SPEICHERMEDIENMaximilian Kerbl

1AHWIL 2016/17

Speichermedien

Inhalt

1 Allgemein...........................................................................................................................21.1 Der interne Speicher...................................................................................................2

1.1.1 Unterteilung in ROM und RAM...........................................................................2- Der ROM-Speicher..................................................................................................2

- Der RAM-Speicher...................................................................................................2

2 Speichermedien.................................................................................................................32.1 Flash-Speicher / Flash-Memory..................................................................................3

2.1.1 Vorteile von Flash-Speicher.................................................................................32.1.2 Nachteile von Flash-Speicher..............................................................................32.1.3 Weiterentwicklung von Flash-Speicher...............................................................32.1.4 Anwendungen von Flash-Speicher......................................................................42.1.5 Flash-Alternativen...............................................................................................4

2.2 Festplatte....................................................................................................................5

2.2.1 Allgemeines.........................................................................................................52.2.1.1 Mechanisches...............................................................................................5

2.2.1.2 Geschwindigkeit...........................................................................................5

2.2.1.3 Anwendung Festplatte: (siehe Mechanisches)........................................5

2.2.2 HDD – Festplatte:................................................................................................62.2.2.1 Technische Funktion:...................................................................................6

2.2.3 SSD – Festplatte:..................................................................................................62.2.3.1 Funktion:......................................................................................................6

2.3 USB-Stick.................................................................................................................... 7

2.3.1 USB-Sticks für Mobilfunk und WLANs.................................................................72.3.1.1 Anwendung..................................................................................................7

2.4 Speicherkarte..............................................................................................................8

2.4.1 Anwendung.........................................................................................................82.5 CD/DVD.......................................................................................................................9

2.5.1 CD (Compact Disc)...............................................................................................92.5.1.1 Anwendung..................................................................................................9

2.5.2 DVD (digital versatile disc)...................................................................................92.5.2.1 Anwendung................................................................................................10

2.6 JBOD......................................................................................................................... 11

2.7 Magnetische Speicher (magnetic storage)...............................................................11

2.7.1 Anwedung.........................................................................................................122.8 MODS (multiplexed optical data storage).................................................................12

Maximilian Reinhard Kerbl 1AHWIL 2016/17 Seite 1 von 13

Speichermedien

1 Allgemein

Eigentlich kann man ein Blattpapier oder eine Wand (wie bei den Steinzeitmenschen), sowie ein Computer als Speichermedium bezeichnen. Jedoch gibt es ziemlich große Unterschiede in Sachen wie zum Beispiel: Speicherplatz und Lebensdauer. In diesem Bericht geht es aber hauptsächlich um computerorientierte Speichermedien. Unter einem Speicher im PC Bereich versteht man allgemein ein Medium, welches zur Aufbewahrung computerlesbarer Daten dient.

1.1 Der interne Speicher

Von einem internen Speicher spricht man, wenn ein Speicher, der in ein Gerät integriert ist, unabhängig von Wechselspeichermedien genutzt werden kann. Der interne Speicher ist ein Halbleiterspeicher.

1.1.1 Unterteilung in ROM und RAM

Grundsätzlich wird der interne Speicher in zwei Gruppen unterschieden. Er besteht aus einem festprogrammierten, und vom Anwender nicht veränderbaren Teil, ROM was (Read Only Memory) bedeutet, und einem frei beschreibbaren, RAM, (Random Access Memory).

- Der ROM-Speicher

Er enthält alle Programmteile, die zur Organisation und Inbetriebnahme des Rechners nötig sind. Das sind die festprogrammierten Teile des Betriebssystems, die der Computer zum Starten benötigt. Der ROM-Chip ist fest programmiert und kann weder verändert noch gelöscht werden, sein Inhalt bleibt auch nach dem Ausschalten des PC bestehen. Auf die Größe des Rom-Speichers hat der Anwender keinen Einfluss. Ältere Rechner kamen mit einem ROM-Speicher von 16kByte aus. Die heutigen Rechner haben des Öfteren einen bis zu 2MByte großen Rom Speicher.

- Der RAM-Speicher

Wenn man von einem Haupt- oder Arbeitsspeicher eines PCs spricht, so ist in der Regel dieser Teil des Speichers gemeint, da nur er einen relevanten Einfluss auf die Schnelligkeit der Arbeitsabläufe hat. Im RAM-Speicher können Programme und Daten von externen Speichern wie z.B.: Disketten eingelesen und anschließend dem Prozessor zur Verarbeitung weitergegeben werden. Er steht dem PC also als Daten- und Programmspeicher zur Verfügung. Im Gegensatz zum ROM-Speicher müssen die Daten auf einem externen Speicher gesichert werden.Je größer der Arbeitsspeicher eines Computers ist, desto schneller kann er arbeiten, weil er die Daten nicht ständig neu einlesen muss.

Maximilian Reinhard Kerbl 1AHWIL 2016/17 Seite 2 von 13

1 Rom Speicher

2 Ram Speicher

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2 Speichermedien

2.1 Flash-Speicher / Flash-Memory

Computer, deren Speicher rein auf Flash-Speicher basieren, sind der Traum eines jeden Software-Entwicklers und Anwenders. Der Computer müsste nie mehr minutenlang beim Starten booten, sondern wäre innerhalb weniger Sekunden sofort betriebsbereit. Genauso schnell wäre er auch ausgeschaltet. Und beim nächsten Start wären die gleichen Programme und Dateien geladen, wie vor dem Ausschalten.Flash-Speicher bzw. Flash-Memory kombiniert die Vorteile von Halbleiterspeicher und Festplatten. Wie jeder andere Halbleiterspeicher kommt Flash-Speicher ohne bewegliche Teile aus. Und die Daten bleiben wie bei einer Festplatte auch nach dem Abschalten der Energieversorgung erhalten.

Beim Flash-Speicher ist die Speicherung von Daten funktionell identisch wie beim EEPROM. Die Daten werden allerdings blockweise in Datenblöcken zu 64, 128, 256, 1.024, ... Byte zugleich gelesen, geschrieben und gelöscht.

2.1.1 Vorteile von Flash-Speicher

Die gespeicherten Daten bleiben auch bei fehlender Versorgungsspannung erhalten.Auf eine Erhaltungsladung kann verzichtet werden. Somit sind auch der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung geringer.Wegen fehlender beweglicher Teile ist Flash geräuschlos, unempfindlich gegen Erschütterungen und magnetische Felder.Im Vergleich zu Festplatten haben Flash-Speicher eine sehr kurze Zugriffszeit.Lese- und Schreibgeschwindigkeit sind über den gesamten Speicherbereich weitestgehend konstant.Die erreichbare Speichergröße ist durch die einfache und platzsparende Anordnung der Speicherzellen nach oben offen.

2.1.2 Nachteile von Flash-Speicher

Der gravierendste Nachteil von Flash-Speicher ist die begrenzte Zahl von Schreib- bzw. Löschvorgängen, die eine Speicherzelle vertragen kann. Typischerweise gehen die Speicherzellen nach 100.000 Zyklen bei Single-Level-Cells 1(SLC), 3.000 Zyklen bei Multi-Level-Cells2 (MLC) und schon nach 1.000 Zyklen bei Triple-Level-Cells 3(TLC) kaputt.Die Zuverlässigkeit von Flash-Speicher leidet auch darunter, weil mit der Zeit die Speicherzellen ihre Ladung verlieren. Je höher die Temperatur und die Ladungsmenge pro Zelle, desto schneller ist das

1 SLC-Speicherzellen sind Speicherzellen, die aus NAND-Flash bestehen und jeweils 1 Bit speichern.2 MCL-Speicherzellen können prinzipiell pro Speicherzelle mehr als 1 Bit speichern.3 TLC-Speicherzellen können 3 Bit pro Speicherzelle speichern.

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3 SSD/Flash Speicher Innen

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der Fall. Bei einem Lesevorgang kann der Zelleninhalt schon gekippt sein. Je feiner die Strukturen werden, desto größer ist die Gefahr. SLC-Flash ist hier die einzige Flash-Technik, die Sicherheit bietet.

2.1.3 Weiterentwicklung von Flash-Speicher

Die Entwicklung bei Flash-Speichermedien geht in Richtung lange Haltbarkeit, kleine Zugriffszeit und hohe Geschwindigkeit. Dabei strebt man an, die Anzahl der Schreib- und Lesefehler auf ein Niveau zu drücken, damit die Haltbarkeit von günstigem MLC-Flash in den Bereich von SLC-Flash rückt.Mögliche Lösungen sind iSLC1 oder eMLC2, bei denen mehrere MLC-Speicherzellen in mehreren Lagen übereinander geschichtet sind. Statt der typisch geplanten Architektur setzt man auf eine vertikale Anordnung. Bei 3D-V-NAND-Chips liegen über 20 Lagen übereinander. Das Stapeln spart Siliziumfläche, weshalb die einzelnen Zellen größer sein dürfen. Auf diese Weise erhöht man die Speicherkapazität, Lebensdauer, Geschwindigkeit und verlängert die Datenhaltung der einzelnen Speicherzellen.Es gibt allerdings auch andere Anforderungen an Flash-Speicher. Der soll möglichst groß und billig sein und bei Leerlauf ausgeschaltet bleiben, bis eine konkrete Anfrage eingeht. Auch die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit steht an zweiter Stelle. Interessant sind solche Flash-Speicher bei Datenarchiven, wo der Anwender bei seinen Zugriffen ein wenig länger warten kann.

2.1.4 Anwendungen von Flash-Speicher

Flash-Speicherchips sind allgegenwärtig. Sie stecken in vielen Geräten des täglichen Gebrauchs. USB-Stick Speicherkarten SSD - Solid State Drive SSHD - Solid-State Hybrid Drives (Hybrid-Festplatten) Handy / Smartphone MP3-Player

Als Backupmedien und zur Archivierung eignen sich Flash-Speicher eher nicht.

2.1.5 Flash-Alternativen

Zwar sucht die Halbleiterindustrie nach Alternativen zu Flash. Doch der Grund, warum man nicht wirklich vorankommt ist, dass 3.000 bzw. 100.000 Speicher- bzw. Löschzyklen für die meisten Anwendungen ausreichend sind. Außerdem wird mit zusätzlichem technischem Aufwand die Anzahl der Zugriffe auf die Speicherzellen verringert.

Maximilian Reinhard Kerbl 1AHWIL 2016/17 Seite 4 von 13

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2.2 Festplatte

2.2.1 Allgemeines

Die Festplatte, ist das wichtigste Speichermedium für Daten auf einem Computer. Auf ihr wird das Betriebssystem gespeichert, das den Computer erst benutzbar macht. Auch die Software, mit der man arbeitet ist auf der Festplatte gespeichert. Festplatten sind relativ schnell und sicher.

2.2.1.1 Mechanisches

Eine Festplatte besteht im Wesentlichen aus mehreren übereinander angeordneten Scheiben. Diese Scheiben sind an einer Spindel befestigt, die von einem Motor angetrieben wird. Ein weiterer Präzisionsmotor bewegt die Arme mit den Schreib-/Leseköpfen über die Plattenoberfläche. Das ganze befindet sich dann in einem luftdicht verschlossenen Gehäuse aus Metall oder Kunststoff.

Es ist wichtig, dass die Motoren zuverlässig und sicher arbeiten, weil sich der Schreib- und Lesekopf sehr dicht über der Plattenoberfläche auf einem Luftkissen befindet. Dieses Luftkissen würde sofort zusammenberechnen, sobald sich die Drehgeschwindigkeit verringert.

2.2.1.2 Geschwindigkeit

Die Übertragungsgeschwindigkeit der Festplatten hat sich in den letzten Jahren deutlich gesteigert. Das führte aber teilweise zu Problemen, denn die Geschwindigkeitssteigerungen wurden durch eine Erhöhung der Taktfrequenz erreicht.Dadurch wurde die Gefahr durch elektrische Störungen größer. Deshalb ist die maximale IDE-Kabellänge4 von fast einem Meter auf maximal 45 cm geschrumpft. Die reale Datenübertragungsrate hängt jedoch viel mehr davon ab, wie schnell die Scheiben rotieren und wie dicht die Daten auf ihnen gepackt sind. Neben der reinen Datenübertragungsrate ist die durchschnittliche Zugriffszeit ein weiteres Kriterium für die Geschwindigkeit einer Festplatte. Sie setzt sich zusammen aus der Zeit, die die Platte braucht, bis die richtige Stelle beim Lesekopf angekommen ist und der Zeit, die der Lesekopf benötigt, um zur richtigen Spur auf der Platte zu gelangen.

2.2.1.3 Anwendung PC Laptop Notebook

4 Ist die Länge eines 40-Pin-Parallelkabels, welches zwischen PC und Speichergeräte verwendet wird.

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4 Festplatte Aufbau

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2.2.2 HDD – Festplatte:

Festplattenlaufwerke, Hard Disk Drive (HDD), sind Laufwerke mit einer oder mehreren nicht wechselbaren Festplatten. Die Laufwerke sind verkapselt damit die Festplatten mit ihren empfindlichen magnetisierbaren Oberflächen, der Festplattenarm und die darauf montierten Schreib-/Leseköpfe gegen Staub und Berührung geschützt sind. Durch das staubsichere, luftdicht versiegelte Festplattengehäuse ist sichergestellt, dass weder Verunreinigungen noch Feuchtigkeit die Funktionsweise des Festplattenlaufwerks beeinträchtigen.Diese vollständig gekapselte Bauweise wurde in den 70er Jahren von IBM entwickelt und nach dem englischen Produktionsstandort Winchester als Winchester-Laufwerk bezeichnet. Das erste Winchester-Laufwerk hatte eine Speicherkapazität von 30 Megabyte (MB). Moderne Harddisks erreichen Speicherkapazitäten im hohen einstelligen Terabyte-Bereich (TB).

2.2.2.1 Technische Funktion:

Hat ein Festplattenlaufwerk mehrere Festplatten, dann sind diese konzentrisch auf einer Achse übereinander angeordnet und werden gleichzeitig von einem Motor angetrieben. Auch die Bewegung des Festplattenarms mit den Schreib-/Leseköpfen erfolgt für alle beschichteten Oberflächen synchron, da alle Schreib-/Leseköpfe über den Zugriffsarm fest miteinander verbunden sind. Ein Tauchspulensystem mit Lageregelung sorgt für die Steuerung des Zugriffsarms und der damit verbundenen präzisen Positionierung der Schreib-/Leseköpfe.

2.2.3 SSD – Festplatte:

Die Abkürzung SSD steht sowohl für „Solid-State-Drive“ als auch für „Solid-State-Disc“. Im deutschen kann man diese Begriffe am ehesten frei mit „Halbleiterlaufwerk“ übersetzen. Irreführend am Name „Solid State Drive“ ist jedoch der Begriff „Drive“ (auf Deutsch: Laufwerk), da eine SSD keine beweglichen Teile besitzt und so eigentlich kein Laufwerk, dass ein gewisses Medium zum Laufen bringt, ist. Da SSDs aber immer häufiger neben oder als HDD-Festplatten Ersatz zum Einsatz kommen, ist der Begriff „Drive“ im Namen „Solid-State-Drive“ durchaus beabsichtigt.

SSD Festplatten speichern anders als Hard-Disk-Drive (HDD) Festplatten die Daten nicht auf magnetische Scheiben sondern auf den integrierten Flash Speicher des Solid State Drive. Aus diesem Grund kann eine SSD die Daten viel schneller lesen, als auch schreiben und ist somit deutlich schneller als eine HDD Festplatte. Neben Solid-State-Drives nutzen auch noch andere Geräte wie z.B. USB-Sticks und SD Speicherkarten auch eine Form des Flash Speichers als Speichermedium, jedoch kommen diese nicht annähernd an die Geschwindigkeit einer guten SSD Festplatte beim Lesen und Schreiben heran.

2.2.3.1 Funktion:

Bild (siehe Flash Speicher)

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5 HDD Festplatte Innen

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Eine SSD Festplatte nutzt den Speicher effizienter als dies HDD-Festplatten tun. Solid-State-Drives lesen und schreiben häufig benötigte Daten in den Cache5, um diese Dateien deutlicher schneller wiederzufinden und aufzurufen. Ebenfalls sorgen SSD Festplatten im Gegensatz zu HDD-Festplatten dafür, dass nicht mehr benötigte und gelöschte Daten auch tatsächlich gelöscht und bereinigt werden und nicht wie bei Hard-Disk-Drives (HDD Festplatten) nur genullt und überschrieben werden. Durch dieses Verfahren ist es aber nur verständlich, dass eine SSD Festplatte oftmals mehr Strom als eine normale HDD-Festplatte verbraucht, was man aber durch den Leistungsgewinn auch verschmerzen kann

2.3 USB-Stick

USB-Sticks sind Flash Speicher mit einer USB-Schnittstelle. Diese kompakten Funktionseinheiten werden für die Speicherung von Daten, Audio- und Videodateien eingesetzt und haben Speicherkapazitäten von bis zu zehn und mehr Gigabyte.

Zum Datentransfer, der über die USB-Schnittstelle erfolgt, müssen die USB-Sticks lediglich in die USB-Buchse eingesteckt werden. Das Betriebssystem erkennt daraufhin den neu installierten Speicher, den es als Ordner im Windows Explorer anzeigt. USB-Sticks haben verschiedene herstellerspezifische Funktionen und Anzeigeeinrichtungen. So kann beispielsweise eine Leuchtdiode die Batterieladung oder die Speicherfunktion anzeigen. Als Dateisystem benutzten USB-Sticks Extended File Allocation Table (exFAT) mit einem 64-Bit-Adressraum.

USB-Speicher können ein potentielles Sicherheitsrisiko darstellen, da über sie sowohl sensible Daten aus den Unternehmen mitgenommen, andere unkontrolliert in das Unternehmensnetz eingespeist werden können. Aus diesem Grund gibt es spezielle Ausführungen mit Fingerabdruckscanner und Verschlüsselung, damit im Falle eines Verlustes der Finder nicht über die sensitiven Daten verfügen kann. Darüber hinaus gibt es auch verschiedene Software-Lösungen, mit denen der Administrator über ein zentrales Management den Datenfluss auf den Clients feststellen kann.

2.3.1 USB-Sticks für Mobilfunk und WLANs.

Die Einsatzmöglichkeiten von USB-Sticks gehen über den der Speicher hinaus. Es gibt WLAN-Sticks und Sticks für Mobilfunknetze wie den UMTS-Stick, der auch als Surfstick bezeichnet wird und High Speed Packet Access (HSPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) und High Speed Down link Packet Access (HSDPA) unterstützt. Des Weiteren gibt es Sticks für den Fernsehempfang von terrestrischem Digital-TV und DVB-T. Mit einem UMTS-Stick kann man sich überall dort über UMTS in das Internet einwählen, wo die Datenrate von Asymmetic Digital Subscriber Line (ADSL) zu gering ist oder wo kein Hotspot für WLAN zur Verfügung steht.

2.3.1.1 Anwendung

Sehr kleiner, mobiler, handlicher und federleichter Datenträger

5 Pufferspeicher eines Computers

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5 USB Stick zur Speicherung von Daten

6 USB Stick für WLAN Verbindung

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2.4 Speicherkarte

Speicherkarten sind Chipkarten ohne eigene Prozessorleistung. Sie haben einen Festwertspeicher (ROM) für das Betriebssystem sowie ein Memory, meist ein EEPROM, und eine Adress- und Sicherheitslogik.Solche Speicherkarten sind für spezielle Anwendungen konzipiert und haben gegenüber einer Smartcard6 eine eingeschränkte Funktionalität, sind daher auch wesentlich preiswerter herzustellen. Typische Beispiele für solche Speicherkarten sind die Versichertenkarten der Krankenkassen, Einkaufskarten von Handelsketten, Telefonkarten, Clubkarten usw.

Als Speicherkarten werden auch kleine Speichererweiterungskarten bezeichnet, die einen Schreib- und Lesespeicher haben. Sie dienen in Laptops, Notebooks, Handhelds, MP3-Playern, Digitalkameras und Camcordern zur Speicherung von Bild- oder Musikdateien.

Speicherkarten werden in den Peripheriegeräten, in denen sie eingesetzt sind, ausgelesen. Es gibt aber auch eigenständige Flash-Kartenleser, die die Daten wesentlich schneller transferieren und die nicht formatgebunden sind, also mehrere Flash-Speicherformate unterstützen. Als Dateisystem benutzten Speicherkarten FAT32 und vor allem Extended File Allocation Table (exFAT) mit einem 64-Bit-Adressraum.

2.4.1 Anwendung

Industrie (Fertigungstechnick) Computerspiele

6 Smartcards sind kontaktbehaftete Plastikkarten mit eigenem Prozessor und Magnetstreifen

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7 Speicherkarte

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2.5 CD/DVD

8 CD/DVD Pits und Lands Vergleich

2.5.1 CD (Compact Disc)

Der Begriff Compact Disc (CD) beschreibt mehrere Produkte, die alle auf einer 12 cm großen silberglänzenden Scheibe basieren, mit Constant Linear Velocity (CLV) von einem optischen Lasersystem beschrieben und gelesen werden. Compact Discs (CD) speichern die Daten auf einer spiralförmig von innen nach außen verlaufenden Rille, der Groove. In die Groove, die sich in einem organischen Farbstoff, dem Dye, befindet, werden die Daten als Pits und Lands in Form von unterschiedlich langen Löchern eingebrannt. Das Einbrennen übernimmt ein Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm.

Die Speicherkapazität einer Standard-CD beträgt 654 MB. Der mit Informationen beschreibbare Durchmesser, der Maximum Information Diameter (MID), darf maximal 116 mm betragen.Im Kleinformat als Mini-CD hat die Compact Disc einen Durchmesser von 8 cm.

Bei den CDs gibt es verschiedene Formate die nur lesbar sind, andere die einmal beschreibbar sind und wieder andere die vielfach beschreibbar und löschbar sind. An CD-Varianten sind u.a. zu nennen, die CD-ROM, CD-DA, CD-I, CD-PROM, CD-EPROM und CD-ROM/XA. Neben den beschreibbaren, bei denen die Pits und Lands in das Dye eingebrannt werden, gibt es noch die vorbespielten, wie die Audio-CD, Video-CD oder CD-ROM. Bei den vorbespielten werden die Markierungen nicht in den organischen Farbstoff geschrieben, sondern direkt auf das Polycarbonat des Trägermaterials.

Was die Lebensdauerangaben der Compact Disc betrifft, so hieß es in den 90er Jahren, dass diese unbegrenzt sei, zwischenzeitlich wurden die Lebensdauerangaben immer weiter nach unten revidiert und liegen bei ca. 10 Jahren.

2.5.1.1 Anwendung

Die häufigste Anwendung ist zweifelsohne der klassische Tonträger, sie können aber auch als Video-Speicher benutzt werden.

2.5.2 DVD (digital versatile disc)

DVD steht für Digital Versatile Disc, was auf die Vielseitigkeit hinweist. Die DVD soll sowohl herkömmliche Compact Discs (CD), aber auch Videobänder als Speichermedium ablösen. Diese silberglänzende, 12 cm, als Mini-DVD auch 8 cm Durchmesser große Plastikscheibe entspricht in ihrem Aussehen und in den Abmessungen der Compact Disc, zu der sie auch abwärtskompatibel ist. Sie hat allerdings eine wesentlich höhere Speicherkapazität, die bis zu 17 GB groß sein kann. Das

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hängt einerseits mit dem doppelseitigen Aufbau und der Schichtstruktur zusammen, aber auch mit der höheren Speicherdichte, die auf die kürzere Wellenlänge des Rotlichtlasers zurückzuführen ist.

Eine DVD kann ein- oder doppelseitig und mit einer oder zwei Aufzeichnungsschichten ausgestattet sein. Eine doppelseitige DVD besteht aus zwei aufeinander geklebten Halbdisks von 0,6 mm Dicke, die auf beiden Seiten Speicheroberflächen haben. Jede Speicheroberfläche kann wiederum aus zwei Speicherschichten bestehen. Es stehen also mehrere unterschiedliche DVD-Typen mit unterschiedlichen Speicherkapazitäten zur Verfügung, wobei die Typenbezeichnung die Speicherkapazität enthält: DVD-5 mit 4,7 GB, DVD-9 mit 8,5 GB, DVD-10 mit 9,4 und DVD-18 mit 17 GB. Bei den kleineren DVDs, den Mini-DVDs, gibt es die DVD-1, die DVD-2, die DVD-3 und die DVD-4.Eine weitere Erhöhung der Speicherkapazität wird durch den Einsatz eines kurzwelligen roten Lasers mit 650 nm (635 nm) Wellenlänge und einer numerischen Apertur (NA) der Linse von 0,6 erzielt. Im Unterschied zur Compact Disc wird mit dem kurzwelligeren Laserlicht eine geringste Pitgröße von nur 0,4 µm gebrannt, was sich in einem Spurabstand von nur 0,74 µm auswirkt.

Die Datenspeicherung erfolgt, wie bei der CD, in spiralförmigen Spuren von innen nach außen, wobei die Daten in dem Wechsel zwischen Pits und Lands in der Dye, einem organischen Farbstoff, gespeichert sind. Je nach DVD-Typ erfolgt die Datenspeicherung auf einer oder beiden Seiten sowie in einer oder beiden Speicherschichten. Da die jeweils obere Speicherschicht halbdurchlässig ist, können beide übereinander liegenden Schichten einer Speicheroberfläche mit einer Laseroptik abgetastet werden, und zwar abhängig davon, auf welche Schicht der Laser fokussiert ist. Dieses Verfahren des Wechselvorgangs zwischen den beiden Schichten wird als Phase-Change-Verfahren bezeichnet. Die Unterschiede zur Compact Disc:

Wie bei der Compact Disc gibt es bei der DVD verschiedene Formate, die nur lesbar sind, andere, die einmal beschreibbar sind, und wieder andere, die vielfach beschreibbar und wiederbeschreibbar sind. Die bekanntesten Formate sind die Nur-Lese-Varianten DVD-Video, DVD-Audio und DVD-ROM und die Schreibversionen DVD-R, DVD-RW, DVD+RW und DVD-RAM.

Was die Lebensdauerangaben der DVD betrifft, so hieß es in den 90er Jahren, dass diese unbegrenzt sei, zwischenzeitlich wurden die Lebensdauerangaben immer weiter nach unten revidiert und liegen bei ca. 10 bis 15 Jahren. Da die Hersteller keine zuverlässigen Aussagen machen wie lange DVDs zuverlässig Daten speichern können, ist dieses Medium für Archivierungen weniger geeignet.

2.5.2.1 Anwendung

Die häufigste Anwendung ist der allbekannte Filmdatenträger. Kann jedoch auch als Audio-Speicher verwendet werden.

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2.6 JBOD

9 JBOD System

JBOD (just a bunch of disks)

Just a Bunch Of Disks (JBOD) kennzeichnet controllerlose Disk-Arrays bzw. Disk-Subsysteme. Ein JBOD hat keinen Controller und besteht lediglich aus einem Gehäuse, in dem sich mehrere Festplattenlaufwerke befinden; normalerweise zwischen 6 und 16. Die Festplattenlaufwerke arbeiten unabhängig voneinander, haben jeweils eine eigene Adresse und werden vom Server einzeln über Small Computer System Interface (SCSI), Integrated Drive Electronics (IDE) oder Enchanced Integrated Drive Electronics (EIDE) angesteuert. Der Vorteil eines JBOD gegenüber einzelnen Laufwerken liegt in der besseren Handhabung und der kompakten Bauweise.

JBOD-Systeme verfügen über schnelle Zugriffszeiten und sind preiswerter als RAID-Systeme, Redundant Array of Inexpensive Disks (RAID). Es gibt mehrere Möglichkeiten die JBOD-Systeme mit RAID-Funktionalitäten aufzurüsten, ohne dabei einen RAID-Controller einzusetzen. So kann der RAID-Level 0 durch entsprechende Software erreicht werden. Höhere RAID-Levels sind durch Hardware-Ergänzungen erzielbar. Mit JBOD-Systemen können Massenspeicher mit einer Speicherkapazität von mehreren Terabyte (TB) aufgebaut werden.

2.7 Magnetische Speicher (magnetic storage)

Magnetische Speicher basieren auf der Magnetisierung von Metallverbindungen, deren Hysterese7 stabile Zustände gewährleistet. Es gibt zwei Gruppen von magnetischen Speichern: den permanenten, nichtflüchtigen Speicher und den flüchtigen Speicher.

Der Permanentspeicher basiert auf Ferrit und Eisenoxiden. Die Datenworte werden durch Induktion aufgebracht und können überschrieben werden. Beim Permanentspeicher bleiben die Daten auch dann erhalten, wenn der Speicher von der Versorgungsspannung getrennt ist.

Die zweite Gruppe, die flüchtigen Speicher, basieren auf Magnetfeldern, die ständig aufrechterhalten werden müssen. Bei Abschalten der Versorgungsspannung verlieren die flüchtigen Speicher den gespeicherten Inhalt. Zu dieser Gruppe gehören die Blasenspeicher.

7 Bezeichnet das Bestehenbleiben einer Wirkung, nachdem die verursachende Kraft aufhört.

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10 Funktion vom Magnetische Speicher

Speichermedien

Dem Prinzip nach werden bei der magnetischen Speicherung die magnetisierbaren Speicherelemente, die Ferrite oder Eisenoxd-Partikel, durch Induktion magnetisch beeinflusst. Diese Induktion kann wie beim Kernspeicher durch Schreib-/Lesedrähte erfolgen, die durch kleinste Ferritperlen geführt werden, oder durch einen Schreib-/Lesekopf wie bei den Disketten, Magnetbändern, Festplatten usw. Das magnetische Material wird bei der Magnetisierung mit definierter Geschwindigkeit an den Schreib-/Leseköpfen vorbei geführt. Dabei werden die Daten beim Schreiben nach bestimmten Aufzeichnungsverfahren in vorgegebenen Spuren aufgezeichnet. Beim Lesen erfolgt die Induktion in umgekehrter Richtung: die magnetisierten Partikel erzeugen in den Leseköpfen eine kleine Induktionsspannung, die im Leseverstärker verstärkt und aufbereitet wird.

2.7.1 Anwedung

Magnetbändern Magnetbandkassetten Magnetdisketten Magnetplatten

Magnetkarten Magnettrommeln Magnetetiketten

2.8 MODS (multiplexed optical data storage)

Die MODS-Disk (Multiplexed Optical Data Storage) soll in nicht allzu ferner Zukunft die Blu-Ray-Disc und die HD-DVD ablösen. Mit der MODS, die die Größe einer DVD oder D-ROM hat, sollen Speicherkapazitäten von bis zu 1 TB erreicht werden. Vom Prinzip her werden bei der MODS genauso wie bei einer DVD die gespeicherten Daten mit einem Laser abgetastet.

Der wesentliche Unterschied, der zu der enormen Speicherkapazität führt, liegt darin, dass die MODS mit asymmetrischen Pits und Lands arbeitet, die das Laserlicht in unterschiedlichen Winkeln reflektieren. Insgesamt können bei diesem Verfahren 332 unterschiedliche Reflektionswinkel unterschieden werden. Die Speicherkapazität ist dadurch etwa zehnmal höher als die der Blu-Ray-Disc und beträgt pro Layer 250 GB. Bei beidseitiger, doppelschichtiger Speicherung erhält man die Speicherkapazität von 1 Terabyte (TB).

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