Partitionierer


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Partitionierer gehören zur Systemsoftware und unterteilen die Festplatte in Partitionen, die man sich wie Kuchenstücke vorstellen kann. Die Partitionierung ist wie die Formatierung für die Verwaltung der Daten notwendig. So muss ein Betriebssystem, das direkt nach dem Einschalten des Computers starten soll, auf einer eigenen Partition liegen. Auch die eigenen Dateien, wie Bilder, Videos, Text-Dokumente, Tabellenkalkulations- und Musik-Dateien, lassen sich in einer extra Partition speichern. Sie sind hier sicherer aufgehoben, als auf der Partition mit dem Betriebssystem. Denn wenn das Betriebssystem neu installiert werden muss oder ein Backup auf die Systempartition geschrieben wird, sind die eigenen Dateien so nicht betroffen, wenn sie auf einer anderen Partition liegen. Weitere Tipps und Informationen geben wir im Folgenden zum Partitionieren unter Windows, Mac OS X und Linux.

 

Partition erstellen und wiederherstellen

Je nachdem mit welcher Systemsoftware die Partitionierung vorgenommen wird, ist Grundlagenwissen mehr oder weniger wichtig. Linux-Nutzer, die zum Beispiel mit dem Terminalprogramm fdisk auf der Kommondozeile arbeiten und die Sektoren für den Beginn und Ende einer Partition manuell eingeben, sollten entsprechendes Wissen mitbringen. Einfacher ist es mit einer grafischen Software wie Partition Manager, PartedMagic oder GParted. Ein Partition Tool erstellt nicht nur Partitionen, sondern verschiebt, vergrößert, verkleinert und löscht diese. In der Regel sind Funktionen zum Formatieren der Partitionen mit verschiedenen Dateisystemen vorhanden. Wurde eine Partition gelöscht, lässt sie sich wiederherstellen, was ebenfalls für die Partitionstabelle gilt. Für diese Aufgabe gibt es zudem die Zusatzsoftware TestDisk für die Kommandozeile.

 

Partitionieren mit Windows

Unter Windows findet die Partitionierung und Formatierung mit der Datenträgerverwaltung statt. Diese Funktion findet sich im Kontextmenü des Startknopfes, dass sich durch Klick auf die rechte Maustaste öffnet, wenn der Mauszeiger über dem Startknopf steht. Das Fenster der Datenträgerverwaltung zeigt alle Datenmedien inklusive CD/DVD an. Bei einer Festplatte sind alle vorhandenen Partitionen zu sehen. Unter Windows werden diese als Volumen bezeichnet und lassen sich sich verkleinern, vergrößern, löschen und aktivieren. Das Vergrößern ist selbstverständlich nur möglich, wenn die Festplatte genügend freien Speicherplatz bis zur angrenzenden Partition hat. Zudem bietet die Datenträgerverwaltung die Formatierung der Partition mit FAT32, NTFS oder exFAT. Eine Formatierung mit FAT32 ist bei maximal 32 Gigabyte große Partitionen möglich. Möchte man eine größere Partition mit FAT32 versehen, ist eine Zusatzsoftware wie die Freeware H2format vom c't magazin nötig. Mit der Software lässt sich selbst eine sehr große Festplatte, Partition, SD-Karte oder ein USB-Stick komplett mit FAT32 formatieren. Aber auch hier gibt es eine Grenze, denn das Dateisystem Fat32 unterstützt maximal 8 Terabyte. In Windows ist ergänzend das Programm Diskpart vorhanden, das auf der Kommandozeile zu bedienen ist und keine grafische Oberfläche bietet. Diskpart kann einen GPT- in einen MBR-Datenträger umwandeln sowie eine EFI- und RAID-5-Partition erstellen. Darüber hinaus sind die Standardfunktionen enthalten, die auch die Datenträgerverwaltung zum Bearbeiten von Partitionen bietet.

 

Mit Linux und Mac OS X partitionieren

Unter Linux gibt es diverse Systemsoftware zum Partitionen. Bekannt sind fdisk, parted und GParted. Alle sind als Free-Software kostenlos und auch auf der Live-DVD Knoppix für Linux-, Mac OS X- und Windows-Rechner enthalten. Durch das Live-System wird die interne Festplatte nicht genutzt, sodass sie sich so komplett partitionieren und formatieren lässt. Bei GParted werden die Partitionen grafisch angezeigt, wobei die Ausführung von Funktionen via Maus über Menüs und Kontextmenüs möglich ist. fdisk sowie parted sind Kommandozeilen-Programme für das Linx-System und bedürfen entsprechend mehr Hintergrundwissen. Unter Ubuntu und Linux-Distributionen mit dem Gnome-Desktop ist zudem das Paket gnome-disk-utility vorhanden, das eine Laufwerksverwaltung bietet. In der deutschsprachigen Ubuntu-Variante heißt die grafische Software "Laufwerke" und erlaubt das Erstellen, Löschen und Bearbeiten von Partitionen. Außerdem kann man mit dem Gnome-Tool ein Laufwerksabbild erstellen und wiederherstellen sowie eine Leistungsprüfung durchführen. Bei Mac OS X ist das Festplattendienstprogramm für die Laufwerksverwaltung zuständig. Das Dienstprogramm für das Apple-System bearbeitet Partitionen, löscht und aktiviert sie. Zudem ist eine Erste Hilfe Tool dabei, um die Festplatte auf Probleme zu prüfen. Eine grafische Übersicht zeigt die Nutzung der Partition an und visualisiert den Platzverbrauch für Apps, Fotos, Audio, Filme und andere Dateien mit je einer eigenen Farbe.

 

USB-Sticks und Festplatten partitionieren

Mit den Partitionierern lässt sich eine interne oder externe Festplatte partitionieren. Andere Datenmedien, wie ein USB-Stick oder eine SD-Karte, sind ebenfalls keine Problem, denn technische Unterschiede werden durch den Controller des Datenträgers ausgeglichen. Man kann somit normale USB-Sticks partitionieren, als wenn es Festplatten wären. Mit grafischen, umfangreichen Partitionierern lässt sich neben dem Partitionieren eine Festplatte gleich formatieren, was ebenso für USB-Stick und SD-Karte gilt.

 

Magnetische Festplatten

Magnetische Festplatten bestehen aus einer oder mehreren, übereinander liegenden magnetischen Scheiben mit je zwei Lese-Schreib-Köpfen, die die Daten berührungslos auslesen oder schreiben. Jeder Lese-Schreib-Kopf befindet sich an einem Arm wie bei einem Plattenspieler und wird von der Plattenmitte zum Rand bewegt. Durch die Drehung der Festplatte kann so jeder Punkt der Scheibe angesteuert werden. Die Bits auf einer magnetischen Festplatte sind auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Jeweils 512*8 Bits bilden einen Sektor, der beim Lesen und Schreiben von Daten komplett gelesen oder geschrieben wird. Um einen Sektor zu finden, muss die Festplatte wissen, auf welcher Scheibe er sich befindet und ob es die Unter- oder Oberseite ist. Der entsprechende Lese-Schreib-Kopf fährt dann über den Kreis, auf dem sich der Sektor befindet und liest oder beschreibt ihn, wenn er durch die Drehung unter dem Lese-Schreib-Kopf entlang läuft. Diese Informationen enthält die Cylinder-Head-Sector-Adressierung (CHS). Einfacher ist die Logische-Block-Adressierung (LBA), bei der die auf der Festplatte enthaltenen Blöcke von 0 beginnend durchnummeriert werden und die Adressierung unabhängig von der Festplatten-Geometrie wird.

 

Solid-State-Disk (SSD)

Solid-State-Disks (SSDs) arbeiten gänzlich anders als magnetische Festplatten und haben keine beweglichen Teile, was sie im Alltag gegenüber Stößen robuster macht. Die Bits sind hier auf NAND-Flash-Chips permanent gespeichert. Zudem wird mit Blöcken gearbeitet, die je 4096 Bytes (8 Sektoren) oder 8192 Bytes (16 Sektoren) groß sind. Ein Block wird immer komplett neu beschrieben und beim Löschen werden 64 oder 128 Blöcke zusammen gelöscht. Dies ist beim Partitionieren zu beachten, wenn die SSD schnell und effizient arbeiten soll. Zudem muss man bei SSDs berücksichtigen, dass sie nicht beliebig oft beschrieben werden können. Aber keine Angst, denn es sind schon sehr, sehr viele Schreibprozesse notwendig, bis eine SSD versagt. Diese können allerdings schnell zusammenkommen, wenn das Dateisystem, das zur Datei-Verwaltung auf eine Partition gebracht wird, Sektoren ständig umstrukturiert. Deswegen muss das Dateisystem SSD-tauglich sein, SSDs erkennen, unnötige Schreibprozesse unterlassen und gegebenenfalls SSD-Funktionen wie Trim unterstützen.

 

Bootloader und Partitionstabelle

Bei Computern mit PC-BIOS ist der erste Sektor der Festplatte für den Master-Boot-Record (MBR) reserviert, der einen Bootloader und die Partitionstabelle enthält. Der Bootloader wird vom BIOS beim Rechnerstart aufgerufen und startet dann das Betriebssystem. Die Partitionstabelle gibt an, wo eine Partition beginnt und endet. Außerdem nennt sie das auf einer Partition verwendete Dateisystem wie zum Beispiel Fat32. Die Partitionstabelle des MBR kann nur vier Einträge aufnehmen. Sollen mehr Partitionen auf der Festplatte liegen, muss eine der vier Partitionen eine erweiterte Partition sein, in der sich dann weitere Partitionen, sogenannte logische Partitionen, bei befinden dürfen. Bei einer SATA-Festplatte sind hier 12 Einträge für Partitionen erlaubt. Bei modernen Computern mit Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) befindet sich auf der Festplatte eine GUID Partition Table (GPT), die 128 Einträge für Partitionen aufnehmen kann. Sie enthält im ersten Sektor einen MBR, der nur vorhanden ist, damit Partitionierer für MBR-Festplatten keinen Schaden anrichten. Hinzu kommen Bereiche für Prüfsummen und Backup, wodurch die GPT inklusive dem MBR 34 Sektoren umfasst.

 

Start-Sektor einer Partition

Die Position, an der die erste Partition auf der magnetischen Festplatte oder SSD beginnen darf, hängt neben der Sektor-, Block- und Lösch-Block-Größe auch vom Platzbedarf für MBR, GPT, Bootloader und Bootmanager ab. Die einstige Orientierung an Zylindergrenzen ist heute nicht mehr üblich. Allerdings dürften Festplatten, auf denen Windows 2000 oder Windows XP installiert ist, noch so partitioniert sein, dass die erste Partition mit dem Sektor 63 an einer Zylindergrenze liegt. Heute beginnt die erste Partition mit dem Sektor 2048, sodass davor 1 Megabyte freier Platz ist. Diese Größe entspricht einer Blockgröße von 16 Sektoren zu je 512 Byte, wenn 128 Blöcke zu einem Lösch-Block zusammengefasst sind. Bei Speicherkarten wie SD-Karten ist der erste Sektor 8192, also 4*2048. Damit sind die Voraussetzung für das Alignment erfüllt, da die erste Partition an einer Lösch-Block-Grenze ausgerichtet wurde. Bei den anderen Partitionen gilt dies analog. Sie müssen bei einem Vielfachen der Lösch-Block-Grenze beginnen und enden. Außerdem bieten 2048 Sektoren am Anfang des Speichermediums genug Platz für den MBR, die GPT, den Bootloader und Bootmanager wie zum Beispiel Grub2, mit dem sich eins der auf der Festplatte installierten Betriebssysteme starten lässt. Die erste Partition darf auch deswegen nicht im ersten Lösch-Block beginnen, weil sonst die Blöcke auf denen der MBR oder die GPT liegen unnötig beschrieben werden. Bei einer SSD bedeutet dies unnötigen Verschleiß und so im schlimmsten Fall den Verlust der Informationen zu den Partitionen, wodurch die Daten auf der SSD nicht mehr gefunden werden. Beginnt die erste Partition nach dem ersten Lösch-Block, werden dessen Blöcke nur selten beschrieben und halten somit länger.

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