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Festplatten-Analyse: 4 KB Sektorgröße im Detail und ihre Auswirkungen

Festplatten-Analyse: 4 KB Sektorgröße im Detail und ihre Auswirkungen
Von , Achim Roos

Im Festplatten-Bereich wird die Sektorgröße von 512 Byte allmählich durch Sektoren mit 4 KB ersetzt. Wer neue PCs kauft, bekommt damit kein Problem; allerdings gibt es noch ein paar Schwierigkeiten.

Die Einführung von Festplatten mit einer Sektor-Kapazität von 4 KB statt der herkömmlichen 512 Bytes fing vor ungefähr einem Jahr an, allerdings ohne großes Aufsehen zu erregen. Die Verwendung größerer Sektorkapazitäten hat in erster Linie Vorteile für Festplattenhersteller und spielt für User keine Rolle – allerdings nur solange die Anwender ein modernes Betriebssystem wie Windows 7 bzw. Vista mit SP1 und höher benutzen. Ältere Windows-Versionen haben bei 4 KB-Sektor-Laufwerken eventuell Probleme bei der Performance, weshalb wir in diesem Artikel ein mögliches Worst-Case-Szenario untersuchen. Wir diskutieren die neue Sektorgröße, Testergebnisse und geben Empfehlungen – denn das neue Sektoren-Format gilt ab Januar 2011 für die Mehrzahl aller neuen Festplatten.

Von 512 Bytes auf 4 KB

Die Industrie hat vom Erkennen des Problems bis zur Lösung annähernd ein Jahrzehnt gebraucht. Ein Sektor ist die kleinste Speichereinheit einer Festplatte und war bislang 512 Bytes groß. Als man auf Festplatten lediglich Megabytes bzw. ein paar Gigabytes gespeichert hat, machte das auch Sinn, da die Sektorgröße die minimale Kapazität darstellt, die in Anspruch genommen wird, selbst wenn die zu speichernde Information kleiner ist. Somit war die Arbeit mit einer relativ kleinen Einheit sinnvoll, um Kapazitätsverschwendung zu vermeiden und nutzbaren Speicherplatz zu maximieren.

Allerdings ist die Sektorgröße von 512 Bytes mittlerweile ein einschränkender Faktor geworden. Die heute durchschnittliche Dateigröße liegt über 512 Bytes, wodurch sich hinsichtlich der Verschwendung von Speicherkapazität durch kleinere Informationseinheiten bei größeren Sektoren nun ein gegenteiliges Bild bietet: Das liegt daran, dass für jeden 512-Byte-Sektor ein Error Correcting Code (ECC) errechnet wird, der ebenfalls gespeichert werden muss. Dabei versteht es sich von selbst, dass ein Sektor mit 4096 Bytes weniger ECC-Information benötigt als acht 512 Byte-Einheiten, sofern die ECC-Algorithmen unverändert bleiben. Schließlich nimmt die Gesamt-Speicherkapazität der Festplatte leicht zu, da weniger ECC-Daten gespeichert werden müssen.

Mehr Kapazität durch 4 KB-Sektoren

Festplattenhersteller haben diese Modifikation als Schritt zur Steigerung der Speicherkapazitäten genutzt. Das Schöne an dieser Optimierung ist, dass sie auch vom Standunkt der Systemarchitektur Sinn macht – immerhin sind andere entscheidende Einheiten wie x86- Speicher-Pages bzw. zahlreiche Dateisystem-Cluster auch 4 KB groß. Hinzu kommt, dass die Anpassung der Sektorgröße eine nicht sonderlich große Veränderung darstellt, durch die Hardware nicht umfangreich angepasst werden muss. Das ist sonst immer dann der Fall ist, wenn die Speicherdichte (areal density) erhöht wird. Schließlich ermöglicht das sogenannte Advanced Format robustere ECC-Algorithmen, was angesichts immer größerer Kapazitäten pro Laufwerk ebenfalls wichtig ist.

Wir haben die beiden neuesten 2,5“ SATA-Festplatten von Toshiba getestet, dabei die Performance zwischen Sektoren mit 512 Byte und 4 KB verglichen und herausgefunden, was im schlimmsten Fall passieren kann, da ältere Betriebsysteme auf Laufwerken mit einer Sektorgröße von 4 KB in Performance-Probleme geraten. Das gilt für alle 4 KB-Laufwerke, weshalb die beiden Testprodukte als gutes allgemeines Beispiel dienen.

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Beispiel: Notebook, Festplatte, Speicher

Alle 18 Kommentare anzeigen.
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  • hullehulleopa , 18. Oktober 2010 10:28
    Rechtschreibung und Grammatik Note 6,setzen!!!
  • Anonymous , 18. Oktober 2010 10:50
    6 ? SIEBEN!
  • visevision , 18. Oktober 2010 11:29
    Wie sieht es eigtl. aus wenn ich ein bestehendes System von einer Festplatte mit alter Sektorgröße auf eins mit neuer spiegeln will?
    Klappt das oder muss ich mit Tools usw. dann versuchen die Sektoren anzupassen oder beherrschen gängige Tools wie True Image diese Anpassung?
  • Scour , 18. Oktober 2010 11:30
    Frage: Hier wird nur der ECC-Faktor erwähnt, da dieser bei 4KB etwas Platz sparen soll.

    Ist es nicht auch so, das durch größere Blöcke auch weniger Lücken zwischen den Sektoren sind, die dann auch Platz schaffen?
  • Anonymous , 18. Oktober 2010 12:06
    Ob die Platten jetzt die neue Sectoraufteilung benutzen oder die alte ist völlig wurscht, die Hardware (Festplattenelektronik) wird sich darauf einstellen und der Anwender merkt davon nichts!
    Interessanter Beitrag! ;) 
  • officer barbrady , 18. Oktober 2010 12:31
    Diese ganzen Rechtschreibtrolle gehen mir langsam aber sicher immens auf den Sack. Seid ihr hier, um euch über Neuigkeiten aktueller Technik zu informieren oder seid ihr hier, um Korrekturlesen zu üben?

    Man könnte meinen, solche Leute haben einfach nichts besseres zu tun im Leben. Mein Tipp an euch, um mal ein glücklches Leben zu führen: kommt aus eurem Loch raus und versucht Lehrer zu werden (am besten natürlich Deutschlehrer) - das sollte euch kompromisslos befriedigen und ihr würdet möglicherweise sogar nicht mehr die Zeit dafür finden, unangemessene Rechtschreibflames an noch unangemesseneren Orten zu posten.

    Mit freundlichen Grüßen
  • dickbaua , 18. Oktober 2010 16:46
    Wie ist das jetzt mit der durch den geringeren ECC Speicherbedarf. Werden die nutzbaren GiB jetzt mehr oder werden die Festplatten einfach mit mehr GB gelabelt?
  • Anonymous , 18. Oktober 2010 17:01
    @ Officer

    Ich weiß ja nicht, ob die Herren Schmid und Roos ihr Geld mit dem Geschreibsel hier verdienen. Aber wenn es so ist, dann kann man doch auch erwarten, dass sie eine ordentliche Leistung (und zwar inhaltlich und formal) für ihr Geld liefern.
    Und jaaa, ich weiß: Korrektes Deutsch kommt nicht nur bei Politikern, sondern in zunehmendem Maße auch bei sog. 'Journalisten' immer mehr aus der Mode. Aber das macht das Ganze ja nunmal leider nicht besser. Gerade diese Berufsgruppen sind es doch - von den genannten (Deutsch-)Lehrern mal abgesehen - die der Gesellschaft als sprachliche Vorbilder dienen. M.M.n. sollten sich die Angehörigen der schreibenden Zunft, und dazu gehören selbstverständlich auch die Verfasser von Online-Texten, ihrer Verantwortung ein wenig mehr bewusst werden und an ihren Defiziten in Rechtschreibung und Stil arbeiten.

    Meine Kritik bezieht sich übrigens keineswegs auf sporadische Zeichensetzungs- oder Tippfehler (das wäre dann Geflame), denn das passiert jedem Mal und wird gerne auch beim nochmaligen Durchlesen übersehen. Hier geht es eher um wiederholt sichtbar werdende eklatante Rechtschreibschwächen, die dann doch in einem gewissen Widerspruch zum professionellen Anspruch der Seite stehen.

    Also: Schreibt euch nicht ab! Lernt lesen und schreiben.
    Denn nicht zuletzt sagt Sprache jenseits aller Inhalte immer auch etwas über den Sprecher selbst aus. Und wenn sich jemand in seiner Muttersprache nicht korrekt auszudrücken vermag - ob mündlich oder schriftlich - dann lässt das eben oftmals gewisse negative Schlüsse auf andere Fähigkeiten zu, was sich letztendlich auch auf die Autorität des Sprechers und die unterstellte fachliche Kompetenz belastend auswirkt.
  • Derfnam , 18. Oktober 2010 18:17
    Wie hast du Lusche bloß den _ und den : hinbekommen, von den Smilies ganz zu schweigen? Shift off.
  • Anonymous , 18. Oktober 2010 18:23
    Wie sieht es eigentlich mit externen USB Gehäusen aus? Müssen die mit 4k-Sektoren umgehen können, oder sind die diesbezüglich transparent?
  • FormatC , 18. Oktober 2010 21:20
    @peter_shaw:
    Es gibt sogar Legastheniker mit Professorentitel. Selbst Du bis mit immerhin stolzen 3 Fehlern im obigen Post nicht frei von dieser Last, die ich Dir (also die Fehler) nicht im Geringsten vorwerfe. Das wäre dann lediglich billige Schadenfreude. Ich wollte es nur einmal als Randnotiz anheften, dass niemand unfehlbar ist - ich nicht, Du nicht und die anderen Autoren in gleichem Maße auch nicht. Ich korrigiere meine Artikel größtenteils selbst und oft genug findet man nach ein paar Stunden, trotz abgeschlossenen Sprachstudiums (ja, wir achten sogar noch den guten alten Genitiv), Lehrbefähigung bis hin zur Erwachsenenbildung und eines zwanghaften Triebes zum Korrekten, immer wieder mal einen Fehler, den man sich so gar nicht erklären kann. Weder durch Flüchtigkeit, noch durch Vertippen. Oft genug ist man mit seinen Gedanken schon weit voraus und baut am Ende unbewusst Sätze, die so gar nicht gehen. Dazu eine gewisse Portion Zeitdruck. Das wars dann auch schon.

    Meine Bitte:
    Kritisiert fachliche Lücken, inhaltliche Schludereien und seit konstruktiv beim Nennen des Übels. Aber die alltäglichen Ichweißwasbesser-Orgien kotzen einen dermaßen an, dass man am Ende nicht übel Lust hätte, sich inhaltlich dem Alten Fritz(en) anzuschließen: "Dann schreibt Euch Euren Scheiß doch alleine". ;) 
  • Anonymous , 18. Oktober 2010 22:09
    Jenau so isset, danke FormatC! :D 
  • -Iwan- , 18. Oktober 2010 22:31
    Zitat :
    ...weshalb wir in diesem Artikel ein mögliches Worst-Case-Szenario untersuchen.

    und? wo ist das Ergebnis oder was wäre es denn? irgendwie kann ich davon im Text nicht wirklich was lesen
  • alterSack66 , 19. Oktober 2010 00:06
    Zitat :
    Und wenn sich jemand in seiner Muttersprache nicht korrekt auszudrücken vermag - ob mündlich oder schriftlich - dann lässt das eben oftmals gewisse negative Schlüsse auf andere Fähigkeiten zu, was sich letztendlich auch auf die Autorität des Sprechers und die unterstellte fachliche Kompetenz belastend auswirkt.
    wasn das fürn Schwachfug?
  • Anonymous , 19. Oktober 2010 08:39
    Moin,

    Die Übernahme der Daten oder eines Systems auf ein 4kb Sektor Laufwerk ist kein Problem. Die Geschwindigkeit wirst Du aber nur merken, wenn Du Dateien hast, die gross sind. eine 18kb Datei wird mit einem 4kb Sektor Laufwerk schneller zu öffnen sein, da weniger Zusammenfügen notwendig ist. Bei einer kleinen Datei (z.B. TXT-files) wird meistens weniger als 4kb gebraucht. Je nach grösse kann da Speicherplatz draufgehen. Wichtig vorallem bei Datenbanksystemen mit n Tabellen und Datensätzen oder allenfalls auch kleinen Blobs. Im Heimbereich denke ich ist heutzutage mit einem neuen Betriebssystem die 4kb Grenze Sinnvoll. Bei richtiger Anwendung kann es auch schon bei einem XP sinnvoll sein.
  • argema , 22. Oktober 2010 08:48
    Der Artikel bleibt an der Oberfläche, betreibt Produkt-Marketing und erwähnt die eigentliche Problematik, nämlich die Migration bestehender Installationen bzw. Verwendung anderer OS überhaupt nicht.
    Eine präzise Liste, welche OS überhaupt kompatibel sind, wäre angebracht. Das ist natürlich etwas mehr Arbeit, als nur ein paar Testprogramme laufen zu lassen.
    4K Platten müssten entweder uneigengeschränkt nutzbar sein oder nur mit Warnhinweis verkauft werden: Nur ab Windows Vista oder was auch immer nutzbar.
    Ich habe vor einigen Monaten mit der damals neuen 750GB von WD und 4 KB Sektoren nur Probleme gehabt, weil u. a. W2003 überhaupt nicht unterstützt wird. Auch MacOS hat Probleme. Die Rückgabe per RMA war glücklicherweise kein Problem.
    @AieM: Bezieht sich die Aussage auf Theorie oder Praxis bzw. nur auf XP?
  • seppjo , 22. Oktober 2010 14:19
    Format_C,
    danke, für diesen Post. :) 
    Ich gehöre auch zur Legastheniker Front.
    Vermutlich kocht das gerade auf weil es überall geschürt wird.
  • sulogics , 28. Oktober 2010 10:31
    Sofern ich den Artikel richtig verstanden habe, würde es für einen fehlerfreien Betrieb ohne Leistungsverlust unter XP genügen, vor der XP-Installation die Festplatte unter Vista / 7 zu partitionieren und formatieren - richtig?