Erklärung findet sich hier.

Schreibschutz für USB-Sticks softwareseitig aktivieren

Manche USB-Sticks und andere Speichermedien, wie zum Beispiel Speicherkarten für Digitalkameras und PDAs, haben keinen Schreibschutz. Man kann einen Schreibschutz aber in der Registrierdatenbank eintragen. Dazu wird der Schlüssel HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\StorageDevicePolicies angelgt und der Unterschlüssel WriteProtect mit dem DWORD-Wert 1 erstellt. Um einen Schreibschutz schnell ein- und wieder ausschalten zu können, kann man sich zwei Registrierdatenbank-Einstellungen dafür als Dateien erstellen. Zum Einschalten des Schreibschutzes dient eine Datei mit dem Inhalt:

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\StorageDevicePolicies]
"WriteProtect"=dword:00000001

Zum Ausschalten des Schutzes eine Datei mit folgendem Inhalt:

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\StorageDevicePolicies]
"WriteProtect"=dword:00000000

[Download (auf eigenes Risiko): Schreibschutz einschalten | Schreibschutz ausschalten]

Transfergeschwindigkeiten von Speicherkarten

Man findet auf Flash-Speicherkarten fast immer Hinweise, dass die Karten 66-, 133- oder sogar 150-fache Geschwindigkeit erreichen würden. Leider wird der Ausgangswert dabei in der Regel nicht erwähnt. Die einfache Geschwindigkeit von SD-Karten liegt bei 150 KB/s. Damit ergeben sich die Werte für gängige SD-Karten mit:

Links

• Festpladden-Glossar
• Jumpereinstellungen für Festplatten von Western Digital