4K-Sektoren sorgen seit 2011 für mehr Raum

Fast unbemerkt haben die Hersteller seit 2011 Festplatten auf 4K-Sektoren umgestellt. Diese Technik ist also bereits im Einsatz.

Die Spuren einer Festplatte sind in Sektoren unterteilt und diese Sektoren waren lange Zeit 512 Byte groß. Jeder dieser Sektoren erhält eine eigene Adresse, anhand derer der Sektor identifiziert und gefunden werden kann. Für jeden Sektor wird zudem eine Prüfziffer gespeichert. Je mehr Kapazität die Festplatte hat, desto mehr Sektoren hat sie, desto mehr Prüfziffern werden gespeichert und desto aufwendiger ist die
Adressierung der Sektoren.

Deshalb wurde vor einigen Jahren die Sektorengröße von 512 Byte auf 4 KByte angehoben. Somit gibt es insgesamt weniger Sektoren auf einer Festplatte und es müssen weniger Prüfziffern gespeichert werden. Weniger Prüfziffern bedeutet wiederum mehr Platz für die eigentlichen Daten.

Jede Datei wird vor dem Speichern in Fragmente zerlegt. Jedes Fragment hat eine bestimmte Mindestgröße. Unter Windows beträgt die Fragmentgröße  normalerweise 4 KByte. Verwendet die Festplatte 512 Byte kleine Sektoren, dann muss jedes 4-KByte-Fragment vor dem Schreibvorgang in acht kleinere Teile zerlegt werden und wird über die Festplatte verteilt.

Verwendet die Festplatte dagegen 4 KByte große Sektoren, dann ist jeder Sektor so groß wie ein Dateifragment. Das Fragment kann in einem Stück in einen 4K-Sektor geschrieben werden. Das kommt dem Betriebssystem entgegen.

Viele moderne Festplatten haben bereits Sektoren, die physikalisch 4 KByte groß sind. Aber nicht alle Betriebssystem können mit dieser Sektorgröße umgehen. Deshalb werden die physischen Sektoren von der Festplatte in acht logische Sektoren zerlegt und 512 Byte kleine Sektoren emuliert.
Der Nachteil der Emulation ist der hohe Schreibaufwand. Soll ein logischer Sektor mit neuen Daten beschrieben werden, dann muss die Festplatte den kompletten 4 KByte großen Sektor lesen, den logischen Sektor ersetzen und wieder den kompletten 4 KByte großen physischen Sektor schreiben.

Die Emulation der 512-Byte-Sektoren kann zudem zum sogenannten Mis­alignment führen, einem Ausrichtungsfehler. Denn Windows XP erwartet, dass die erste Partition ab dem Sektor 63 beginnt. Die Sektoren einer 4K-Festplatte entsprechen acht 512-Byte-Sektoren. Die erste Partition beginnt deshalb stets auf dem letzten logischen 512-Byte-Sektor und reicht dann sieben logische 512-Byte-Sektoren in den darauffolgenden Sektor 9 hinein. Somit muss die Festplatte also immer zwei 4K-Sektoren lesen und schreiben, weshalb die Datenrate entsprechend einbricht.

Bereits seit einigen Jahren werden Festplatten mit 4K-Sektoren gefertigt. Ob es sich bei einer Festplatte um eine 4K-Festplatte handelt oder nicht, lässt sich nur anhand der Modellbezeichnung und einer Recherche auf der Webseite des Festplattenherstellers herausfinden.