imported>Stefriegel: /* Zone Bit Recording auf Disketten */ Satzbau vereinfacht

2025-02-26T22:00:47Z

Zone Bit Recording auf Disketten: Satzbau vereinfacht

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[[Datei:DiskStructure.svg|mini|190px|Beispielhafte Einteilung mit ZBR: mit zunehmender Entfernung vom Zentrum erhöht sich die Anzahl der Sektoren pro Spur von 12 (rot) über 24 (grün) zu 48 (grau).]]
'''Zone Bit Recording (ZBR)''', '''Multiple Zone Recording (MZR)''' oder '''Zone Recording''' ist eine Aufzeichnungstechnik bei [[Festplattenlaufwerk]]en seit den 1990er Jahren und überwiegend altertümlichen [[Diskette]]n<nowiki />formatierungen (ab 1979 für [[Diskettenlaufwerk]]e von [[Commodore International|Commodore]], des [[Sirius I|Sirius 1]] und von [[Apple]], s. Belege; ''FD32MB''<ref>{{Internetquelle |url=https://www.tecchannel.de/a/amp/matsushita-beschreibt-normale-floppy-mit-32-mbyte,406635 |titel=Matsushita beschreibt normale Floppy mit 32 MByte |hrsg=IDG Tech Media GmbH |datum=2000-10-25 |abruf=2023-12-04}}</ref> für 3½"-HD-Disketten). Es steigert die Speicherkapazität scheibenförmiger Datenträger bei gleicher Scheibengröße, indem mehr [[Datenblock|Sektoren]] in den äußeren [[Festplattenlaufwerk#Logische Struktur der Scheiben|Zylindern]] untergebracht sind als in den inneren.

== Umsetzung in Festplattenlaufwerken ==
Um ZBR zu [[implementieren]], muss das Festplattenlaufwerk (vom Hersteller) entsprechend low-level-[[Formatierung|formatiert]] sein und der [[Festplattencontroller]] die Schreib- und Leserate so anpassen, dass auf die äußeren Datenspuren gleichermaßen schneller zugegriffen wird als auf die inneren; d. h. die maximale [[Datentransferrate]] kann infolge der mit einer [[Drehzahl]] angegebenen ''Constant Angular Velocity'' (CAV) des Scheibenstapels im Laufwerk ausschließlich auf den äußersten Spuren der Festplatte erreicht werden.

=== Zoneneinteilung und Geschwindigkeit ===
Dabei wird die Anzahl der Sektoren ''zonen''weise größer, je weiter die Spurenzone von der Drehachse entfernt ist. Sie nimmt bei einer Zonenanzahl von ungefähr 20<ref>{{internetquelle|autor=Artem Rubcov|url=https://hddscan.com/doc/HDD_Tracks_and_Zones.html|titel=HDD inside: Tracks and Zones.|hrsg=HDDScan|abruf=2023-12-12}}</ref> um wenige Sektoren je Zone zu, sodass die äußerste Zone ungefähr eineinhalb bis doppelt soviele Sektoren wie die innerste hat; entsprechend sind die Verhältnisse der (durchgehenden; beim Zugriff auf physisch aufeinanderfolgende Blöcke) Datenübertragungsgeschwindigkeiten zwischen [[Festplattenlaufwerk#Physischer Aufbau der Einheit|Zugriffsköpfen]] und [[Festplattencache|Festplattenpufferspeicher]]<ref>{{Internetquelle |autor=Rodney van Meter |url=https://www.isi.edu/division7/netstation/zcav/zcav.html |titel=Observing the Effects of Multi-Zone Disks |hrsg=Informationswissenschaftliches Institut der Universität von Südkalifornien |datum=1996-11-12 |abruf=2023-12-01}} ZBR wird darin ZCAV genannt.</ref>. Ist die Datenübertragung mindestens an der innersten Zone signifikant langsamer als die mit der eingestellten Betriebsart, z. B. UDMA 0 bis 7 oder 1,5 bis 6 Gb/s, an der [[Schnittstelle#Hardwareschnittstelle|Schnittstelle]] nach außen, z. B. [[ATA/ATAPI|IDE]]<ref>{{Internetquelle |autor=Ralph Burmester |url=https://www.computerbase.de/2003-04/test-maxtor-diamondmax-plus-9/ |titel=Maxtor DiamondMax Plus 9 im Test |hrsg=Computer Base |datum=2003-04-24 |abruf=2023-12-04}}</ref> oder [[Serial ATA|SATA]]<ref>''DiamondMax 10 80/100/120/160/200/250/300GB Serial ATA'', [[Maxtor Corporation]], 16. Februar 2006; [https://www.manualslib.com/manual/657097/Maxtor-Diamondmax10-80.html?page=34#manual Kapitel 4].</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Michael Schmelzle |url=https://www.channelpartner.de/a/produkttest-samsung-spinpoint-p120-sp2504c,60020 |titel=Produkttest: Samsung Spinpoint P120 SP2504C |hrsg=IDG Tech Media GmbH |datum=2006-11-10 |abruf=2023-12-06}}</ref>, höchstens erreichbare, wird das für den [[Personal Computer|PC]]-Benutzer u. U. bemerkbar. Dann kann es helfen, häufig benutzte Daten, z. B. das vorrangige [[Betriebssystem]], am Anfang des Festplattenspeichers und Daten, bei denen es wenig auf Zugriffsgeschwindigkeit ankommt, zu dessen Ende hin zu speichern. Seit Mitte der 1990er Jahre wurde die Datenübertragung von jeweils wenigen M[[Byte|B]]/[[Sekunde|s]] bis beispielhaft zu Lesegeschwindigkeiten von 142 außen und 67 MB/s innen im September 2009 beim ersten Festplattenlaufwerk mit SATA III, [[Seagate Technology|Seagates]] Barracuda XT 7200.12 mit 1863 GiB Speicherplatz,<ref>{{Internetquelle |url=https://www.tecchannel.de/a/test-seagate-barracuda-xt-mit-sata-6-gb-s,2027373 |titel=Test - Seagate Barracuda XT mit SATA 6 Gb/s |hrsg=IDG Tech Media GmbH |datum=2010-04-18 |abruf=2023-12-09}}</ref> gesteigert; wobei das Höchstwerte [[hardware]]-naher Leistungsmessungen möglichst ohne verlangsamende Betriebssystemeinflüsse sind, tatsächliche Benutzung im Alltag ist teilweise beträchtlich langsamer<ref>{{internetquelle|autor=Christian Helmiss|url=https://www.computerwoche.de/a/die-besten-sata-festplatten,1913151|titel=Die besten SATA-Festplatten|hrsg=IDG Tech Media GmbH|datum=2009-12-22|abruf=2024-01-05}}</ref>.

=== Datendichte ===
Für die näherungsweise Entfernung <math>r</math> einer Datenspur von der Drehachse und die Anzahl der Sektoren der Datenspur <math>s_r</math> veranschaulicht <math>\textstyle \frac{s_r}{2\pi r}</math> die [[Datenmenge]] je Spur (auch wenn die Daten außer den [[Festplattenlaufwerk#Allgemeine technische Daten|Controllerinformationen]] nur aus 0-[[bit]]s bestehen). Wächst auf einem ab ungefähr einem Drittelhalbmesser magnetbeschichteten etwas mehr als 3½ [[Zoll (Einheit)#Angloamerikanischer Zoll|Zoll]] breiten Datenträger<ref>{{internetquelle|autor=Henry Wong|url=https://blog.stuffedcow.net/2019/09/hard-disk-geometry-microbenchmarking/|titel=Discovering Hard Disk Physical Geometry through Microbenchmarking|datum=2019-09-06|abruf=2023-12-12}}</ref> <math>s_r</math> wie im obigen Unterabschnitt langsamer als <math>r</math>, schrumpft die Datendichte linear, aber weniger als wenn <math>s_r</math> unveränderlich ist. So werden mit ZBR eine nach außen weniger sinkende [[Datendichte]] und eine bessere Ausnutzung der Datenträgeroberfläche erreicht.

Genaugenommen handelt es sich dabei um '''''Zoned''' Constant Angular Velocity'' (ZCAV). Denn eine Vergrößerung der Datendichte mit <math>r</math> schneller wachsendem <math>s_r</math> ohne wesentliche Vergrößerung eines üblichen Verhältnisses von schnellster zu langsamster Zugriffsgeschwindigkeit wäre wegen nötiger Verkleinerung beim Auswärtsfahren des [[Festplattenlaufwerk#Physischer Aufbau der Einheit|Schwenkarms]] nicht zweckmäßig. Für Festplattenlaufwerken in den für [[Mikrocomputer]] üblichen Baugrößen und ihrer Beschaffenheit aus Leichtmetall oder Glas würden sich bei einer Drehzahl von 100/s zu hohe [[Drehimpuls]]e ergeben und eine [[Festplattenlaufwerk#Geschwindigkeit|Unterbrechung des Lese- oder Schreibvorgangs]] erfordern, vgl. [[Compact Disc#Lesevorgang|Lesevorgang in CD-ROM-Laufwerken]].

== Zone Bit Recording auf Disketten ==
Abweichend davon wurde in Diskettenlaufwerken auch ''Zoned Constant '''Linear''' Velocity'' (ZCLV) eingesetzt. Der Datenträger ist in Disketten eine dünne Scheibe aus [[Polyethylenterephthalat]] (PET), die in der Größenordnung von 5/s gedreht wird. Die Datenübertragungsgeschwindigkeiten der Laufwerke sind mit mehreren 10 KB/s vergleichsweise sehr klein. In diesem Fall ist die Sektoranzahl nach außen hin je Zone geringfügig größer, die Drehzahl wird beim Wechsel der Magnetköpfe auf eine Zone weiter innen vergrößert und die Zugriffsgeschwindigkeit bleibt annähernd gleich.

== Datenblockzugriff ==
Ursprünglich wurden die Datenblöcke auf einem scheibenförmigen Datenträger nach [[CHS-Adressierung|Sektoren und (übereinander befindlichen) Spuren]], gemäß dem CHS-Verfahren, angesteuert. Jede Spur war in gleich viele [[Kreissektor|Sektoren]] aufgeteilt. Dagegen können die einzelnen Blöcke beim MZR nicht ohne weiteres mit CHS adressiert werden. Die Steuerelektronik des [[Laufwerk (Computer)|Laufwerks]] rechnet deshalb die anliegenden fiktiven CHS- oder [[Logical Block Addressing|logischen Blockadressen]] in interne Adressen um und nimmt damit eine [[eineindeutige Zuordnung]] der logischen auf die physischen Blöcke vor.

== Siehe auch ==
* [[Festplattengeometrie]]
* [[Umdrehungsgeschwindigkeiten von Laufwerken]]
* [[VC1541|Commodore 1541]]
* [[VC1571|Commodore 1571]]
* [[SuperDisk]]

== Weblinks ==
* ITwissen.info: [https://www.itwissen.info/ZBR-zone-bit-recording.html ZBR (zone bit recording)]
* {{Internetquelle |autor=Stefan Luber |url=https://www.storage-insider.de/was-ist-zone-bit-recording-zbr-multiple-zone-recording-mzr-a-0b4dd2c2048d97e6ea1ec59af50a2563/ |titel=Was ist Zone Bit Recording […]? |hrsg=Storage Insider |datum=2023-11-23 |abruf=2023-11-24}}
* en.wikipedia.org: [[:en:List of floppy disk formats#Logical formats|Diskettenformatierungen ab den 1970ern]]
* en.wikipedia.org: [[:en:Commodore 4040|Commodore 4040]] und Vorgänger 2040, 3040; als Einfachlaufwerke 2031, 3031, 4031.
* en.wikipedia.org: [[:en:Sirius Systems Technology#Victor 9000 / Sirius 1|Personalcomputer Sirius 1]]
* en.wikipedia.org: [[:en:Macintosh External Disk Drive|externes 400- bzw. 800-KiB-Macintosh-Diskettenlaufwerk]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Speichertechnologie]]

Zone Bit Recording - Versionsgeschichte

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