Eine Festplatte ist eine Art gigantische Diskette.
Konnte man früher gerade mal 5 MB Daten speichern, sind heute Kapazitäten im GB- Bereich möglich.
Um diese Größen zu erreichen, werden mehrere Magnetträger zu Einheit kombiniert.
Statt einer einzelnen Scheibe finden sich bei Festplatten mehrere einzelne Platten, die auf einer gemeinsamen Achse übereinander angeordnet sind.
Fast alle Hersteller benutzen als Träger für die Magnetschicht Aluminium.
Im Gegensatz zu der Diskette ist die Festplatte ein starres Gebilde.
Jede Platte wird beidseitig benutzt.
Pro Platte zwei Schreib-Lese-Köpfe.
Sie sind kammartig an einer gemeinsamen Mechanik befestigt und bewegen sich immer parallel.
Auf diese Weise kann sehr schnell auf den gesamten Zylinder zugegriffen werden.

Das Schreiben und Lesen von Informationen erfolgt genau wie bei einer Diskette.
Erst muss die Aufteilung in Spuren und Sektoren erfolgen.
Festplatten haben eine weitaus höhere Speicherkapazität und sind sehr viel schneller als Diskettenlaufwerke.
Die Platten drehen sich mit einer Geschwindigkeit von knapp 5400 oder 7200 Umdrehungen pro Minute, die Diskette mit 300 Umdrehungen pro Minute.
Durch die hohe Geschwindigkeit entsteht unter den Schreib-Lese-Köpfen ein weinige Mikrometer dickes Luftpolster - die Köpfe schweben über der Oberfläche.
Ein direkter Kontakt mit der Magnetschicht würde zu hohen mechanischen Belastungen führen und zu vorzeitigen Ende des Datenträgers.
Festplatten sind sehr empfindsam.
Bereits ein einziges Staubkörnchen auf der Magnetfläche führt zum garantiertem Ausfall.
Festplatten werden in staubfreier Umgebung montiert und dann in einem hermetisch verriegelten Gehäuse untergebracht.
Das Gehäuse darf nicht geöffnet werden.
Auch auf Stöße reagiert die Festplatte. Kollidiert der Kopf mit der Oberfläche, kommt es zu einer Beschädigung der Magnetschicht - Headcrash.
Da sich die Platten ständig drehen, sollte ein eingeschaltener Computer nicht bewegt werden.

Welche Steuerinformationen gelangen auf den Datenträger?
Als erstes Problem stellt die magnetische Kodierung der Daten als binäre Werte dar.
Zustände entsprechen magnetisiert und nicht magnetisiert 1 und 0.
Schwierig wird es, wenn mehrere gleiche Zustände aufeinander folgen. Der Festplattencontroller ist darauf angewiesen, dass die einzelnen Zonen auf dem Datenträger, die die Bit repräsentieren, exakt gleich lang sind.
In der Realität ist dies aber nicht der Fall.
Der mechanische Antrieb bedingt geringfügige Schwankungen der Umdrehungszahl, zum anderen werden immer ganze Gruppen der Magnetteilchen bearbeitet. Die exakte Größe läßt sich nicht vorhersagen.
Es müssen zusätzliche Informationen - Flußwechsel - zwischen den magnetisierten und nicht magnetisierten Stellen dem Controller mitteilen, welche Art von Informationen als nächstes kommt.

Die Anzahl der Flußwechsel, welche gespeichert werden können ist begrenzt.
Je nach Art kann nur eine bestimmte Anzahl auf dem Datenträger untergebracht werden.
Die einfachste und älteste Technik - die Frequency Modulation - versah jede magnetisierte Stelle - die binäre 1 - mit einem Flußwechsel.
Die 0 wurde durch Fehlen dies Flußwechsel gekennzeichnet. Da aber bei einer Folge von Nullen nicht festgestellt werden kann, wieviele Nullen vorhanden sind, wurde vor jedem Bit noch ein Taktimpuls auf den Datenträger geschrieben.
Dieser stellt den Anfang eines neuen Wertes dar.
Jedes Datenbit erhielt genau einen Taktimpuls.
Die Kapazität des Datenträgers konnte nur zur Hälfte für Nutzdaten eingesetzt werden.
Die andere Hälfte wurde durch die Flußwechsel beansprucht.
Um diese Verschwendung zu begrenzen, fingen Hersteller an zu experimentieren. Ziel war es, möglichst wenig Flußwechsel - möglichst viele Daten - auf den Datenträger zu speichern.

Das MFM - Verfahren (Modified Frequency Modulation) ist eine Weiterentwicklung des FM - Verfahren.
Das MFM - Verfahren benutzt auch Taktimpulse, ist aber viel effektiver. Beim Wert 0 bleibt alles wie gehabt, er wird durch den fehlenden Taktimpuls gekennzeichnet.
Folgen zwei Nullen aufeinander, werden sie durch Taktimpulse am Anfang getrennt. Die Darstellung des Wertes 1 änderte sich.
Statt den Taktimpuls an den Anfang zu stellen, wurde er in die Mitte des Informationsfeldes verschoben.
Er diente damit gleichzeitig als Takt- und Dateninformation.
Wird eine 0 gelesen und bis zum nächsten Flußwechsel verstreicht die gewohnte Zeit, muss es sich bei dieser Information um eine 0 handeln.
Verstreicht mehr Zeit als gewöhnlich, kann es sich nur um eine 1 handeln.

Folgt auf eine 1 eine 0 wird kein Flußwechsel gespeichert, da sonst der kleinstmögliche Abstand zwischen zwei Flußwechsel halbiert werden müßte.
Dieses verfahren ist erheblich komplizierter als das FM - Verfahren und stellt daher höhere Ansprüche an die Qualität des Datenträgers als auch an die Steuerungselektronik.
Es wird jedoch bei fast allen Diskettenlaufwerken und bei vielen Festplatten eingesetzt.
Es geht aber noch effektiver, die Taktimpulse verschwinden einfach ganz.
Möglich wird dies durch das RLL - Verfahren (Run Length Limited)

Bei diesem Verfahren zählt der Controller selbst den Takt. Dies ist aber nur möglich, wenn nicht zu viele Nullen hintereinander erscheinen.
Beim Wert 1 ist mitzählen problemlos, da er durch den Flußwechsel gekennzeichnet wird.
Wie kommen nun Einsen zwischen viele Nullen, ohne die Information zu verfälschen:
Der binäre Kode wird noch einmal in einen anderen Kode umgesetzt. So wird aus dem Bitmuster 000 einfach 000100.
Lautet die Information 000000 wird daraus 000 100 000 100. Möglich ist eine nahezu beliebige Kodierung.
Durchgesetzt hat sich RLL 2,7 und RLL 3,9 (auch bekannt als ARLL - Advanced Run Length Limited).
Der Wert vor dem Komma gibt an, wieviele Nullen höchstens zwischen zwei Einsen stehen.
Das RLL 2,7 Verfahren steigert die Kapazität einer Festplatte gegenüber der MFM Kodierung noch einmal um 50 Prozent.
Sie stellt jedoch höhere Ansprüche an den Controller, da noch die zusätzliche Umkodierung stattfinden muss.