9. Aufzeichnung der Informationen auf Festplatten

Daten werden binär gespeichert. Das bedeutet, daß man eine Darstellungsart für "null" und "eins" findet. Aus technischen Gründen kann man jedoch nicht den einen Zustand als magnetisiert und den anderen Zustand als nicht magnetisiert darstellen.

Man würde eine Folge von magnetisierten und nicht magnetisierten Teilchen erhalten; diese kann der Lesekopf der Festplatte nicht auseinanderhalten. Er wüßte beispielsweise nicht, ob es sich bei dem gelesenen um drei oder fünf Nullen handelt.

Deshalb orientiert man sich am sogenannten Flußwechsel, d.h. an der Änderung der Polarität; der Lesekopf unterscheidet den Wechsel von nord- nach süd - magnetisiert.

Das Problem an diesen Flußwechseln ist, daß sie pro Quadratmillimeter begrenzt sind. Die Anzahl der Flußwechsel ist abhängig von der Beschaffenheit des magnetisierbaren Materials, der Flughöhe des Schreib-/Lesekopfes und seiner Empfindlichkeit.

Deshalb ringen die Herstellerfirmen um die verschiedenen Methoden um möglichst viele "Nullen und Einsen" auf einen Quadratmillimeter zu bekommen.

Hierzu gibt es verschiedene Methoden:

1. das FM-Verfahren
2. das MFM-Verfahren
3. das RLL-Verfahren
4. das PRML-Verfahren

Das FM - Verfahren (Frequenzmodulation: frequency modulation)

Dies ist die einfachste Kodiermethode.

Sie besteht aus einem einfachen Taktsignal (welches aus einem Flußwechsel besteht) und einem weiteren Flußwechsel. Taktsignal mit Flußwechel steht für eine "eins" und nur Taktsignal steht für eine "null".

Das MFM - Verfahren (Modifizierte Frequenzmodulation: modified frequency modulation)

Das MFM - Verfahren ist eine Modifikation des FM - Verfahrens. Es beendet die sinnlose Verschwendung der Flußwechsel. Der Takt wird nicht mehr mit Hilfe von diesen aufgezeichnet, sondern wird in der Elektronik mitgezählt. Er muß sich anhand der Flußwechsel orientieren. Ein Flußwechsel in einem Takt steht daher für eine "eins", kein Flußwechsel in einem Takt steht daher für eine "null". Wenn zu lange kein Flußwechsel kommt, droht das Taktsignal aus dem Tritt zu kommen. Daher macht man bei einer Doppelnull den Flußwechsel direkt auf der Taktflanke.

Wenn zu viele Nullen nebeneinanderstehen würden, entstünde ein zu großes Magnetfeld, welches die Flußwechsel verwaschen würde.

Mit der Codierung entsteht auch gleichzeitig eine Gleichstromfreiheit. Diese wird für die Synchronisierung der Elektronik und der besseren Datensicherheit benötigt.

Das RLL - Verfahren (Run Length Limited)

Das RLL - Verfahren ist ein Kodierverfahren, das noch mal 50% mehr Informationen auf die Platte bringt als das MFM - Verfahren. Das geschieht einfach dadurch, daß in einem Takt zwei bit gespeichert werden können. Dieses Verfahren setzt natürlich voraus, daß der Schreib- /Lesekopf noch mal sensibler ist, als der bei dem MFM - Verfahren.

Schon in den 80er Jahren lösten RLL-Codes das davor verwendete MFM-Verfahren ab

Das PRML - Verfahren (Partital Response Maximum Likelihood)

Das PRML - Verfahren wurde im Jahre 1990 von IBM entwickelt, und von Fujitsu 1993 erstmals in der Praxis verwirklicht.

Der PRML-Lesekanal (Partial Response Maximum Likelihood) löste das bisherige Peak-Detect-Verfahren ab und erlaubt die Benutzung eines Codes mit dichteren Flußwechseln. Statt stur die Impulse des Lesekopfes in Nullen und Einsen umzusetzen, basiert das PRML-Verfahren auf einem mathematischen Modell des Signals, mit dessen Hilfe ein Signalprozessor diejenigen Daten rekonstruiert, die mit größter Wahrscheinlichkeit zu dem gemessenen Lesesignal geführt haben. Ein PRML-Lesekanal ist sehr aufwendig und verbraucht durch die digitale Signalverarbeitung relativ viel Strom, erlaubt aber dafür die Verwendung effizienterer Codes und somit höhere Datendichten.

Datendichte einer Platte von 1994

Datendichte einer Platte von 1996

In zwei Jahren hat sich die Datendichte bei Festplatten verfünffacht. Magnetkraftmikroskopische Aufnahmen machen die Bits sichtbar und machen den Unterschied der Datendichten deutlich.