Warum gibt es bei Festplatten nur bestimmte U/Min Zahlen? [Archiv]

Gissmo

2007-05-24, 17:04:54

Also ich gestern ein bisschen was über Notebook HDDs gelesen habe (und ne 7200er Modelle) kam mir die Frage:

Warum gibt es bei den Festplatten nur diskrete U/Min Werte?

Also Festplatten mit 4200 U/Min, 5400 U/Min, 7200 U/Min und noch ein paar schnellere für server..

Hat es damit irgendwas aufsich? (alte Schnittstellen, Anfänge von IDE o.ä.?)

Oder bringen die Hersteller nur Modelle mit diesen allgemein üblichen Umdrehungszahlen, um sich auf keine Werbeschlacht einzulassen?

Oder meine dritte Hypothese: Sind es in wirklichkeit vllt garkeine 7200 U/Min sondern nur rrecht willkürliche Klassen.. und je nach Hersteller dnan halt mal 7100 oder 7300 o.ä.?

Grüße
Michael

Ultron

2007-05-24, 17:33:31

das habe ich mich auch schon immer gefragt!! wieso nur 7200 und keine 8000 oder so.

außerdem warte ich seit Jahren auf Festplatten mit 20K Umdrehungen. Das kann ja nicht soo schwer sein...

na gut irgendwann haben wir digitale Speicher, dann brauchen wir keine Platten mehr ;)

Trap

2007-05-24, 17:48:51

Eventuell gibt es die Motoren bei den Zulieferern nur in den Klassen zu kaufen.

Stray_bullet

2007-05-24, 17:57:44

k.A. vielleicht irgendwelche Takt/Timing-Gründe von dem Schrittmotor?

Ihm

2007-05-24, 18:14:31

Vielleicht hängt das auch mit dem Resonanzverhalten der Festplatte zusammen. Bei einem genormten Formfaktor und meist sehr ähnlichen Bauarten, denke ich, dass eine Festplatte mit vielleicht 8000 U/min eventuell die vorgeschriebenen Schwingungstoleranzen des Herstellers überschreitet und damit kein problemloser Betrieb mehr gewährleistet ist.
Das würde zumindestens die deutlich weniger krummen Zahlen 10000 U/min und 15000 U/min erklären. Denn in diesem Bereich sollten die Festplatten zwar ordentlich Krach machen, die Frequenz um die ganze Festplatte (Faktor Material etc.) in eine "bedrochliche" Schwingung zu versetzen aber zu hoch sein.

Udragor

2007-05-24, 18:57:42

Ich weiß, das es bei Festplatten lange Zeit (gut 10 Jahre lang) nur eine einzige Geschwindigkeit gab. Egal von welchem Hersteller die Platten kamen.
Alle basierten auf der ersten Platte, welche einen AC-Motor verwendete. Und in Nordamerika sind das eben 60Hz, ergo 3.600 U/min.

Die ersten schnelleren Platten kamen dann erst mit SCSI und waren Schweineteuer (also wirklich... unglaublich Teuer :D )

Umdrehungszahlen von 5400 pro Minute gibt es im IDE/ATA Bereich auch erst seit 1998 im Consumermarkt. Die Festgelegten Umdrehungszahlen hängen einerseits mit den Motoren zusammen, andererseits mit dem Aufbau der Festplatte selbst. Denn je höher die Platten drehen, desto dichter und kleiner müssen die Magnetscheiben (welche großteils aus Aluminium bestehen, aber auch Glas und Glaskeramik kommt zum Einsatz) sein, da es sonst zu Materialverformung (nur bei Aluminium! Deswegen wird mit Glas/Glaskeramik experimentiert.) durch die hohen Fliehkräfte kommen kann. Auch spielt die maximale Übertragungsrate zu einem gewissen Teil mit.

Henroldus

2007-05-24, 19:29:03

k.A. vielleicht irgendwelche Takt/Timing-Gründe von dem Schrittmotor?
die festplatte hat keine schrittmotor, zumindest nicht der, welcher die platter antreibt.
einzig der kleine, der den arm mit den leseköpfen ansteuert aber hier ging es ja um die drehzahler der platter

Hellstaff

2007-05-24, 20:16:00

Interessant wären 2 modi:

1. 7200Upm mit voller Leistung

2. geringe Drehzahl für Strom sparen und längere Lebensdauer und vor allem leiser

Henroldus

2007-05-24, 20:44:32

Interessant wären 2 modi:

1. 7200Upm mit voller Leistung

2. geringe Drehzahl für Strom sparen und längere Lebensdauer und vor allem leiser
ich glaub so ist es auch.
bei nichtgebrauch schaltet sich die platte sogar ab zumindest im notebook

Coda

2007-05-24, 20:53:40

Den Schrittmotor der 166U/s macht will ich auch sehen ;)

SavageX

2007-05-24, 21:00:36

Schrittmotoren wurden natürlich zu keinem Zeitpunkt für den Antrieb der Scheiben eingesetzt, wohl aber für den Antrieb des Lesearms. Aber auch das ist lange Geschichte, heute steckt da ein Tauchspulenantrieb drin, der sich beliebig positionieren kann und von der Elektronik "auf die Spuren gesetzt" wird.

Woher jetzt genau diese Abstufung kommt... keine Ahnung.

StefanV

2007-05-24, 21:07:04

Ich weiß, das es bei Festplatten lange Zeit (gut 10 Jahre lang) nur eine einzige Geschwindigkeit gab. Egal von welchem Hersteller die Platten kamen.
Nein, es gab nie wirklich 'eine Geschwindigkeit', es gab meistens immer 2 'Speedgrades'...

Umdrehungszahlen von 5400 pro Minute gibt es im IDE/ATA Bereich auch erst seit 1998 im Consumermarkt.
AFAIR liegst du hier auch falsch, ich hab hier durchaus einige Consumerplatten die älter sind ;)

Interessant wären 2 modi:
1. 7200Upm mit voller Leistung

2. geringe Drehzahl für Strom sparen und längere Lebensdauer und vor allem leiser
Das ist mit verlaub ziemlich bescheuert.

Auf dem Papier schaut das ganz gut aus, aber nur theoretisch.
In der Praxis ist die Belastung der Mechanik durchs 'Umstellen' um ein vielfaches höher...

Man spart zwar theoretisch was aber auf Kosten der Haltbarkeit!!
Schrittmotoren wurden natürlich zu keinem Zeitpunkt für den Antrieb der Scheiben eingesetzt, wohl aber für den Antrieb des Lesearms. Aber auch das ist lange Geschichte, heute steckt da ein Tauchspulenantrieb drin, der sich beliebig positionieren kann und von der Elektronik "auf die Spuren gesetzt" wird.
Kann ich bestätigen, hab hier irgendwo noch 'ne Seagate ST-225 :ugly:
'ne 5,25" Platte mit sagenhaften 25MB und Schrittmotor (verdammt laut is das Teil auch und da beschwert man sich heut, wenn man die Köppe etwas heraushören kann).

RaumKraehe

2007-05-24, 21:12:14

der den arm mit den leseköpfen ansteuert aber hier ging es ja um die drehzahler der platter

Dafür werden seit gut 15 Jahren keine Schrittmotoren mehr verwendet. Die sind da viel zu ungenau. Der Kopf wird durch ein Magnetfeld bewegt. Bau mal ne Platte auseinander.

Tomislav

2007-05-24, 22:16:04

Hallo
Ich weiß nicht ob ich mich bei dem Vergleich zu weit aus dem Fenster lehne aber wenn ich mir z.B. Videorecorder ansehe wo bei so ziemlich allen Geräten von allen Herstellern die Videoköpfe im Prinzip von einem Produzenten stammen könnte ich mir vorstellen das es bei Festplatten das gleiche ist. Ich kann mir nicht vorstellen das alle Festplatten Hersteller die Festplatten komplett selber herstellen, ich denke mir das die diversen Festplatten Hersteller das Innenleben der Festplatten von einem einzigen Produzenten kaufen und daher hat sich der Quasi Standard ergeben.
Grüße Tomi

RaumKraehe

2007-05-24, 22:27:22

pt3

2007-05-24, 22:59:28

Ich denke das es nicht besonders schwierig ist Fetplatten mit abweichenden RPMs zu bauen. Aber wozu?
Um sich geschwindigkeitestechnisch von anderen Herstellern abzuheben?

Ich behaupte einfach mal, dass die scheiben bei höherer Drehzahl aus anderen Materialien hergestellt werden müssten - alle Festplatten also für das jeweilige Material nahe am Limit laufen. Aber das ist nur Vermutung.

RaumKraehe

2007-05-24, 23:22:09

Um sich geschwindigkeitestechnisch von anderen Herstellern abzuheben?

Ich behaupte einfach mal, dass die scheiben bei höherer Drehzahl aus anderen Materialien hergestellt werden müssten - alle Festplatten also für das jeweilige Material nahe am Limit laufen. Aber das ist nur Vermutung.

Ich denke das die reine Erhöhung der Kapazität (Speicherdichte) mehr Performance für den Massenmarkt bringt als die Erhöhung der Umdrehungen. Wobei ersteres auch einfacher zu realisieren wäre.

Im übrigen denke ich das Server-Platten nur deshlab mit 10K laufen damit die mittlere Zugriffszeit gesenkt werden kann, aber nicht unbedingt die reine Transferrate. Allerdings steigt natürlich die Transferate automatisch mit der Geschwindigkeit. Aber die Zugriffszeit dürfte bei Servern wesentlich wichtiger sein.

FeuerHoden

2007-05-25, 03:42:13

3.600, 5.400 und 7.200 U/Min sind alles ein Vielfaches von 9, 4.200 hingegen ein Vielfaches von 7 (bzw. 90 und 70 oder 900 und 700). Beides sind ungerade Zahlen, evt. hängt das mit der Bauweise der Motoren zusammen weil man durch die entstehende Asymmetrie unwuchten besser ausgleichen kann, deswegen haben Gehäuselüfter (fast) immer eine ungerade Anzahl an Schaufelblättern.

Das wäre das eheste was ich mir auf die schnelle herleiten kann. Ich glaube nicht dass man sich einfach so auf diese Zahlen festgelegt, eher scheint mir das hinter den Umdrehungszahlen eine mathematische Gemeinsamkeit ausgehend von der Bauweise dahintersteckt.

Ich weiß leider nicht wie die Motoren genau funktionieren. Könnte auch sein dass die Motoren Bauart bedingt bei diesen Drehzahlen am gleichmäßigsten laufen. Das hängt wohl von Spannung, Stromstärke, Anordnung der Spulen, Anzahl der Windungen pro Spule usw. ab. Aber da hörts bei mir auf.

Eine weitere Möglichkeit wären die Plattern und die Materialen aus denen sie bestehen. Die Plattern schwingen bei fixer Drehzahl mit einer bestimmten Frequenz, ändert man die Drehzahl, das Material oder die Größte der Plattern ändert sich auch die Frequenz mit der sie schwingen.

Die resultierenden Drehzahlen sind in jedem Fall der beste Kompromiss bei dem die Platten am zuverlässigsten, schnellsten und wirtschaftlichsten laufen. Warum weiß ich aber nicht.

MfG
FeuerHoden

Stray_bullet

2007-05-25, 10:28:29

Hab in diesem Forum was zum Spindelantrieb gefunden: http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=273849

Nighthawk13

2007-05-25, 21:00:44

Am Rande:
Die Motoren kann man ausschlachten und kleine Modellflugzeuge mit antreiben;-) Man braucht einen sog. "brushless"-Regler dazu, um den Drehstrom zu erzeugen(brushless=Motor hat keine Kohleschleifer für die Umpolung, sondern der Regler macht dass => keine Abnutzung).

Jedenfalls lässt sich die Drehzahl bei den Fliegern stufenlos regeln, von dem her ist das auch in ner Festplatte möglich. Immerhin muss sie beim Anschalten ja auch die Drehzahl langsam hochfahren.

Denke das hat einfach Kostengründe: Als ist Standarisiert, mehr Wettbewerb, etc.

Gast

2007-05-25, 23:21:03

2. geringe Drehzahl für Strom sparen und längere Lebensdauer und vor allem leiser

soweit ich weiß wird genau das beim APM (advanced power management) bzw. AAM (advanced acoustics management) gemacht.

Gast

2007-05-26, 07:55:37

Das ist mit verlaub ziemlich bescheuert.

Auf dem Papier schaut das ganz gut aus, aber nur theoretisch.
In der Praxis ist die Belastung der Mechanik durchs 'Umstellen' um ein vielfaches höher...

Man spart zwar theoretisch was aber auf Kosten der Haltbarkeit!!

Nicht nur das, allein das Beschleunigen dürfte die Stromsparerei wieder zunichte machen.

Gast

2007-05-26, 07:59:17

Also ich hatte mal von Toshiba ein SCSI CD-ROM Laufwerk, welches mit 6,7 facher Geschwindigkeit die CD drehte.

Das war das einzige Laufwerk, daß jemals so eine krumme Zahl hatte.

Die anderen hatten alle nur gerade Zahlen, also 4x, 6x, 7x oder 8x, aber nie 6,7x.

Zum damaligen Zeitpunkt war es darüberhinaus sogar in der Tat das schnellste. :)

Avalox

2007-05-26, 11:02:51

. AAM (advanced acoustics management) gemacht.

Nein. AAM betrifft nur die Kopfpositionierung nicht die Scheibenumdrehung.
Der Kopf wird leiser bewegt, die Platte dreht dabei wie vorher.

Aber die Eingangsfrage ist wirklich gut. Würde mich auch interessieren.

pancho

2007-05-26, 13:26:59

Mal ein anderer Aspekt: Drehen die Festplatten wirklich mit der angegebenen Drehzahl? Relativ einfache Methode, das zu Messen: Geräusch der Festplatte aufzeichnen und dann das Spektrum mittels FFT bestimmen. Hab ich mal bei dem Versuch, einen Resonanzschalldämpfer zu bauen gemacht. Geht ganz gut.
Aus technischer Sicht besteht keine Begrenzung bei der Drehzahlstellung eines BLDC. Die Drehzahl des Motors ist im Betrieb immer gleich der Drehfelddrehzahl. Von daher würde ich einfach mal auf historische Gründe tippen, genauso wie z.B. die Speicherung des Exponenten von Gleitkommazahlen mit Offset. Auch dafür gibt es keinen technischen Grund.

RavenTS

2007-05-26, 16:20:37

Die genauen zahlen (7.200, 5.400) werden sicherlich nicht genau eingehalten und sind vermutlich nur eine gewisse Schnittmenge auf die sich alle Hersteller geeinigt haben, damit da kein selten dämlicher Marketing-Wettkampf ausbricht.

Vermutlich variieren die genauen UPM je nach Serie und damit je nach verwendeten Plattern/Material/Motoren (verschiedene Hersteller!)/Zielgrupe etc leicht...

Stromsparen durch das langsamer drehen der Plattern ist zudem wie gesagt Humbug, da man die Energie später wieder benötigt um auf die Betriebsgeschwindigkeit zu kommen und zudem das Material stärker belastet und die Reaktionszeiten auf Anfragen enorm erhöhen würde...

Demogod

2007-05-26, 18:00:43

Kann man denn aktiv die Drehzahl bestimmen?
Wäre sehr angenehm für wenn man schlafen geht denn die 2 Platten sind bei mir am lautesten.

Gast

2007-05-26, 20:23:56

soweit ich weiß wird genau das beim APM (advanced power management) bzw. AAM (advanced acoustics management) gemacht.
AAM steuert wie schnell die Schreib-/Leseköpfe abgebremst werden und hat mir der Umdrehungsgeschwindigkeit der Platten nichts zu tun. Umso schneller die Köpfe zum Stillstand gebracht werden, desto lauter klackt es. Ein langsameres Stoppen führt auf der anderen Seite aber zu einer längeren Zugriffszeit.

Kann man denn aktiv die Drehzahl bestimmen?Nein, solange du die Platte noch nutzen willst.

Gast

2007-05-26, 20:42:30

Gast

2007-05-26, 22:18:32

Also ich hatte mal von Toshiba ein SCSI CD-ROM Laufwerk, welches mit 6,7 facher Geschwindigkeit die CD drehte.

wollten wohl unbedingt als erste über die 1000kb/s-Schallmauer kommen ;D

Gast

2007-05-26, 22:42:20

Wichtig ist wohl eher, dass alle Zahlen ein Vielfaches von 60 sind. Eine Minute hat 60 Sekunden. Ergo haben die Platten eine Frequenz von 60 (3600), 70 (4200), 90 (5400) und 120 (7200) Hz. Einzig die 10.000 und 15.000er Platten fallen da etwas aus dem Rahmen. Eventuell aber ja auch nur ein Marketingschachzug (BMW lässt grüßen *g*)!

Korrektur: natürlich ist 15.000 auch ein Vielfaches von 60 - bleiben also nur die 10.000 über (klingt ja auch viel besser als 9.600 oder so *g*).

Gast

2007-05-26, 23:17:29

Also ich hatte mal von Toshiba ein SCSI CD-ROM Laufwerk, welches mit 6,7 facher Geschwindigkeit die CD drehte.

bei CD-roms ist die reale drehzahl und übertragungsgeschwindigkeit sowieso variabel.

PatkIllA

2007-05-27, 00:18:57

Wichtig ist wohl eher, dass alle Zahlen ein Vielfaches von 60 sind. Eine Minute hat 60 Sekunden.Was ist denn das für ein Argument. Eine willkürlich festgelgte Einheit hat doch nichts mit irgendwelchen Grenzen zu tun.
Mir fällt aber ehrlich gesagt auch kein Argument ein, warum nicht ein Hersteller einfach mal Platten mit 7500 (125*60) UPM rausbringt, um eine zumindest auf dem Papier vorhandene Mehrleistung auszuweisen.

RavenTS

2007-05-27, 11:36:11

Kann man denn aktiv die Drehzahl bestimmen?
Wäre sehr angenehm für wenn man schlafen geht denn die 2 Platten sind bei mir am lautesten.

Nicht direkt, aber indirekt wenn du den Standby-Modus aktivierst. Dann werden die Platten abgeschaltet (oder diese alternativ einfach nach 30Min Untätigkeit oder so runterfahren lässt, ist aber schwer zu sagen, ob diese wirklich untätig sind oder es jeweils nach 35 min nen kurzen Schreibbefehl gibt, der das ganze ad absurdum führt).

Wolfram

2007-05-27, 12:24:45

Bei Storagereview bestätigen sie die Sache mit den 60 HZ Stromnetzfrequenz als Ausgangspunkt: http://storagereview.com/guide/spinSpeed.html Zur weiteren Entwicklung schreiben sie im Hinblick auf die fixen Umdrehungszahlen nichts.

Ich würde mal vermuten, daß die Festplattenhersteller einfach vorhandene Motorentypen benutzen. Erst wenn die Anforderungen steigen, bauen die Motorhersteller irgendwann schnellere Typen. Da es heute bei Festplatten vor allem um niedrige Preise geht, werden ansonsten immer bereits entwickelte Motorentypen verwendet, die in hohen Stückzahlen produziert werden, so daß die Preise niedrig bleiben.

Zur Stromaufnahme hier noch ein interessantes Diagramm: http://storagereview.com/guide/spinPower.html Man sieht, wieviel mehr Strom Beschleunigungsvorgänge brauchen.

Im übrigen würde eine variable Rotationsgeschwindigkeit eine darauf eingestellte Firmware verlangen. Das dürfte mit hohem Aufwand verbunden sein, der Geld kostet und nicht zu rechtfertigen wäre. Es sei denn, man verzichtet auf Zugriffe während sekundenlanger Beschleunigungsphasen. Dann könnte man die Festplatte aber auch gleich wieder ganz "schlafen" schicken.

Zuletzt würde eine variable Umdrehungsgeschwindigkeit vermutlich auch noch eine unangenehme Geräuschkulisse produzieren.

Gauron Kampeck

2007-05-28, 19:40:38

Ich könnte mir vorstellen, dass variable Drehzahlen eine angepasste Aerodynamik des Kopfes verlangen. Schließlich muss der Kopf wenige Nanometer über der Platte schweben. Um diesen Abstand genau genug einzuhalten, könnten variable Drehzahlen hinderlich sein. Somit könnte man auch begründen, warum sich die Drehzahlen so wenig unterscheiden - möglicherweise ist die Entwicklung von ständig neu angepassten Köpfen sehr teuer. Ist aber nur reine Spekulation..