Das Wort "Computer" leitet sich vom lateinischen "computare" ab. Es bedeutet soviel wie "rechnen". Im Deutschen verwendet man die Bezeichnung "elektronische Rechenanlage" oder kurz "Rechner".

Eine mögliche Definition: Computer sind universelle programmgesteuerte Automaten zur Informationsverarbeitung.

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Computer-Maus

Die Maus ist nicht die Sekretärin vom Chef, auch nicht die Bedienung aus dem Restaurant und auch nicht das weißgraue Etwas, vor dem ein Elefant laut trompetend davonläuft oder vor dem die Hausfrau vor Schreck auf den nächsten Stuhl springt.
Gemeint ist die Computer-Maus, die ein Gehäuse in der Größe einer Zigarettenschachtel ist, einen Schwanz (dem Anschlusskabel) und 2 oder 3 manchmal auch mehr Ohren (gemeint sind die Tasten) hat. Dieses Gerät dient zum Steuern des virtuellen Zeigers (Cursor), der auf dem Computer-Bildschirm dargestellt wird. Die Tasten dienen zum Ausführen von Aktionen, die von der Position des Zeigers auf dem Bildschirm abhängig sind.

PC - Personal Computer

Der Personal Computer, im folgenden auch PC genannt, besteht aus einer Verarbeitungseinheit mit Prozessor, Arbeitsspeicher, externen Datenträgern, Betriebssystem und Anwendungsprogrammen.
Der PC ist wesentlicher Bestandteil eines Bildschirm - Arbeitsplatzes, an dem der Mensch seine Arbeit verrichtet.

Die Geschichte der Computertechnik beginnt mit den ersten Relaisrechnern mit Lochstreifenein- und ausgabe. Diese Computer-ähnlichen Rechner hatten einen raumgroßen Umfang. Wegen der Mechanik, vor allem in den Relaisrechnern, stießen diese Computer schnell an ihre physikalischen Grenzen. Danach kamen die Rechner mit Elektronenröhren-Bestückung, die weit schnellere Schaltgeschwindigkeiten hatten als Relaisrechner. Die Berechnungen auf Basis des dualen Zahlensystems bildete die Grundlage für alle weiteren Entwicklungen in der Computertechnik.
Mit der Erfindung des Transistors im Jahr 1947 war die Voraussetzung für kleinere, billigere, stromsparende und wartungsfreundlichere Computersysteme. Als im Jahr 1958 integrierte Schaltkreise entwickelt wurden, ebnete sich der Weg für die ersten kompletten Prozessoren auf einem einzigen Chip aus Silizium. 1972 wurden integrierte Schaltkreise (LSI = Large Scale Integration) mit über 1000 Transistoren hergestellt.

Bis zu diesem Zeitpunkt waren alle Entwicklungen in der Computertechnik Großrechnersysteme, die nicht nur für eine einzige Person arbeitete. Im Jahr 1976 löteten zwei Ingenieurstudenten den ersten Personal Computer (PC) zusammen und gründeten, mangels Interesse in der Industrie, die Firma Apple. In den Jahren darauf brachten weitere Firmen aus der Halbleiterindustrie eigene Entwicklungen heraus.
moderner Personal Computer (PC) Im Jahr 1981, als IBM den eigenen Personal Computer vorstellte, bekam die Computertechnik die Aufmerksamkeit, die sie für den Durchbruch und Marktreife benötigte. Der IBM PC enthielt einen Prozessor von Intel und das Betriebssystem von Microsoft. Damit war nicht nur der PC geboren, sondern gleichzeitig auch ein Industrie-Standard gesetzt.
Die Entscheidung, IBM-kompatible PCs herzustellen führte zu einer Eigendynamik. In keinem anderen Industriezweig haben sich die technischen Leistungen so schnell entwickelt und gleichzeitig der Preis so schnell gesenkt

Der Computer-Bildschirm/-Monitor dient der Darstellung der Benutzeroberfläche. Als Schnittstelle zwischen Computer und Monitor dient die Grafikkarte, die die nötigen Berechnung für die Darstellung auf dem Monitor dem Prozessor abnimmt. Die Übertragung zwischen Monitor und Grafikkarte erfolgt über eine Video-Schnittstelle mit einem entsprechenden Anschlusskabel  

Prozessor-Kühlung

Bis zum 486er (von Intel) war die Kühlung eines Prozessors nie ein Thema gewesen. Die Prozessoren wurden allerhöchstens handwarm. Die umgebende Luft innerhalb des Computer-Gehäuses reichte zur Kühlung vollständig aus. Seitdem die Prozessoren die Taktfrequenz von 66 MHz überschritten haben, ist zumindest eine passive Kühlung durch einen Kühlkörper notwendig. Bei deutlich höheren Taktfrequenzen kann ein Prozessor nur noch mit einem aktiven Kühler betrieben werden.

Gründe für die Hitzeprobleme

Dazu vorab eine kurze Erläuterung für Nicht-Elektroniker: Die elektrische Leistung ist ein Produkt aus Spannung und Strom. Steigt Spannung oder Strom, dann steigt die Leistung um ein Vielfaches an. Leistung wird häufig in Wärme umgesetzt. Wärme ist ein Problem, insbesondere, wenn zuviel davon vorhanden ist. Elektronische Bauelemente, insbesondere Prozessoren vertragen davon nicht sehr viel. Zuviel, bedeutet Zerstörung.

Prozessoren bestehen aus sehr vielen Transistoren. Betrachtet man einen einzelnen Transistor, dann funktioniert er wie ein Schalter. Er ist entweder ein- oder ausgeschaltet. Dadurch wird das digitale Bit 0 oder 1 dargestellt.
Bei beiden Zuständen beträgt die Leistung Null Watt. Der Transistor gibt also weder im ein- noch im ausgeschalteten Zustand Wärme ab. Dieser Effekt ist einer der wichtigsten Merkmale für den Erfolg der Digitaltechnik.

Nun besteht ein Prozessor aus vielen Millionen Transistoren. Da ergibt sich die berechtigte Frage, warum ein Prozessor dennoch so heiß wird? Dafür gibt es drei Gründe:

• Häufige Leistungsumverteilung beim Schaltvorgang durch hohe Taktrate.
• Anstieg des Leckstroms durch Strukturverkleinerung.
• Teile eines Prozessors haben nichts zu tun, aber verbrauchen Strom.

Zum einen wirkt der Transistor beim Umschalten von 0 auf 1 und von 1 auf 0 wie ein Kondensator. Das bedeutet, der Transistor wird beim Umschalten "aufgeladen" oder "entladen". Das dauert eine gewisse Zeit. In dieser Zeit beträgt weder der Strom noch die Spannung Null. Und deshalb entsteht im Umschaltzeitraum eine elektrische Leistung, die direkt in Wärme umgewandelt wird. Je häufiger umgeschaltet wird, desto mehr Leistung und desto mehr Wärme entsteht. So ist ein Umschalten im Megahertz-Bereich noch nahezu problemlos. Doch bereits im Gigahertz-Bereich steigt der Stromverbrauch stark an. Die Folge: Die Hitze wird so groß, dass man erhebliche Maßnahmen zur Kühlung des Prozessors einführen muss. Ein Problem darin besteht, dass der Kühlaufwand bei doppelt so viel Watt nicht doppelt so groß, sondern um ein mehrfaches so groß ist.
Der zweite Grund wurde durch die steigende Anzahl der Transistoren und der damit folgenden Verkleinerung der Strukturen hervorgerufen. Die kleine Struktur führt dazu, dass die Isolationsschichten im Transistor zu dünn sind. Der Transistor ist im Aus-Zustand nicht mehr vollkommen abgeschaltet. Das hat einen Leckstrom zur Folge. Der Leckstrom nimmt mit jeder weiteren Strukturverkleinerung unverhältnismäßig zu. Man kann ihn durch verringern der Taktrate nicht begrenzen. Er fließt immer. Er lässt sich nur durch besondere Maßnahmen bei der Herstellung und der Verwendung von anderen Materialien begrenzen.
Der dritte Grund ergibt sich durch die steigende Vielfalt an Funktionseinheiten, die parallel oder unabhängig voneinander arbeiten. Im Prozessor schalten alle Funktionseinheiten im Rhythmus des Prozessortakts. Dabei verbrauchen auch die Teile des Prozessors Energie, die eigentlich nichts zu tun haben.

Kühlmaßnahmen

Es gibt verschiedene Maßnahmen, um einen Prozessor zu kühlen. Die eine Maßnahme, rein passiv wird bei fast allen Halbleitern einsetzt. Zum Beispiel bei einem Transistor oder einem Spannungsregler, die eine hohe Verlustleistung abführen müssen und deren Gehäuse dafür nicht ausreicht. Mit einem Kühlkörper erweitert man das Gehäuse um eine wärmeableitende Komponente.
Bei der aktiven Kühlung wird zusätzlich zum Kühlkörper ein Lüfter angebracht, der dafür sorgt, dass der erwärmte Kühlkörper schneller abkühlt. Aktive Kühlung hat den Nachteil, dass sie zusätzlich Platz und Strom braucht.

Thermodynamik: Grundlagen der Wärmeleitung

Der Transport thermischer Energie (Wärme oder Kälte) findet nur dann statt, wenn ein Temperaturunterschied zwischen den Elementen oder Materialien vorliegt. Je größer der Temperaturunterschied, desto kräftiger strömt die Wärme-Energie.
Die Wärmeleitung eines Elements wird in Watt pro Meter und pro Kelvin angegeben. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Kühlleistung der zur Kühlung eingesetzten Elemente. Grundsätzlich gilt: Je kälter sich ein Material bei Zimmertemperatur anfühlt, um so besser leitet es die Wärme ab.

Prozessor (CPU)

Der Prozessor ist heutzutage das Herzstück eines jeden elektronischen Geräts. Er wird in Handys, Taschenrechnern, HiFi-Geräten und in Computern, für die er eigentlich erfunden wurde, eingesetzt. Eine Welt ohne diese Rechengenies ist undenkbar.
Die bekanntesten Prozessoren stammen von Intel und AMD. Es gibt auch noch weitere Prozessor-Hersteller. Doch die spielen in den weiteren Ausführungen weniger eine Rolle. Im Bereich der Entwicklung und Herstellung von Prozessoren haben Intel und AMD eine führende Rolle. Das betrifft vor allem den Markt-Bereich für Embedded, Server, Desktop und Notebooks.

Die Entwicklung der Prozessoren verlief lange Zeit nach einem scheinbar einfachen Gesetz. Man optimierte den internen Aufbau, verkleinerte die Strukturen, senkte die Spannung, erhöhte die Taktfrequenz oder verbesserte den Herstellungsprozess. Schon war die nächste Prozessor-Generation geboren. Doch diesem Spiel sind enge Grenzen gesetzt. So muss mit zunehmender Chipgröße das Taktsignal immer längere Wege zurücklegen. Damit der Zeitunterschied der Taktflanken im akzeptablen Bereich liegt, muss der Takttreiber immer leistungsstärker werden. Dadurch erhöht er die Verlustleistung des Prozessors. Deshalb wird die Chipfläche regelmäßig verkleinert. Dabei werden zwischen den Schaltelementen immer dünnere Verbindungen eingesetzt. Dadurch steigt der Widerstand der Verbindungen und die Signale bewegen sich immer langsamer. Das führt unter Umständen dazu, dass die Signallaufzeit unter der Verarbeitungszeit der Gatter liegt.
Die physikalischen Grenzen zeigten sehr schnell, dass insbesondere die Taktfrequenz nicht unendlich weit gesteigert werden konnte. Die Taktfrequenz bestimmt unter anderem die entstehende Verlustleistung und damit die Lebensdauer des Prozessors. Deshalb wurden sehr bald andere leistungssteigernde Techniken entwickelt.
Um die Leistungsfähigkeit von Prozessoren zu steigern, werden einige Funktionsblöcke mehrfach integriert. Diese arbeiten parallel und erhöhen so die Rechengeschwindigkeit des Prozessors.

Mikroprozessor

Der Mikroprozessor ist ein Prozessor, der vollständig in einem einzigen Schaltkreis untergebraucht ist. Der Prozessor im Personal Computer ist ein solcher Mikroprozessor.

Mikrocontroller

Der Mikrocontroller ist ein Prozessor, der für Steuerungsaufgaben vorgesehen ist. Er wird bereits als vollständiger Computer angesehen, der im Embedded-Bereich eingeordnet wird.

CPU - Central-Prozessing-Unit - Hauptprozessor

In einem Computersystem kann es mehrere Prozessoren geben. Wenn man vom Prozessor spricht, dann ist damit in der Regel immer der Hauptprozessor gemeint. Wegen seiner zentralen Stellung wird die Bezeichnung "Zentrale Verarbeitungseinheit" verwendet. Im Englischen "Central Processing Unit", kurz CPU.
Der Hauptprozessor ist die Funktionseinheit in einem Computer, die die eigentliche Verarbeitungsleistung erbringt. Der Hauptprozessor ist für die Informationsverarbeitung und die Steuerung der Verarbeitungsabläufe zuständig. Dazu holt sich der Prozessor aus dem Speicher nacheinander die Befehle und veranlasst die Informationsverarbeitung.
Neben dem Hauptprozessor gibt es noch weitere Prozessoren, die den Hauptprozessor von der Arbeit entlasten.

Moderne Prozessortechnik

Die heutigen Prozessoren bieten viel mehr als nur reine Rechengeschwindigkeit. Sie haben mehrere Kerne, nutzen Befehlssatzerweiterungen, intelligente Zwischenspeicher und Virtualisierungstechnik.

Computer-Architektur

Das Funktionsprinzip eines Computers wurde vom rumänischen Mathematiker John von Neumann entwickelt. Die Architektur des Von-Neumann-Rechners besteht aus vier Funktionseinheiten:

• Rechenwerk (ALU, Arithmetical Logical Unit)
• Steuerwerk (CU, Control Unit)
• Speicherwerk (Memory)
• Ein-/Ausgabewerk (I/O-Unit)

Im Von-Neumann-Rechner werden die wichtigsten Einheiten Rechenwerk (ALU) und Steuerwerk (CU) in der eigentlichen Verarbeitungseinheit, dem Prozessor (CPU), vereint. Die CPU übernimmt die Ausführung der Befehle und die Ablaufsteuerung. Die Befehle werden nacheinander, Schritt für Schritt, ausgeführt. Die Befehle und Daten werden vom Steuerwerk aus dem Speicher (Memory) geholt. Die Verbindung, das Bus-System, zwischen Prozessor, Speicherwerk und Ein-/Ausgabewerk ist dabei der Flaschenhals.
Obwohl der Von-Neumann-Rechner ein sehr einfaches Modell eines Computers ist, basieren alle modernen Computer auf diesem einfachen Prinzip.

Erweiterte Architektur

Die erweiterte Computer-Architektur ist ein sehr einfaches Modell. Es ist aus dem EVA-Prinzip abgeleitet. Im Vergleich zum Von-Neumann-Rechner wurde diese Darstellung um einige wichtige System-Komponenten erweitert. Daher die Bezeichnung "Erweiterte Architektur".

Hauptprozessor

Der Hauptprozessor (CPU) ist das zentrale Element eines Computers. Der Hauptprozessor ist die Funktionseinheit in einem Computer, die die eigentliche Verarbeitungsleistung erbringt. Er ist für die Informationsverarbeitung und die Steuerung der Verarbeitungsabläufe zuständig. Dazu holt sich der Hauptprozessor aus dem Speicher nacheinander die Befehle und veranlasst die Informationsverarbeitung.

Taktgeber

Der Taktgeber schaltet das ganze System gleich. Der Systemtakt wird zentral vom Taktgeber erzeugt und mit verschiedenen Multiplikatoren auf verschiedene Taktgeschwindigkeiten hochgetaktet. Darunter auch die des Hauptprozessors.

Systembus - Bussystem

Ein Bussystem ist eine Leitungsanordnung deren Belegung und Signalpegel definiert sind. Daran werden verschiedene Komponenten angeschlossen, die darüber untereinander oder mit dem Prozessor Daten austauschen können.
Computer-Systeme verfügen in der Regel über mehrere unterschiedliche Bussysteme, über die alle Komponenten irgendwie miteinander verbunden sind. Ein einfaches Bussystem umfasst einen Adressbus, einen Datenbus und Steuerleitungen.

Ein- und Ausgabeeinheit (I/O-Einheit)

Geräte, die an der Ein- und Ausgabeeinheit angeschlossen sind, werden als Peripherie bezeichnet. Die PC-Peripherie ist z. B. die Tastatur, Bildschirm, Maus, Drucker und Scanner. Prozessrechner-Peripherie sind z. B. Sensoren, Wandler, Endstufen und Stellglieder.

Festplatte / Harddisk

Die Festplatte ist ein Massenspeicher auf dem alle Daten und Anwendungen eines Computers gespeichert sind. Die Festplatte ersetzt den Festwertspeicher ROM und die Diskette als Speicher. Festplatten können mehr Daten speichern als Disketten. Im Gegensatz zu ROM kann man Daten von einer Festplatte nicht nur lesen, sondern auch darauf schreiben und jederzeit ändern.
Bei jedem Start eines Computers greifen die Startroutinen des BIOS auf die Festplatte zu und sorgen für das Laden und Ausführen des Betriebssystems. Über das Betriebssystem hat der Anwender die Möglichkeit auf seine Daten und Anwendungsprogramme zuzugreifen oder dauerhaft zu speichern. Die Festplatte bietet ein sehr gutes Preis/Leistungsverhältnis. Das bedeutet, geringe Kosten pro Byte bei hoher Zugriffsgeschwindigkeit.
Der Begriff Festplatte (engl. Harddisk, HDD) kommt durch die Unterscheidung zur inzwischen veraltete Diskette (engl. Floppydisk, FDD), die als wechselbarer Datenträger bekannt ist. Die Festplatte ist durch ihre Art, fest in das Gehäuse eines Computers eingebaut zu sein, benannt worden.
1954 wurden Festplatten erstmals industriell eingesetzt. Seit dem hat sich sehr viel getan. Vor allem die Speicherdichte führte zu den uns heute bekannten hohen Speicherkapazität. Im Prinzip funktioniert die heutige Festplatte genauso wie die ersten Modelle.

Fesplatte	Festplatte (geöffnet)

Aufbau einer Festplatte

In einem geschlossenen Metallgehäuse befinden sich alle Komponenten, die für das Funktionieren der Festplatte wichtig sind. Um das Eindringen von Staub und Schmutz in das Gehäuse zu verhindern, ist die Festplatte in ein nahezu luftdichtes Gehäuse verschlossen. Als einziger Kontakt zum Computersystem dient eine Anschlussleiste für eine Schnittstelle (IDE, SATA, SCSI, etc.), über die die Daten wandern.
Der eigentliche Datenspeicher einer Festplatte ist eine oder mehrere Metallscheiben, die mit einem magnetisierbaren Material beschichtet sind. Um die Speichermenge zu erhöhen liegen mehrere Scheiben übereinander. Die Scheiben sind um eine Drehachse mittels Halteklammern befestigt und dadurch voneinander getrennt. Zwischen den Metallscheiben greifen die Schreib-Lese-Kopf-Arme hinein. Auf diesen Armen befindet sich eine federnde Aufhängung. Auf dieser ist der Kopf befestigt, der zum Lesen und Schreiben der Daten dient.

Der Abstand zwischen Kopf und Scheibe ist geringer, als ein Haar, Staub- oder Rauchpartikel. Die Berührung von Kopf und Scheibe führt zum Head-Crash, der wiederum zum Datenverlust führt. Dabei wird der Datenträger zerstört, was die Festplatte unbrauchbar macht. Normalerweise können sich Kopf und Platte nicht berühren. Denn bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten, bei der sich eine Festplatte dreht, bildet sich ein Luftpolster zwischen Kopf und Platte.
Die Schreib-Lese-Arme werden von einem Motor gesteuert, der zur Kopfpositionierung dient. Zur Steuerung des Motors befindet sich direkt daneben die Armelektronik. Unterhalb dieser ganzen Konstruktion befindet sich die Platine, auf der sich die Laufwerkselektronik befindet.
Während des Festplattenbetriebs rotieren die Scheiben ständig. Während des Schreib- oder Lese-Vorgangs werden die Arme und damit die Köpfe hin und her bewegt. Damit die Schreib-Lese-Köpfe beim Transport keinen Schaden nehmen, werden die Arme beim Stromverlust in eine Parkposition gebracht und arretiert. Der dafür nötige Strom wird von einem Generator erzeugt, der die Schwungmasse der Plattenrotation ausnutzt.

Schreib-Lese-Verfahren: Longitudial Recording

Ein Schreibkopf wird über die magnetisierbare Scheibe bewegt. Im Kopf befinden sich eine Spule, die von einem Strom durchflossen wird. Das entstehende Magnetfeld magnetisiert die Stelle unter dem Kopf. So entstehen viele kleine magnetisierbare Bereich die kreisförmig auf der Scheibe angeordnet sind.
Beim Lesen induzieren die kleinen magnetischen Bereiche ein Magnetfeld in der Spule des Kopfes. Es wird eine Spannung induziert. Diese wird verstärkt und als Datenstrom ausgelesen.
In der Entwicklung von der ersten Festplatte bis heute wurden die Schreib- und Lesevorgänge immer schneller und die Speicherstruktur immer kleiner. Diese Speicherstruktur muss man sich wie winzige Stabmagneten vorstellen, die in einer langen Kette hintereinander liegen. Man nennt dieses Schreib-Lese-Verfahren Longitudial Recording. Mit diesem Verfahren werden 120 GBit pro Quadratzoll Speicherdichte erreicht. Dieser Wert gilt als Grenze, bis zu der sich der superparamagnetische Effekt in den Griff bekommen lässt. Bei superparamagnetischen Effekt reichen bereits geringfügige äußere Einflüsse, z. B. Temperaturschwankungen, um die magnetische Ausrichtung der Speicherbereiche umzukehren. Die Daten wären dann verloren.

Schreib-Lese-Verfahren: Perpendicular Recording

Perpendicular Recording geht auf die Forschung des dänischen Wissenschaftlers Valdemar Poulsen zurück. Im späten 19. Jahrhundert zeichnete er Töne erstmals mit Perpendicular Recording magnetisch auf.
Der Name dieser Aufzeichnungstechnik kommt von der vertikalen Anordnung der Speicherbereiche auf der Oberfläche der magnetischen Scheibe. Der wesentliche Unterschied ist der geringe Platzverbrauch jedes einzelnen Speicherbereichs im Vergleich zu Longitudial Recording. Man spricht davon, dass 1 Tera Bit pro Quadratzoll möglich ist.
Für Perpendicular Recording muss ein neuer Schreibkopf und ein neues Speichermedium her. Die Feldlinien müssen über den Schreibkopf senkrecht in das Medium eindringen, um eine senkrechte Magnetisierung eines Speicherbereichs zu ermöglichen. Deshalb hat der Schreibkopf zwei unterschiedliche Schenkel. Im Medium wird der obere Schreibkopf durch eine zweite untere magnetische Schicht gespiegelt. Dieser Magnet ist nicht wirklich da. Die untere Schicht verhält sich jedoch so, also ob es ihn geben würde. Die Feldlinien treten aus dem breiten Schenkel heraus und in den dünnen Schenkel hinein. Die senkrecht verlaufenden Feldlinien erzeugen einen senkrecht ausgerichteten Speicherbereich.
Zum Lesen der Speicherbereiche wird ein üblicher Lesekopf verwendet.

Organisation der Daten auf einer Festplatte

Um die Daten, die auf den magnetischen Platten abgelegt werden, wieder gefunden werden, ist es notwendig eine Einteilung der Magnetscheiben vorzunehmen. Als erster Schritt wird eine herstellerseitige Low-Level-Formatierung vorgenommen. Dazu wird auf den Scheiben Spuren angelegt. Es handelt sich dabei um einen konzentrischen Kreis, der auf allen Magnetscheiben in der Festplatte gleich sind. die Spuren werden vom äußeren Rand der Platte nach innen, beginnend bei 0, durchnummeriert. Der Abstand der Spuren, die Spurdichte, bestimmt die Speichermenge. Diese Dichte wird in Spuren pro Zoll (Tracks per Inch, TPI) angegeben.
Die Anordnung mehrerer Spuren (durch übereinander gelagerte Magnetscheiben) nennt man Zylinder.
Die Spuren werden wiederum in kleinere Abschnitte eingeteilt. Dieser Abschnitt nennt sich Sektor und entspricht einem Kreisausschnitt.

Adressierung und Grenzen der Speicherkapazität

In der Vergangenheit kam es immer wieder vor, dass die Speicherkapazität neuer Festplatten in älteren Rechnern nicht vollständig angesprochen werden konnte. Das betraf die Adressierung der Sektoren auf IDE- bzw. ATA-Festplatten. Für die Adressierung werden 28 Bit verwendet. Bei Sektoren mit 512 Byte liegt die Grenze zur Adressierung bei 128 GByte. Ist die Festplatte größer, dann kann der Speicherbereich darüber hinaus nicht angesprochen werden. In der Vergangenheit gab es auch schon Grenzen bei 8, 32 und 64 GByte.
Um größere Festplatten über 128 GByte ansprechen zu können, wurde die 48-Bit-Adressierung eingeführt. Doch ältere Computer mit einem alten BIOS oder Betriebssystem kennen die 48-Bit-Adressierung nicht. Eine große Festplatte wird also mit maximal 128 GByte erkannt. Je nach Konstellation aus BIOS und Betriebssystem ist ein BIOS-Update, Treiber-Update oder Betriebssystem-Update erforderlich. Die erste Frage, die immer geklärt werden muss, ob das BIOS die Speicherkapazität der Festplatte vollständig erkennt. Es reicht nicht aus, wenn das BIOS die Festplatten-Bezeichnung korrekt anzeigt, sondern wie viel Speicherkapazität für die Festplatte angezeigt wird. Erst wenn das BIOS korrekte Werte anzeigt, kann man als nächsten Schritt nach einem neuen Treiber oder Betriebssystem-Update schauen.
Behelfen kann man sich auch dadurch, in dem man einen zusätzlichen Hostadapter in den Rechner einbaut. Neuere Adapter haben ein eigenes BIOS und eigene Treiber, die die 48-Bit-Adressierung beherrschen. Eine Alternative stellen externe Gehäuse für USB und Firewire dar. Die beherrschen die 48-Bit-Adressierung durchgängig.
Vorsicht: Festplatten, deren tatsächliche Speicherkapazität nicht vollständig erkannt wird, sollte man nicht betreiben. Unter Umständen kann es zu Datenverlust führen.

Zugriffszeit

Die Zugriffszeit hängt von zwei Faktoren ab: Als erstes braucht der Lesekopf eine bestimmte Zeit, um die richtige Position anzufahren. Danach dauert es etwas, bis die Daten unter dem Lesekopf vorbeikommen. Währenddessen können zwischen 4 und 20 Millisekunden zwischen Anfrage und Auslieferung der Daten vergehen.

NCQ - Native Command Queuing

Unter Command Queuing versteht man die Fähigkeit einer Festplatte, mehrere Kommandos entgegenzunehmen und in einer Warteschlange (Queue) zu verwalten. Anstatt sie nacheinander abzuarbeiten, sortiert die Festplatte die Kommandos so, dass die Schreib-Lese-Köpfe möglichst kurze Wege zurücklegen. So wird die Latenzzeit minimiert, die vergeht, bis der gewünschte Sektor unter den Köpfen vorbeikommt.
NCQ kann die Daten selbständig in den Hauptspeicher schreiben bzw. daraus lesen. Erst nach Beendigung eines oder mehrerer Kommandos wird das Betriebssystem informiert. Die Daten sind dann bereits im Puffer oder sogar weggeschrieben.
NCQ wurde in Serial-ATA-Festplatten eingeführt, da kannte man dieses Verfahren in SCSI-Festplatten schon länger. Dort wird das Feature als "Tagged Command Queuing" bezeichnet. NCQ in SATA-Festplatten ist eine neue Implementierung von Command Queuing.
Command Queuing erhöht den Datendurchsatz in Multi-Tasking-Umgebungen. Denn hier wollen viele Prozesse gleichzeitig auf die Platte zugreifen. Wenn Command Queuing tatsächlich die Kommando-Reihenfolge optimieren kann, dann wird der Datendurchsatz tatsächlich gesteigert.

Partitionierung

Das Partitionieren ist das Aufteilen eines physikalischen Laufwerks oder einer erweiterten Partition in mehrere kleinere logische Partitionen, um sie als eigenständige Laufwerke ansprechen zu können