Computerhardware: HDD: Montage

Achtung!

Solange die Festplatte dreht, darf sie keinesfalls bewegt werden! Durch die hohe Drehzahl entsteht eine Kreiselkraft wie bei einem Gyroskop!

Achtung!

Vor dem Berühren der Festplatte oder dem PC-Interieur sollten Sie immer einen geerdeten Gegenstand wie die Heizung oder ein nicht lackiertes Metallteil vom PC-Gehäuse berühren.

Zunächst sollte zum Einbau die der Festplatte beiliegende Anleitung beachtet werden. Liegt diese auch auf der Herstellerwebseite nicht vor, kann man sich an folgenden Hinweisen orientieren.

Einbaulage

Normalerweise wird eine Festplatte waagerecht eingebaut, mit der Leiterplatte nach unten. Warum ist das wichtig?

Auf die Köpfe der Festplatte wirken drei Kräfte:

• Eine genau dosierten Federkraft drückt sie in Richtung zu der Magnetschicht.
• Die aerodynamische Form hält sie im richtigen Abstand, sie befinden sich gewissermaßen im Gleitflug.
• Das eigene Gewicht ist kein großer Einflussfaktor, darf aber trotzdem nicht vernachlässigt werden. Die Köpfe über der Magnetschicht werden von der Schwerkraft näher an die Oberfläche herangedrückt und an der Unterseite vergrößert die Schwerkraft den Abstand. Natürlich haben die Hersteller den Einfluss des Kopfgewichts bei der Dimensionierung der Federkraft einkalkuliert. Stellt man die Festplatte hochkant, fällt der Einfluss der Erdanziehungskraft weg. Die Köpfe an der Oberseite entfernen sich dadurch ein wenig von der Oberfläche, die Köpfe an der Unterseite rücken näher heran.

Deshalb ist ein waagerechter Einbau vorzuziehen, mit der Leiterplatte nach unten. Ein Neigungswinkel darf höchstens 5 Grad betragen. Warum ist das wichtig?

• Das Magnetfeld ändert sich mit dem Quadrat der Entfernung. Wenn sich z. B. der Abstand zwischen Kopf und Platte um 20% vergrößert, verringert sich das Magnetfeld um 44%. Kleine Schwankungen werden mit der Verstärkungsregelung ausgeglichen, aber es steigt das Risiko, dass schwache Bits nicht mehr gelesen werden können. Das Risiko von Kopfaufsetzern bei Erschütterungen steigt natürlich auch.
• Durch Verschleiß der Mechanik oder durch leichte Kopfaufsetzer können Späne entstehen. Wenn die zwischen Kopf und Magnetschicht geraten, fräst der Kopf eine Furche in die Oberfläche. Deshalb sind Vorrichtungen zur Fremdkörperentfernung in der Festplatte integriert, welche aufgrund von Schwerkraft und Aerodynamik wirksam werden. Diese Filtersysteme können nur, bzw. nur optimal arbeiten, wenn die Festplatte waagerecht eingebaut wurde. Vertikal eingebaute Festplatten können aufgrund dessen schon nach kurzer Zeit Eingabe/Ausgabe Fehler zeigen.

Dreht man allerdings die Festplatte mit der Elektronik nach oben, wirkt die Schwerkraft entgegen der vom Hersteller geplanten Richtung und verursacht einen noch größeren Höhenfehler. Es ist auch kaum ein Grund vorstellbar, eine Festplatte mit der Elektronik nach oben einzubauen.

Die Schwerkraft wirkt auch auf den Aktuator (den Schwenkarm, an dem die Köpfe befestigt sind). Solange sich die Köpfe waagerecht bewegen, hat der Kopfantrieb nur die Massenträgheit der Haltearme zu überwinden. Sobald die Köpfe die gewünschte Spur erreicht haben, sinkt der Strombedarf. Wird die Festplatte in senkrechter Stellung eingebaut, muss das Gewicht der Aktuatoren berücksichtigt werden. Um die Köpfe nach Erreichen der Spur in der Schwebe zu halten, fließt ständig Strom. Resultat: Der Energieverbrauch und damit die Erwärmung steigt.

Die Einbaulage der Festplatte beeinflusst auch den Verschleiß der Lager. Besonders kritisch: Wenn eine Festplatte in einer der erlaubten Lagen monatelang „eingelaufen“ ist und in ein anderes Gehäuse eingebaut werden soll, sollte dies in gleicher Lage erfolgen. Ein Wechsel der Lage kann den Verschleiß bei einigen Fabrikaten um ein Vielfaches erhöhen! Bei älteren Festplatten kann der Schrittmotor lageempfindlich sein. Wenn Sie eine solche Festplatte erwerben, fragen Sie daher, in welcher Lage sie bisher betrieben worden ist.

Spätestens seit 2005 verfügen jedoch praktisch alle Modelle über Flüssigkeitslager (FDB), was Abnutzung und Einlaufen der Lager wirkungsvoll reduziert. Allerdings schreibt der Datenretter IT-Service24 "Es ist nicht auszuschließen, dass durch einen vertikalen Einbau das hydrodynamische Gleitlager nicht mehr gegeben ist."

Die Festplattenhersteller können nicht verhindern, dass die Käufer einen Minitower auf die Seite legen oder eine externe Festplatte hochkant betreiben. Um die Zahl der Reklamationen zu verringern, haben die Festplattenhersteller konstruktive Maßnahmen getroffen, um abweichende Einbaulagen zu ermöglichen. Die meisten Hersteller erlauben „notgedrungen“ den Betrieb um 90° auf die linke oder rechte Längsseite gekippt, weil zahlreiche Gehäuse diese Lage vorsehen.

Welche konstruktiven Maßnahmen sind das?

• Der Aktuator erhält einen Gewichtsausgleich. Das erhöht dessen Gesamtmasse und verlängert leider etwas die Positionierzeit.
• Der Magnetkopf wird von seiner "Tragfläche" getrennt. Ähnlich wie beim Flugzeug die Räder aus der Tragfläche ausgefahren werden, wird auch die Magnetspule aus der Kopf-Tragfläche herabgelassen. Neuere Festplatten können den Kopfabstand mit einer Flughöhenregelung („Adaptive Fly Height“) nachbessern. Die Tragfläche schwebt auf einer Höhe von etwa 10 nm über der Magnetschicht, und die flexibel aufgehängte Magnetspule wird auf eine Höhe von etwa 3 nm herabgelassen. Der Abstand der Magnetspule kann derart schnell geregelt werden, dass eine schwankende Flughöhe keine Rolle mehr spielt.

Sind extreme Einbaulagen (mit der Elektronikseite nach oben oder auf der Stirnseite bzw. auf den Kabelanschlüssen) erlaubt? Die meisten Festplattenhersteller äußern sich kaum dazu, ob diese Lage erlaubt ist. Schräglagen sollten vermieden werden, denn diese werden wohl kaum getestet. Im Zweifelsfall sollte man auf Einbaulagen verzichten, die vom Hersteller nicht ausdrücklich erlaubt werden.

Achtung: Bei Serverfestplatten verzichten die Hersteller auf den Gewichtsausgleich beim Aktuator. Auch auf die Beschichtung wird verzichtet, welche die Platte vor "leichten" Kopfaufsetzern schützt. Serverfestplatten müssen deshalb zwingend waagerecht eingebaut und betrieben werden!

Druckausgleich

Druckausgleich

Die Luft im Inneren der Festplatte dehnt sich bei Erwärmung aus. Deshalb gibt es im Deckel ein kleines Druckausgleichsloch mit darunter befindlichem Filter. Dieses Loch darf nicht zugeklebt werden!

Planen Sie einen Urlaub im Hochgebirge? Viele Hersteller empfehlen, im Gebirge oberhalb von 3000 Meter die Festplatte nicht mehr einzuschalten. Der Grund: In der dünneren Luft schaffen die Köpfe die übliche „Segelflughöhe“ nicht. In einem Flugzeug brauchen sie sich aber keine Sorgen zu machen: Der Luftdruck in der Kabine sinkt nicht weiter als es einer Höhe von 2400 m entspricht.

Kühlung

Eine Festplatte leitet einen Teil der entstehenden Reibungswärme über ihr Gehäuse an den Einbauschacht. Dies gilt jedoch nicht für die Chips ihrer Leiterplatte. Zumindest kurz nach Einbau sollte die Temperatur des Laufwerkes beobachtet werden. Hilfreich dabei ist, dass Festplatten (ab Baujahr 2000) Temperatursensoren an Bord haben, die mit kostenlosen Programmen ausgelesen werden können. Andererseits kann dieser Sensor hotspotfern liegen. Ist die festgestellte Temperatur dauerhaft höher als 45°C, sollten zusätzliche Kühlungsmaßnahmen erfolgen. Hier kann ein anderer Einbauschacht oder Lüfter helfen. Entsprechende Kühlkörper sollten mit Heatpipes ausgestattet sein.

Befestigung

Schrauben

In vielen PCs wird die Festplatte mit dem Gehäuse verschraubt, manche Hersteller empfehlen, hierzu mindestens vier Schrauben zu verwenden. Je mehr Schrauben, desto besser der Kontakt mit dem Gehäuseblech und damit die Wärmeableitung.

Snap-In

Bei neueren Gehäusen wurden die Schrauben oft durch Einrastrahmen ersetzt. Ist kein Einbauschacht passender Größe vorhanden, helfen Einbaurahmen, den überschüssigen Platz links und rechts des Laufwerkes zu füllen. Diese sind sowohl für 3,5"-, als auch 2,5"-Festplatten verfügbar, um sie dem jeweils nächstgrößeren Einbauplatz anzupassen.

Entkopplung

Festplattenentkopplungen senken das Geräuschniveau, indem die Schwingungen der Festplatte nicht auf den Resonanzkörper Gehäuse übertragen werden. Indem die Festplatte testweise ohne Kontakt zum Gehäuse betrieben wird, kann man den Nutzen einer Geräuschdämpfung abschätzen. Dazu darf der Untergrund allerdings nicht elektrisch leitend, wärmedämmend oder rutschgefährdet sein. Kommen Sie nicht auf die Idee, eine Eigenbau-Aufhängung mit ein paar Gummibändern zu bauen! Wenn sich die Festplatte bei Lese/Schreib-Zugriffen verschieben oder bewegen kann, ist innerhalb weniger Monate mit ersten Eingabe/Ausgabe Fehlern und defekten Sektoren zu rechnen. Daher ist es wichtig die Festplatte fest im Gehäuse zu verschrauben. Ein Vibrieren der Festplatte muss von der Lesekopfpositionierung ausgeglichen werden, was zu vergrößerten Zugriffszeiten und Lagerverschleiß führt. Ebenso ist es ratsam das Festplattengehäuse leitend mit der Masse des Computergehäuses zu verbinden.

Allerdings verschlechtert sich die Kühlung durch eine Festplattenentkopplung, denn die Wärmeleitung zum Gehäuse entfällt.

• 
  Serial-ATA
• 
  Parallel-ATA
• 
  SCSI

Festplatten P-ATA

Unten: 80-adriges Kabel, oben: Teilansicht eines 40-adrigen Kabels

Etwa bis zum Jahr 2013 verwendet man Flachbandkabel mit 40-poligen Flachsteckverbindern zum Anschließen der Festplatte, der CD- und DVD-Laufwerke. Ein Flachbandkabel besteht aus einzelnen dünnen kunststoffisolierten Drähten, die seitlich zusammengeklebt sind. Die Stecker an den Enden des Kabels nennt man „Flachsteckverbinder“. Diese Flachsteckverbinder haben zwei Reihen mit je 20 Kontakten. Die beiden näher zueinander liegenden Stecker sind für die Laufwerke, das andere Ende kommt an die Hauptplatine oder den Festplattenkontroller. Hier muss man nach einer „1“ oder „39“ bzw. „40“ suchen.

Wenn man zwei Geräte an einem Kabel betreiben will, muss das zweite Gerät mit einem „Jumper“ (Steckbrücke) auf „Slave“ konfiguriert werden, das erste Gerät bleibt auf „Master“ eingestellt.

Ein Jumper

Mit diesen kleinen Steckbrücken wird eingestellt, in welcher Reihenfolge die Laufwerke vom System verwaltet werden, z. B. welche Laufwerksbuchstaben ihnen zugewiesen werden. Wenn Sie nur ein Laufwerk haben, ist der Jumper fast ausnahmslos vom Hersteller richtig gesteckt worden.

An jedem Kabel können zwei Laufwerke angeschlossen werden, ein sogenannter Master und ein Slave. Ist eines der beiden ein CD/DVD- oder  Wechselplattenlaufwerk, sollte es als Slave eingestellt werden. Andernfalls wird während gleichzeitigem Zugriff häufig auf die Geschwindigkeitsstufe des langsameren zurückgeschaltet. Neben Master und Slave gibt es auch die Einstellung Cable Select. Damit erkennt das Laufwerk, an welchem Kabelanschluss es sich befindet (Master = schwarz, Slave = grau) und stellt sich passend ein - man muss nie mehr umstellen. Das Kabel muss dies aber unterstützen. Das ist wahrscheinlich, wenn es solch farbige oder beschriftete Anschlüsse hat. Ohne Cable Select spielt die Kabelkennzeichnung keine Rolle.

Etwa seit 2002 war für neue P-ATA-Festplatten ein 80-adriges Kabel notwendig, um Übertragungsraten von 66, 100 oder 133 MHz ausnutzen zu können. Bei diesem Kabel wurde zwischen jedes Aderpaar eines 40-adrigen Kabels eine zusätzliche Masseleitung zur Abschirmung eingefügt, die Stecker sind aber trotzdem 40-polig geblieben. Wird statt eines 80-adrigen Kabels fälschlich ein 40-adriges Kabel verwendet, entdeckt das der PC und reduziert die Datenübertragung auf 33 MB pro Sekunde.

Die Markierungen am Kabel

Damit das Kabel richtig herum aufgesteckt wird, haben die Hersteller drei Möglichkeiten für die Markierung gefunden:

1. Die Ader Nummer eins ist rot gefärbt.
2. Der Stecker kann in der Mitte eine Nase haben, dementsprechend muss am Laufwerk eine Aussparung sein.
3. Im Stecker auf der Laufwerks-Seite ist manchmal ein Loch etwa in der Mitte zugegossen. Am Laufwerk darf dann an der entsprechenden Stelle kein Stift sein.

Nur selten sind alle von diesen drei Markierungsmöglichkeiten vorhanden. 1. ist fast immer vorhanden, 2. oft, 3. nur noch selten. Es gibt auch Fälle, wo durch Fertigungsfehler eine der Markierungen falsch angebracht ist. Dann müssen Sie versuchen, durch Logik und genaues Hinschauen die richtige Polung herauszufinden. Keine Panik! Eine Fehlpolung des Flachbandkabels, die nur wenige Minuten dauert, beschädigt weder den Computer noch das Laufwerk. Trotzdem sollten Sie nicht nach der „Versuch-und-Irrtum-Methode“ vorgehen, denn die Kontakte sind mit einer sehr dünnen Goldauflage beschichtet. Nach etwa zwanzig Steckungen ist die Goldschicht abgeschabt und der Kontakt beginnt sich zu verschlechtern.

Beschreibung der Jumper-Einstellungen

Anschlüsse der Festplatte (Festplatte liegt auf dem Rücken)

Die Markierungen am Laufwerk

Am Laufwerk ist manchmal eine „1“ aufgedruckt. Manchmal ist ein Pfeil, ein Punkt oder ein Dreieck aufgemalt oder ins Blech gestanzt. Mitunter kann man eine „39“ oder „40“ entdecken. Falls man sowohl eine „1“ als auch eine Kerbe findet und sich beide widersprechen, ist meist die „1“ richtig und die Nase falsch.

Die Markierungen auf der Hauptplatine

Im Handbuch zur Hauptplatine muss eine Skizze zu finden sein. Wenn man kein Handbuch hat oder sich darin nicht zurecht findet, gibt es fast immer Markierungen auf der Hauptplatine. Oft ist rund um die Fassung ein Rechteck aufgemalt, an dem neben der „1“ eine Ecke abgeschrägt ist. Auf der Hauptplatine kann man nach einer „1“ oder „39“ bzw. „40“ suchen.

Master und Slave

An das Anschlusskabel der Festplatte können zwei Geräte angesteckt werden. Eins der Geräte muss als „Master“ konfiguriert sein, das zweite als „Slave“. Dazu werden Jumper verwendet. Im nebenstehenden Bild ist das Laufwerk als „Master“ konfiguriert.

Festplatten S-ATA

S-ATA Stecker

Moderne S-ATA Festplatten und optische Laufwerke benutzen ein schmales, 7-poliges Datenkabel.

Die bei P-ATA Festplatten notwendige lästige Konfiguration als Master und Slave ist nicht mehr notwendig, außer wenn es Probleme gibt. Die Reihenfolge der Festplatten hängt davon ab, in welchen Anschluss der Hauptplatine sie gesteckt wird. Wenn man nur eine Festplatte anzuschließen hat, sollte sie unbedingt in den ersten Anschluss gesteckt werden, andernfalls gibt es möglicherweise Probleme mit manchen Dienstprogrammen.

S-ATA-II Kabel haben einen Schnappverschluss am Stecker, um ihn gegen Herausrutschen zu sichern.

Übrigens halten die Kabel mehr Steckvorgänge aus als Flachbandkabel. Die S-ATA-Spezifikation schreibt vor, dass die Stecker mindestens 50 Steckungen aushalten müssen.

S-ATA Anschlüsse auf der Hauptplatine

S-ATA Stromanschluss

Slotblech zum Anschluss externer SATA-Laufwerke

SCSI

Das SCSI-Interface wird nur noch in einigen Servern verwendet, wenn eine große Anzahl Festplatten angeschlossen werden soll. An den SCSI-Bus können 8 oder 16 Geräte angeschlossen werden. Die Geräte werden ab Null beginnend durchnummeriert. Dem Laufwerk muss eine noch freie Nummer zugewiesen werden, dies geschieht per Jumper an der Festplatte. Wie die Jumper einzustellen sind, ist auf dem Laufwerk selbst, dem Handbuch oder auf der Herstellerwebseite vermerkt.

Nach dem Einbau

Trauen Sie keiner neuen Festplatte

Bei Festplatten, wie bei vielen anderen technischen Geräten auch: In den ersten Tagen ist die Ausfallwahrscheinlichkeit hoch.

• Benutzen Sie die Festplatte eine Woche lang nur für weniger wichtige Daten oder
• Heben Sie die alte Festplatte, von der Sie die Daten übernommen haben, einige Zeit auf.

Formatieren? Nicht sofort!

Lassen Sie die Festplatte nach dem Einbau eine Stunde laufen, damit sie auf Betriebstemperatur kommt. Erst dann sollten Sie die Festplatte partitionieren, formatieren und Daten darauf kopieren.

Temperatur kontrollieren

Kontrollieren Sie an einem heißen Tag nach mehreren Arbeitsstunden die Temperaturen im PC. Dafür können Sie beispielsweise „SiSoft Sandra Lite 2009“ verwenden. Mehr als 50 °C sollte die Festplatte nicht haben, sonst sollten Sie die Kühlung verbessern.

Siehe auch

 S.M.A.R.T. - Temperatur auslesen   |  Festplattenkühler im Vergleich   |   Festplattenentkopplungen im Vergleich

Quellen

Inhaltsverzeichnis | Computerhardware für Anfänger: Das Wichtigste kurz und verständlich
Montage:  Was gehört wo hin? · Gefahren allgemeiner Art · Schutz des Menschen · Schutz des PC · kompletten PC montieren ·
Montage von Komponenten:   Hauptplatine · Prozessor · CPU-Kühler · Gehäuselüfter · RAM · Grafikkarte · HDD · FDD · DVD