speicherchips-technologien

Transcription

2009
Hochschule RheinMain
UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
Fachseminar
Autor: Viktor Diele
Prof. Dr. Karl Otto Linn
[SPEICHERCHIPS-TECHNOLOGIEN]
[SPEICHERCHIPS-TECHNOLOGIEN] 1. Oktober 2009
Viktor Diele
Inhaltsverzeichnis
1
ERKLÄRUNG ........................................................................................................................................................ 4
2
MOTIVATION....................................................................................................................................................... 4
3
EINLEITUNG......................................................................................................................................................... 4
4
SPEICHERCHIPS-TECHNOLOGIEN ................................................................................................................ 6
4.1
Flüchtiger Speicher ........................................................................................................................................................ 6
4.1.1 SRAM ................................................................................................................................................................................. 6
4.1.1.1
Asynchrones SRAM (ASRAM) .................................................................................................................................... 6
4.1.1.2
Synchrones SRAM (SSRAM) ...................................................................................................................................... 6
4.1.2 DRAM ................................................................................................................................................................................ 6
4.1.2.1
Asynchrones DRAM (ADRAM) .................................................................................................................................. 7
4.1.2.1.1 EDO-RAM ............................................................................................................................................................. 7
4.1.2.2
Synchrones DRAM (SDRAM) ..................................................................................................................................... 8
4.1.2.2.1 SDRAM ................................................................................................................................................................. 8
4.1.2.2.2 DDR-SDRAM ........................................................................................................................................................ 9
4.1.2.2.3 DDR2-SDRAM .................................................................................................................................................... 11
4.1.2.2.4 DDR3-SDRAM .................................................................................................................................................... 12
4.2
Nichtflüchtiger Speicher............................................................................................................................................... 13
4.2.1 ROM................................................................................................................................................................................. 13
4.2.1.1
MROM .................................................................................................................................................................... 13
4.2.1.2
PROM ...................................................................................................................................................................... 14
4.2.1.2.1 Erasable Programmable ROM ........................................................................................................................... 14
4.2.2 FLASH ............................................................................................................................................................................... 16
4.2.2.1
NOR ......................................................................................................................................................................... 16
4.2.2.1.1 Single Level Cell ................................................................................................................................................. 16
4.2.2.1.2 Multi-Level Cell .................................................................................................................................................. 16
4.2.2.2
NAND ...................................................................................................................................................................... 17
4.2.2.2.1 Single Level Cell ................................................................................................................................................. 17
4.2.2.2.2 Multi Level Cell .................................................................................................................................................. 17
5
SCHLUSSFOLGERUNG ..................................................................................................................................... 30
6
LITERATURVERZEICHNIS ............................................................................................................................. 31
7
STICHWORTVERZEICHNIS............................................................................................................................ 32
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Viktor Diele
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Samsung Speicherchips ............................................................................................................................... 6
Abbildung 2: PROM Chip ................................................................................................................................................. 14
Abbildung 3: Ultra Violet EPROM ................................................................................................................................... 15
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Spezifikation EDO-RAM .................................................................................................................................... 7
Tabelle 2: Spezifikation SDR-SDRAM ................................................................................................................................ 8
Tabelle 3: Spezifikation DDR1-SDRAM ............................................................................................................................ 10
Tabelle 4:Spezifikation DDR2-SDRAM ............................................................................................................................. 11
Tabelle 5: Spezifikation DDR3-SDRAM ............................................................................................................................ 12
Tabelle 6: Spezifikation MMC (MultiMedia Card)........................................................................................................... 18
Tabelle 7: Spezifikation CF (Compact Flash Card) ........................................................................................................... 19
Tabelle 8: Spezifikation M2 (Memory Stick Micro) ......................................................................................................... 20
Tabelle 9: Spezifikation MS Pro Duo (Memory Stick Pro Duo) ....................................................................................... 21
Tabelle 10: Spezifikation MS Pro-HG Duo HX (Memory Stick Pro-HG Duo HX) .............................................................. 21
Tabelle 11: Spezifikation MS Duo (Memory Stick Duo) .................................................................................................. 22
Tabelle 12: Spezifikation microSD HC (micro Secure Digital High Capacity Memory Card) ........................................... 23
Tabelle 13: Spezifikation SDHC (Secure Digital High Capacity Memory Card) ................................................................ 24
Tabelle 14: Spezifikation SD XC (Secure Digital Extendet Capacity Memory Card) ........................................................ 25
Tabelle 15: Spezifikation xD Picture Card ....................................................................................................................... 26
Tabelle 16: Spezifikation USB Stick (Universal Serial Bus Stick) ...................................................................................... 27
Tabelle 17: Spezifikation SSD (Solid State Drive) ............................................................................................................ 29
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Viktor Diele
1
Erklärung
Ich versichere hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit in allen Teilen selbständig angefertigt habe.
Die Stellen, die wörtlich oder dem Sinn nach der Literatur oder anderen Quellen entnommen sind, habe ich in der
für wissenschaftliche Arbeiten üblichen Form als Entlehnung kenntlich gemacht.
Ort, Datum
2
Unterschrift
Motivation
Als Vorbereitung auf die Bachelor Thesis wird in Rahmen der Lehrveranstaltung „Fachseminar“ an der FHWiesbaden eine wissenschaftliche Ausarbeitung mit anschließender Präsentation über das ausgearbeitete
Thema durchgeführt. Um den höchstmöglichsten Lernerfolg zu erzielen, werde ich versuchen das erlernte
aus dem Seminar umzusetzen. Für die Ausarbeitung konnten eigene Vorschläge eingebracht oder aus einer
Liste von 10 verschiedenen Themengebieten eine Wahl getroffen werden. Aus eigenem Interesse habe ich
mich für die Thematik der Speicherchips-Technologien entschieden. Da inzwischen so ziemlich in jedem
Elektrogerät heut zu Tage zum Speichern bzw. lesen von Informationen Speicherchips verschiedener Art
verwendet werden und ich selbst viele dieser Elektronische-Geräte nutze, war dies eine gute Chance mich
tiefer in diesen Sachverhalt einzuarbeiten.
3
Einleitung
Aufgrund der immer wachsenden Verbreitung der Elektronischen-Geräten und der damit verbundenen
Verbreitung hierfür benötigten Speicherchips-Technologien, wird es immer wichtiger sich mit den betreffenden
Geräten und hierfür benötigten verschiedenen Speicherchips auseinanderzusetzten.
Da diese Speicherchips in ihrer Eigenschaft unterscheiden je nach dem wo diese eingesetzt werden, ist es
essentiell bei den verfügbaren Technologien auf die Unterschiede zu achten. Wegen des umfangreichen
Themengebiets habe ich mich entschlossen meine Ausarbeitung so ziemlich alle Speicherchips-Technologien zu
behandeln aber nicht zu detailliert im einzeln einzugehen, sondern Vorteile/ Nachteile, Einsatzgebiete und die
besonderen Eigenschaften dieser Technologie als eine Art Übersicht zu erläutern.
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4 Abstract
Due to the ever increasing use of electronic devices and the associated proliferation required for this memory
technologies, it is increasingly important with the relevant equipment required for this deal and to put different
memory chips. Since these memory chips in their capacity differ depending on where they are used, it is essential
to pay attention to the available technologies for the differences. Because of the extensive subject area I decided
to pretty much all my development-memory technology to treat but not to respond in detail separately, but
discuss advantages / disadvantages, applications and the special characteristics of this technology as a kind of
overview.
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Viktor Diele
5
Speicherchips-Technologien
5.1
Flüchtiger Speicher
Die gängigsten flüchtigen Speicherchips werden hauptsächlich in Computern eingesetzt und werden
„flüchtig“ (auch: volatil) genannt, das heißt, die gespeicherten Daten gehen nach Trennung der
Stromzufuhr verloren.
5.1.1
SRAM
Static Random Accesss Memory (deutsch: statisches RAM, Abkürzung:
SRAM) bezeichnet einen elektronischen Speichertyp. Sein Inhalt ist
flüchtig, das heißt, die gespeicherte Information geht auch hier bei
Trennung der Stromzufuhr verloren. Beim Static Random Access
Memory bleibt der Dateninhalt im statischen RAM bei Anliegen der
Betriebsspannung beliebig lange gespeichert, wovon sich auch die
Bezeichnung dieses Speichertyps ableiten lässt. SRAMs finden als
schneller Speicher mit vergleichsweise kleiner Datenkapazität überall
dort Anwendung, wo der Dateninhalt schnell im Zugriff sein muss, wie
beispielsweise in Prozessoren als Cache und aber auch auf digitalen ICs.
Abbildung 1: Samsung Speicherchips
5.1.2
5.1.1.1
Asynchrones SRAM (ASRAM)
ASRAMs stellen die einfachste Form der Cache-Bausteine dar. Sie arbeiten ohne
vorgegebenen Systemtakt. In heutigen Computer wird ASRAM als Level 2 Cache eingesetzt.
Sind meist langsamere Low-Power SRAMs die in kleineren Mikrocontroller eingesetzt
werden.
5.1.1.2
Synchrones SRAM (SSRAM)
SSRAMs entsprechen in ihrer Arbeitsweise den zuvor beschriebenen asynchronen SRAMs. Sie
unterscheiden sich von den asynchronen nur dadurch, dass sie mit einem zur CPU
synchronen Takt arbeiten. Dadurch werden bestimmte Verzögerungen verhindert, die bei
asynchronen SRAMs auftreten.
DRAM
Dynamic Random Access Memory (DRAM), bezeichnet eine Technologie für einen elektronischen
Speicherbaustein mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory, RAM). Diese Technologie wird
hauptsächliche eingesetzt in Computern aber auch in anderen elektronischen Geräten wie zum
Beispiel Druckern und anderen Peripherie. Der Aufbau einer einzelnen DRAM-Speicherzelle ist sehr
einfach, sie besteht nur aus einem Kondensator und einem Transistor. Der hier in Schaltkreise
eingesetzte Kondensator ist ein speicherndes Element, der entweder geladen oder entladen ist. Über
einen Schalttransistor wird er entweder ausgelesen oder mit neuem Inhalt beschrieben.
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5.1.2.1
Asynchrones DRAM (ADRAM)
Bei Asynchrone DRAM Baustein erfolgt die Ansteuerung asynchron ohne Takt. Bei der
asynchronen Variante sind die Daten erst nach einer bestimmten, bausteinabhängigen
Laufzeit da bzw. werden geschrieben. Vor allem diese materialabhängigen, zeitlichen
Parameter weisen Exemplarsteuerungen auf und sind von verschiedenen Einflüssen
abhängig, aus diesem Grund ist bei asynchronen Speichern der maximale Durchsatz stärker
als bei synchronen Speicheransteuerungen limitiert.
5.1.2.1.1
EDO-RAM
Der EDO-RAM (Extended Data Output RAM) ist ein Halbleiterspeicher und gehört zur
Gruppe der DRAMs. EDO-RAM gibt es wie in der Tabelle1 abgebildet die Zugriffszeiten
von 70 ns, 60 ns und 50 ns. Die Versionen mit maximal 32 MB Kapazität haben die
weiteste Verbreitung gefunden, wohingegen Versionen ab 64 MB Kapazität sich gehäuft
als inkompatibel zu den marktüblichen Mainboards erwiesen haben. Die später
Eingeführten 128 MB Module konnten wegen der damals schon vorhandenen Dominanz
von SDRAM nicht mehr in großen Stückzahlen verkauft werden.
Tabelle 1: Spezifikation EDO-RAM
Chip
physikalische
Taktfrequenz
Zugriffszeit
16 MB
66 MHz
70 ns
32 MB
66 MHz
60 ns
64 MB
66 MHz
60 ns
128 MB
66 MHz
50 ns
syiok.com
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5.1.2.2
Synchrones DRAM (SDRAM)
Fast alle Hersteller von DRAMs haben sich auf die Entwicklung und Produktion von SDRAMs
geeinigt. Als SDRAMs bezeichnet man synchrone DRAMs. Das Besondere ist, dass sich alle
Signale auf ein Taktsignal beziehen.
5.1.2.2.1
SDRAM
SDRAM ist die Abkürzung für „Synchronous Dynamic Random Access Memory“, diese
Art des Arbeitsspeichers wurde auch in Computern und Drucker verwendet. SDRAM ist
eine getaktete DRAM-Technologie, der Takt wird durch den Systembus vorgegeben, oft
wurde auch durch einen separaten, am Systembus angeschlossenen Speicherbus dies
realisiert. Die Taktung erfolgt über die Verwendung von Registern für Adresseingänge,
Steuerinformationen sowie die Ein-/Ausgabedaten, indem Wertänderungen in den
Registern nur mit den Taktflanken durchgeführt werden. Man spricht auch von DDRSDRAM (Double Data Rate SDRAM), wenn Wertänderungen sowohl bei positiven wie
auch bei negativen Taktflanken möglich sind. Zudem können Register Puffer- und
Pipelining-Techniken genutzt werden, so dass sich insgesamt ein deutlicher Zeitgewinn
ergibt. SDRAM ist etwa doppelt so schnell wie EDO-DRAM und wird dabei mit 3,3 Volt
betrieben. Die genauen Spezifikationen können in Tabelle2 entnommen werden.
Tabelle 2: Spezifikation SDR-SDRAM
Chip
physikalische
Taktfrequenz
Zugriffszeit
PC-66
66 MHz
10 ns
PC-100
100 MHz
8 ns
PC-133
133 MHz
7,5 ns
PC150/166
150/160 MHz
<7 ns
Übertragungsrate pro
Modul
0,5 GByte/s
0,75 GByte/s
0,99 GByte/s
microlanbh.com
1,12-1,24 GByte/s
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5.1.2.2.2
DDR-SDRAM
DDR-SDRAM („Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory“) ist
ein Typ von Random Access Memory (RAM). Verwendet werden diese hauptsächlich für
Speichermodule des DIMM- bzw. SO-DIMM-Standards als Arbeitsspeicher in PCs und
Laptops. Während die zuvor beschriebene SDRAM-Module bei einem Takt von 133 MHz
eine Datenübertragungsrate von 1,06 GB/s bieten, arbeiten Module mit DDR-SDRAM
nahezu mit der doppelten Datenrate. Möglich wird das durch einen relativ simplen
Trick: Sowohl bei der auf- als auch bei der absteigenden Flanke des Taktsignals wird ein
Datenbit übertragen, anstatt wie bisher nur bei der aufsteigenden. Damit dieses
Verfahren zu einer Beschleunigung führt, muss die Anzahl zusammenhängend
angeforderter Daten immer gleich oder größer als die doppelte Busbreite sein. Der DDRSDRAM ist im Vergleich zu einfachem SDRAM bei gleichem Takt nicht exakt doppelt so
schnell, liegt an der zuvor beschriebenen Problematik die Daten exakt gleich oder
größer als doppelte Busbreite zu partitionieren. Ein weiterer Grund ist, dass Adress- und
Steuersignale im Gegensatz zu den Datensignalen nur mit einer Taktflanke gegeben
werden. DDR-RAM arbeitet mit physikalischer Taktfrequenz von 100 MHz bis 200 MHz
wie dies in Tabelle 3 abgebildet ist, um die den effektiven Takt errechnen zu können,
muss der Physikalische Takt als Beispiel genommen DDR-200 Chip der mit der 100 MHz
getaktert ist, mit zweifach-Prefetch multipliziert werden dies führt zu 200 MHz
effektiver Takt. Zweifach-Prefetch kommt zu Stande, da wir ja jetzt jeweils bei auf- und
bei absteigende einen Datenbit übertragen können, muss wie zuvor beschrieben der
effektive Takt errechnet werden. Die Übertragungsrate bzw. PC-XXXX errechnet sich
folgender maßen: Übertragungsrate pro Modul = (2 Datenbit (zweifach-Prefetch) ×
Speichertakt × Busbreite)/8bit und entspricht der Datenrate in MB/s. Die Busbreite
beträgt bei DDR1-3-DRAM 64 Bit. Beispiel: DDR-200 Übertragungsrate pro Modul = (2 x
100 MHz x 64 bit) / 8 bit = 1,6 GB/s.
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Tabelle 3: Spezifikation DDR1-SDRAM
physikalische
Taktfrequenz
Modul
Chip
Effektiver
Takt
Übertragungsrate
pro Modul
DDR200
PC1600
100 MHz
200 MHz
1,6 GB/s
DDRelektronik-kompendium.de/.../com/1409031.htm
kompendium.de/.../com/1409031.htm 266
PC2100
133 MHz
266 MHz
2,1 GB/s
DDR333
PC2700
166 MHz
333 MHz
2,7 GB/s
DDR400
PC3200
200 MHz
400 MHz
3,2 GB/s
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5.1.2.2.3
DDR2-SDRAM
SDRAM
DDR2-SDRAM
SDRAM ist eine Weiterentwicklung des Konzeptes von DDR-SDRAM, bei dem statt
mit einem Zweifach-Prefetch mit einem Vierfach-Prefetch
Prefetch gearbeitet wird. DDR2Module sind mechanisch und elektrisch nicht kompatibel mit DDR-Modulen
DDR
da die
unterschiedliche Anzahl Kontakte/Pins besitzen, und durch
d
unterschiedliche
Kontaktleisten wird eine versehentliche Verwechselung verhindert. Eine weitere
Optimierung des DDR2-SDRAM,
DDR2
die sogenannte Dual-Channel
Channel, führt dazu, dass der
Speicherkontroller in der Lage ist zwei Speichermodule parallel anzusprechen. Dies sorgt
für eine höhere Transferrate und eine damit verbundene Leistungssteigerung
gegenüber Single Channel betrieb. Auch hier lässt sich die Übertragungsrate bzw. PCXXXX folgender maßen errechnen: Übertragungsrate
Übertragungsrate pro Modul = (4 Datenbit (vierfach(vierfach
Prefetch) × Speichertakt × Busbreite)/8bit und entspricht der Datenrate in MB/s. Die
Busbreite beträgt bei DDR1-3-DRAM
DDR1 DRAM 64 Bit. Beispiel: DDR-400
DDR
Übertragungsrate pro
Modul = (4 x 100 MHz x 64 bit) / 8 bit = 3,2 GB/s. Allerdings durch Dual-Channel
Dual
erreichen wir bei Übertragungsrate pro Modul 3,2 GB/s im Dual-Channel
Dual
Betrieb eine
Übertragungsrate von 6,4 GB/s.
Tabelle 4:Spezifikation DDR2-SDRAM
Modul
physikalische
Taktfrequenz
elektronik-kompendium.de/.../com/1409031.htm
kompendium.de/.../com/1409031.htm
Effektiver
Takt
Übertragungsrate
pro Modul
Übertragungsrate
Dual-Channel
PC23200
100 MHz
400 MHz
3,2 GB/s
6,4 GB/s
PC24200
133 MHz
533 MHz
4,2 GB/s
8,4 GB/s
DDR2667
PC25300
166 MHz
667 MHz
5,3 GB/s
10,6 GB/s
DDR2800
PC26400
200 MHz
800 MHz
6,4 GB/s
12,8 GB/s
DDR21066
PC28500
266 MHz
1066 MHz
8,5 GB/s
17,0 GB/s
Chip
DDR2400
DDR2533
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5.1.2.2.4
DDR3-SDRAM
SDRAM
DDR3-SDRAM
SDRAM ist eine Weiterentwicklung des Konzeptes von DDR2-SDRAM, bei dem mit
einem Achtfach-Prefetch
Achtfach
(8 bit) gearbeitet wird. Die Chips verarbeiten Daten mit 8500
Mb/s und sind damit deutlich schneller als DDR-400- oder auch DDR2-800-SDRAM.
DDR3-SDRAM
SDRAM ist besonders geeignet für den mobilen Einsatz, bei dem es auf lange
Akkulaufzeiten ankommt, dies wurde ermöglicht durch das herabsetzten der Spannung
von 1,8 Volt auf 1,5 Volt. DDR3-SDRAM
DDR3 SDRAM hat gleiche Anzahl der Kontakte/Pins wie DDR2SDRAM,, sie sind trotz gleicher Pinzahl verglichen DDR2-SDRAM
SDRAM nicht zu DDR2-SDRAM
DDR2
kompatibel und besitzen unterschiedlichen Einkerbungen. Bei Tripple Channel erreicht
man eine dreifache Datentransferrate. Eine weitere Erweiterung des Speicherkontrollers
Speicherk
auf Triple-Channel
Channel ist man dadurch in der Lage mit DDR3-SDRAM,
DDR3
Übertragungsraten
von 19,2 GB/s bis zu 38,4 GB/s Daten zu übertragen. Auch hier lässt sich die
Übertragungsrate bzw. PC-XXXX
PC XXXX folgender maßen errechnen: Übertragungsrate pro
Modul = (8
8 Datenbit (achtfach-Prefetch)
(achtfach Prefetch) × Speichertakt × Busbreite)/8bit und entspricht
der Datenrate in MB/s. Die Busbreite beträgt bei DDR1-3-DRAM
DDR1 DRAM 64 Bit. Beispiel: DDR3DDR3
800 Übertragungsrate pro Modul = (8 x 100 MHz x 64 bit) / 8 bit = 6,4 GB/s. Allerdings
durch Dual--Channel
Channel erreichen wir, bei Übertragungsrate pro Modul 6,4 GB/s und im
Triple-Channel
Channel Betrieb eine Übertragungsrate von 19,2 GB/s.
Tabelle 5: Spezifikation DDR3-SDRAM
physikalische
Taktfrequenz
DDR3 PC3-800 6400
100 MHz
DDR3 PC3-1066 8500
Übertragu
ngsrate
pro
Modul
Übertragu
ngs rate
DualChannel
Übertragungsra
te TripleChannel
800 MHz
6,4 GB/s
12,8 GB/s
19,2 GB/s
133 MHz
1066 MHz
8,5 GB/s
17,0 GB/s
25,5 GB/s
PC3DDR3
1060
-1333
0
166 MHz
1333 MHz
10,6 GB/s
21,2 GB/s
31,8 GB/s
PC3DDR3
1280
-1600
0
200 MHz
1600 MHz
12,8 GB/s
25,6 GB/s
38,4 GB/s
Chip
elektronikkompendium.de/.../com/1409031.htm
Effektiver Takt
Mod
ul
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5.2
Nichtflüchtiger Speicher
Die heute gängigsten nichtflüchtigen Speicherchips werden hauptsächlich in Computern eingesetzt
und sind „nicht flüchtig“ (auch: non volatil) genannt, das heißt, die gespeicherten Daten gehen nach
Abschaltung der Stromzufuhr nicht verloren. Einsatz findet überall dort statt, wo kleinere, variable
Datenmengen wie Konfigurationsdaten, von einigen KByte bis zu wenigen MByte, die unteranderem
ohne externe Energieversorgung längere Zeit gespeichert werden sollen. Eine typische Anwendung
stellt das bei Personal-Computern als CMOS-RAM dar.
5.2.1
ROM
Unter Nur-Lese-Speicher oder Festwertspeicher (engl. auch read-only memory, ROM) ist ein
Datenspeicher, der nur lesbar ist, im normalen Betrieb aber nicht beschrieben werden kann. ROM
zählt zu nicht flüchtige Speichertechnologie. ROM hält seine Daten auch in stromlosem Zustand.
Die häufigste Anwendung fand die ROM Technologie in Computerprogrammen wie z.B. dem BIOS.
Das Einschreiben von Daten in ein ROM wird als Programmierung des Bausteins bezeichnet und
ist nicht mit den Schreibzugriffen in einem Schreib-Lese-Speicher vergleichbar.
5.2.1.1
MROM
Als Masked ROM, deutsch Masken-ROM oder kurz MROM bezeichnet man Festwertspeicher. Bei
dieser Art der Technologie werden die Informationen im Rahmen des Fertigungsprozesses fest
angelegt. Da diese Masken in der Herstellung vergleichsweise teuer sind und im Nachhinein nicht
mehr verändert werden können, werden Masked ROMs lediglich in der Massenproduktion
eingesetzt. MROMs wurden vor allem von Unterhatungsindustrie in Spielen eingebaut, wie
Nintendo (Game-Boy-Spiele, SNES) oder Sega, Masked ROM wurde ebenfalls für Taschenrechner
oder BIOS-Chips in eingebetteten Systeme verwendet.
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5.2.1.2
PROM
Abbildung 2: PROM Chip
gmcopo.com
5.2.1.2.1
Ein Programmable Read Only Memory (PROM), zu Deutsch
programmierbarer Nur-Lese-Speicher, ist ein weiteres elektronisches
Bauteil. Bei PROM handelt es sich um eine programmierbare logische
Anordnung , bei der ausschließlich das ODER-Array programmierbar ist.
PROMs werden inzwischen nicht mehr verwendet und sind von nächste
Technologie EPROMs abgelöst worden. Der Unterschied vom PROM zum
ROM liegt darin, dass der PROM (einmal) programmierbar ist, und der
ROM bei der Herstellung seinen Speicherinhalt erhält, der wiederrum
nicht mehr veränderbar ist.
Erasable Programmable ROM
Die Idee von Erasable Programmable ROM ist es, eine flexibleres Verfahren zu entwickeln,
welches es ermöglicht nicht nur Read Only Memory sprich einmal zur Fertigungszeit festgelegte
und einprogrammierte Daten in Speicherzellen zu haben, sondern jeder Zeit ohne viel Aufwand
den Inhalt verändern zu können. EPROMs gelten als Nachfolger von PROMs und sind mehrfach
programmierbar und dadurch flexibler in ihrer Art einsetzbar. EPROMs gibt es in zwei Varianten
die in ihrer Eigenschaft in nächsten Unterpunkten beschrieben werden.
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5.2.1.2.1.1 Ultra-Violet Erasable PROM
Ein EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory, wörtlich: Löschbarer,
programmierbarer
Nur-Lese-Speicher) ist ein nichtflüchtiger, elektronischer
Speicherbaustein. Die Breite Anwendung diese Art der Technologie fand vor allem in der
Computertechnik statt. Dieser spizielle Bausteintyp ist mit Hilfe spezieller
Programmiergeräte die so genannte „EPROM-Brennern“ programmieren und dieser lässt
sich mittels UV-Licht wieder löschen und anschließend wieder neu programmieren. Das
Ende seiner Lebensdauer hat das EPROM nach etwa 100-200 Löschvorgängen erreicht.
Das zur Löschung benötige Quarzglas-Fenster (normales Glas ist nicht UV-durchlässig)
macht das Gehäuse relativ teuer. Siehe Abbildung 3.
Abbildung 3: Ultra Violet
EPROM
nationmaster.com
5.2.1.2.1.2 Electrically Erasable PROM
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, wörtlich: elektrisch
löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, auch E2PROM genannt) ist ein
nichtflüchtiger elektronischer Speicherbaustein. Die Anwendung dieser Art von Technologie
fand unter anderem in der Computertechnik statt und dort hauptsächlich in eingebetteten
Systemen. Zu Anfangszeit wurde dieser Bausteintyp mittels eines Programmiergerätes
programmiert, inzwischen kann das auch von der angeschlossenen CPU im System
bewerkstelligt werden. EEPROM besteht aus einer Feldeffekt-Transistorenmatrix mit
isoliertem Floating Gate, hierbei repräsentiert jeder Transistor ein Bit. Beim Schreiben wird
auf das Floating Gate eine Ladung angelegt dadurch sperrt der Transistor und beim Löschen
wird diese Ladung wieder entfernt. Beim zuvor beschriebenen EPROM ist hingegen zum
Löschen eine UV-Lampe nötig. Um den gesamten Inhalt eines EEPROMs zu löschen werden
deshalb nur einige Sekunden benötigt, in Vergleich zu EPROM wo ein vollständiger
Löschvorgang 10 bis 30 Minuten die Prozedur dauert.
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Viktor Diele
5.2.2
FLASH
Flash-Speicher mit der genauen Bezeichnung Flash-EEPROM sind digitale Speicherchips, die im
Gegensatz zu „gewöhnlichem“ EEPROM-Speicher, sich bei Flash-EEPROMs Bytes nicht einzeln
löschen sondern blockweise lassen.
5.2.2.1
NOR
NOR-Flash besteht aus NOR Gattern und wurde als flexibler Ersatz für EPROM-, PROM und ROM
Speicher entwickelt. NOR-Flash wird über eine klassische Adress- und Datenbus-Schnittstelle
angesprochen und kann ohne zusätzliche Glue Logic an das Bussystem eines Controllers
angebunden werden. Typische NOR-Flash-Speicher liefern beim Auslesen höhere
Datentransferraten als solche von NAND-Typ, benötigen aber pro Bit mehr Siliziumfläche und
sind deshalb deutlich teurer als NAND-Chips gleicher Kapazität. Außerdem lassen sich NORFlash-Zellen nicht so schnell beschreiben wie NAND-Flashes. Die Verbreitung NOR-Speicherchips
im Vergleich zu NAND-Chips ist sehr gering, deshalb habe ich hier keine Speicherchips von
diesem Typ aufgelistet bzw. erklärt. NOR-Flash wird hauptsächlich bei Servern als
Festplattenersatz eingesetzt.
5.2.2.1.1
Single Level Cell
Die Single Level Cell (SLC) speichert mit einer fest definierten Spannung nur ein Bit pro
Flash-Zelle. SLC-Chips bieten geringere Speicherkapazitäten pro Fläche und sind deshalb
deutlich teurer als die MLC-Chips (Multi Level Cell). Die Schreibrate der SLC-Chips ist beim
Schreiben langsamer aber beim Lesen schneller als bei den MLC-Chips. Aus diesen Gründen
werden MLC-Chips bevorzugt.
5.2.2.1.2
Multi-Level Cell
Multi-Level-Cell-Speicherzellen (kurz MLC genannt), sind Speicherzellen in denen mehr als
ein Bit pro Zelle gespeichert wird. Dies wird durch Speichern von mehr als zwei Zuständen
(engl. levels) in der Zelle erreicht. Das Speichern von mehreren Bits pro Speicherzelle hat
zum Nachteil, dass die Lese- und Schreibgeschwindigkeit im Vergleich zu SLC reduziert ist.
Im Ausfall einer Zelle die Bitfehlerrate (engl. Bit error rate, BER) erhöht. Aus diesem Grund
sind komplexere Fehlerkorrekturverfahren zum Sichern des Informationsgehalts der Daten
erforderlich.
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Viktor Diele
5.2.2.2
NAND
NAND-Flash wird in der sogenannten „NAND-Technologie“ gefertigt und bezeichnet einen Typ
von Flash-Speicher. Der Ausdruck „NAND-Technologie“ bezieht sich dabei auf die serielle
Anordnung der einzelnen Speicherzellen, diese bestehen aus speziellen MOS-FETs, die wie bei
einem NAND-Gatter verschaltet sind. Die Verbreitung NAND-Speicherchips im Vergleich zu NORSpeicherchips ist sehr gering, deshalb habe ich hier alle bekannte Speicherchips als Einsatz in
Speichermedien aufgelistet bzw. erklärt.
5.2.2.2.1
Single Level Cell
Die Single Level Cell (SLC) speichert mit einer fest definierten Spannung nur ein Bit pro
Flash-Zelle. SLC-Chips bieten geringere Speicherkapazitäten pro Fläche und sind deshalb
deutlich teurer als die MLC-Chips (Multi Level Cell). Die Schreibrate der SLC-Chips ist beim
Schreiben langsamer aber beim Lesen schneller als bei den MLC-Chips. Aus diesen Gründen
werden MLC-Chips bevorzugt.
5.2.2.2.2
Multi Level Cell
Multi-Level-Cell-Speicherzellen (kurz MLC genannt), sind Speicherzellen in denen mehr als
ein Bit pro Zelle gespeichert wird. Dies wird durch Speichern von mehr als zwei Zuständen
(engl. levels) in der Zelle erreicht. Das Speichern von mehreren Bits pro Speicherzelle hat
zum Nachteil, dass die Lese- und Schreibgeschwindigkeit im Vergleich zu SLC reduziert ist.
Im Ausfall einer Zelle die Bitfehlerrate (engl. Bit error rate, BER) erhöht. Aus diesem Grund
sind komplexere Fehlerkorrekturverfahren zum Sichern des Informationsgehalts der Daten
erforderlich.
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5.2.2.2.2.1 MMC MultiMedia Card
MMC 1997 wurde von Siemens-Tochter Ingentix zusammen mit SanDisk der MMCStandard entwickelt. MultiMedia Card speichert Daten mittels Flash-Speicherung. Die
MMC besitzt sieben Pins, diese werden über einen integrierten Controller angesteuert.
Die Kapazität der MMC beträgt zwischen 2 MB und 8 GB wobei die Variante unterhalb
von 1 GB nicht mehr auf Markt ist sprich nicht mehr Produziert wird. Die MMC Card
wird beispielweise verwendet in Digitalkameras, MP3-Player, Handys oder PDAs.
Geräte mit SD-Memory-Card-Steckplatz sind in der Regel abwärtskompatibel zu
Multimedia Cards. So lassen sich MMCs meist auch in Geräten betreiben, die für SD
Memory Card ausgelegt sind. Das Betreiben von SD-Karten in Geräten, die nur für MMC
ausgelegt sind, ist hingegen nicht möglich. Die SD-Karten haben ein etwas dickeres
Gehäuse als MMC-Karten, dadurch wird das Fehlbenutzen verhindert. Daher passen SDKarten aufgrund der Dicke nicht in MMC-Steckplätze
Februar 2004 wurde ein neuer MMC Standard MMC 4.0 entwickelt, der durch optional 4
oder 8 Bit gesteigerte Busbreite und zusätzlich höhere Taktraten höhere Lese- und
Schreibgeschwindigkeiten (Idealfall bis 52 MB/s) brachte. Die MMC Card wird als SLC so
wie auch als MLC produziert, ob es in SLC oder MLC produziert wird hängt von Hersteller
ab.
Tabelle 6: Spezifikation MMC (MultiMedia Card)
kingston.com
Kapazität:
128 MByte bis 4 GByte
Lesen:
20 MByte/s
Schreiben:
17 MByte/s
Anschluss:
13 Pins
Spannung:
3,3 V (±5 %)
Betrieb bei:
-25°C ~ 85°C
Lagerung bei:
-40°C ~ 85°C
Gewicht
ca. 1,5g
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5.2.2.2.2.2 Compact Flash Card
Compact Flash-Karte wurde 1994 von SanDisk entwickelt. Compact Flash-Karten mit
Flash-Speicher haben neben dem eigentlichen Speicher-Chip noch einen Controller, der
den Speicher verwaltet und nach außen eine (E)-IDE-Schnittstelle anbietet. Im
Gegensatz zu allen anderen Flash-basierten Speicherkarten ist für die Adressierung des
eigentlichen Speichers der karteninterne Controller und nicht das Endgerät (z. B.
Digitalkamera) zuständig.
Tabelle 7: Spezifikation CF (Compact Flash Card)
Kapazität:
2 MByte bis 64 GByte
Lesen:
6 bis 90 MByte/s = 25x bis 600x
(1x entspricht 150 kByte/s,
der 1-fachen CD-Lesegeschwindigkeit.)
Schreiben:
4 bis über 80 MByte/s
Lesezugriff:
< 1 ms
Schreibzugriff:
10 ms bis 35 ms
Anschluss:
50 Pins
Spannung:
3,3 V (±5 %) oder 5 V (±10 %)
Strom:
Schreib- und Lesebetrieb: 25 - 50 mA
Betrieb bei:
0 C bis 60 C
Lagerung bei:
-40 C bis 85 C
Angabe (x-fach)
Geschwindigkeit (MB/s)
6x-666x
0,9 -100 MB/s
wikipedia.de
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5.2.2.2.2.3 Memory Stick
Memory Stick ist eine weitere Speicherkarte die von Sony speziell für eigen entwickelte
Produkte 1998 entwickelt wurde. Es werden die Varianten Memory Stick (MS), Memory
Stick Duo (MSD), Memory Stick PRO (MSP), Memory Stick PRO Duo (MSPD). Teilweise
tragen diese auch das Suffix Highspeed (HS). Memory Sticks werden hauptsächlich von
Sony im eigenen Multimediageräte eingesetzt wie Spiele-Konsole, Kameras und MP3Player. Inzwischen produziert Sony nicht alleine diese Speicherkarten sondern lässt
unteranderem von Firmen wie Sandisk oder Lexar produzieren.
5.2.2.2.2.3.1 Memory Stick Micro (M2)
Tabelle 8: Spezifikation M2 (Memory Stick Micro)
sony.de
Speicher
Aufnahmekapazität (GB)
Betriebsspannung (V)
Betriebsstrom (mA)
Übertragungsrate (Mbit/s)
Minimale Schreibgeschwindigkeit (Mbit/s)
Umgebungstemperatur (° C)
Breite (mm)
Höhe (mm)
Tiefe (mm)
Gewicht (g)
Flash-Speicher
16 – 0,5
2,7-3,6
bis zu 100
160,0
15,0
-25 ~ +85
12,5
15,0
1,2
1,0
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5.2.2.2.2.3.2 Memory Stick Pro Duo
Tabelle 9: Spezifikation MS Pro Duo (Memory Stick Pro Duo)
sony.de
Speicher
Betriebsstrom (mA)
Min. Schreibgeschwindigkeit
(Mbit/s)
Breite (mm)
Flash-Speicher
32 - 1
2,7-3,6
bis zu 100
160
32
-25~85
31
Höhe (mm)
20
Tiefe (mm)
1,6
Gewicht (g)
2
5.2.2.2.2.3.3 Memory Stick PRO-HG Duo HX
Tabelle 10: Spezifikation MS Pro-HG Duo HX (Memory Stick Pro-HG Duo HX)
sony.de
Speicher
Betriebsstrom (mA)
Lese-/Schreibgeschwindigkeit ( MB/s)
Schreibgeschwindigkeit (mind. MB/s)
Breite (mm)
Höhe (mm)
Tiefe (mm)
Gewicht (g)
32 - 4
Flash-Speicher
2,7-3,6
bis zu 100
bis zu 20
15
-25 ~ +85
31
20
1,6
2
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5.2.2.2.2.3.4 Memory Stick Duo
Tabelle 11: Spezifikation MS Duo (Memory Stick Duo)
sony.de
Speicher
Flash-Speicher
Aufnahmekapazität (MB)
128,0
Betriebsstrom (mA)
Bis zu 100
Standby-Spannung (µA)
Bis zu 300
160,0
0
Breite (mm)
31,0
Höhe (mm)
20,0
Tiefe (mm)
1,6
Gewicht (g)
2
5.2.2.2.2.4 SD Memory Card
Ein weiteres von Prinzip Flash arbeitende Speicherkarte ist SD-Memory Card Kurzform
für Secure Digital Memory Card (deutsch: Sichere digitale Speicherkarte). Diese Karte
wurde 2001 von Sandisk auf Basis des älteren MMC Standards entwickelt. Der Name
Secure Digital leitet sich von zusätzlichen Hardware-Funktionen für das Digital Rights
Management (DRM) ab. Mittels eines im geschützten Speicherbereich abgelegten
Schlüssels soll die Karte das unrechtmäßige Abspielen geschützter Mediendateien
verhindern. Die Verschlüsselung erfolgt nach dem CPRM-Verfahren des 4C Konsortiums,
die auch in ähnlicher Weise (CPPM) bei der DVD-Audio benutzt wird. Die Kapazitäten
der Karte liegen derzeit zwischen 8 MB und 2 GB. Die Transferraten der SD Karten
werden mit Class und einer Zahl versehen. Beim Kauf der Karten kann man die Class der
Karte ersichtlich von Hersteller auf Gehäuse der Speicherkarte aufgedruckt erkennen.
Die geschätzte Lebensdauer wird bei SLC-NAND-Chips mit 1.000.000 Zugriffen, beim
Einsatz von MLC-NAND-Chips mit 100.000 Schreibvorgängen angegeben.
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5.2.2.2.2.4.1 microSD HC Memory Card
Tabelle 12: Spezifikation microSD HC (micro Secure Digital High Capacity Memory Card)
toshiba.de
Kapazität
SD Standard
Betriebsspannung
Betriebsstrom
Betriebstemperatur
Schreiben
Lesen
Maße (mm)
Gewicht
1GB, 2GB, 4GB, 8GB, 16GB
SD Memory Card standard compatible
2.7 - 3.6V
60-80mA
-25°C ~ +55°C
4 MB/s
10 MB/s
15 (L) x 11 (W) x 1.0 (H)
0.4g
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5.2.2.2.2.4.2 SD HC Memory Card
Eine Erweiterung der SD Memory Card ist die so genannte SD HC Memory Card (HC
steht für High Capacity). Die theoretische Grenze liegt nach Spezifikation bei 32 GB.
Zu beachten ist, dass SDHC-Karten nur mit Geräten funktionieren, welche die SDSpezifikation Version 2.0 implementiert haben. Da das selten auf den Geräten
vermerkt ist, sollte man das Zusammenspiel von Karte und Lesegerät vor dem Kauf
testen. Die Abmessungen entsprechen denen von SD-Karten siehe Tabelle 13.
Tabelle 13: Spezifikation SDHC (Secure Digital High Capacity Memory Card)
toshiba.de
Kapazität
SD Standard
Betriebsspannung
Betriebsstrom
Betriebstemperatur
Schreiben
Lesen
Maße (mm)
Gewicht
4GB, 8GB, 16GB, 32GB
SD Memory Card standard compatible
2.7 - 3.6V
60-80mA
-25°C ~ +55°C
10 MB/s
20 MB/s
32.0 (L) x 24.0 (W) x 2.1 (H)
2g
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5.2.2.2.2.4.3 SD XC Memory Card
Eine Erweiterung der SD HC Memory Card ist die so genannte SD XC Memory Card
(XC steht für Extendet Capacity). Die theoretische Grenze liegt nach Spezifikation bei
2 TB. Zu beachten ist, dass SDXC-Karten nur mit Geräten funktionieren, welche die
SD-Spezifikation Version 3.0 implementiert haben. Die Einteilung in Leistungsklassen
wird beibehalten und erstreckt sich nun auf theoretische 104 MB/s, mit Plänen bis
300 MB/s.
Tabelle 14: Spezifikation SD XC (Secure Digital Extendet Capacity Memory Card)
toshiba.de
SD Standard
Betriebsspannung
Betriebsstrom
(Max.)
Kapazität
Schreiben
Lesen
Maße (mm)
Gewicht
SD Memory Card Standard Ver. 3.00
2.7 - 3.6V
400mA
64GB – 16GB
35MB/s
60MB/s
24x32x2.1
2.1g
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5.2.2.2.2.5 xD Picture Card
Ende Juli 2002 wurde von Olympus und FujiFilm für die Digitalfotografie xD-Picture Card
entwickelt, für den Einsatz in PDA. Allerdings werden diese Speichermedien nur von
Olympus und FujiFilm für eigene Kameras verwenden, welches sie im Auftrag bei
Toshiba und Samsung herstellen lassen. Es handelt sich dabei um einen Kartentyp, der
mittels Flash-Speicherung in NAND-Flash- oder Multi-Level-Cell-Technik arbeitet. Die xDCard verfügt im Gegensatz zu SD-Karten über keinen eigenen Controller. Die xD-Cards
gibt es als SLC oder MLC Varianten. Die Kapazität der Karten liegt zwischen 16 MB und 2
GB. Die Datentransferrate wird von den Herstellern in Typen angegeben diese sind
unten in der Tabelle 15 abgebildet zu sehen.
Tabelle 15: Spezifikation xD Picture Card
Schreibgeschwindigkeit
(MB/s)
Lesegeschwindigkeit
(MB/s)
1.3
5
3
5
M
2.5
4
H
4
5
M+
3.75
6
Type
Standard
alternate.de
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Viktor Diele
5.2.2.2.2.6 USB Speicher Stick
Beim USB Speicher Stick handelt es sich um ein Speichermedium in einem kompakten
Gehäuse. Die Daten werden elektronisch auf einem Flash-Speicher gespeichert.
Anerkannte Verfahren zur Prüfung der Lebensdauer und Robustheit von USB-SpeicherSticks gibt es nicht. Nach Herstellerangaben bleiben darauf gespeicherte Daten bis zu
zehn Jahre lang erhalten. Die Speicherzellen der Sticks sind von Verschleiß betroffen.
Gelesen werden können sie zwar theoretisch unbegrenzt, jedoch garantieren die
Hersteller nur 100.000 Schreibzyklen pro Speicherzelle, bis die Lebensdauer des Sticks
erschöpft ist. Deshalb sorgt die Controller-Elektronik dafür, dass häufig benutzte
Speicherstellen, z. B. die FAT (Daten-Zuordnungstabelle), physikalisch auf immer wieder
wechselnden Bereichen zu liegen kommen. Bei mobilen Anwendungen wie etwa
OpenOffice.org Portable sind die Schreibzugriffe gleichermaßen optimiert. Die ersten
Sticks kamen im Jahr 2000 mit einer Speicherkapazität von 8 Megabyte auf den Markt.
Mittlerweile gibt es Produkte mit einer Kapazität von bis zu 256 Gigabyte mit 20 MB/s
Lese- und 10 MB/s Schreibgeschwindigkeit (Stand: Juli 2009) – und auch wasserdichte
Modelle. Gelegentlich ist portable Software vorinstalliert, z. B. zur Datenverschlüsselung
auf dem Stick. Die maximalen Datenraten für USB-Sticks liegen mittlerweile (September
2009) bei 35 MB/s für das Lesen und 30 MB/s für das Schreiben.
5.2.2.2.2.6.1 DataTraveler 200
Tabelle 16: Spezifikation USB Stick (Universal Serial Bus Stick)
kingston.de
Kapazität: in GByte
32 bis 128
Lesen: in MByte/s
ca. 20
Schreiben: in MByte/s
ca. 10
Betrieb bei: in °C
0 bis 60
Lagerung bei: in °C
-20 bis 85
Maße: in mm
70,39 12, 52 x 22,78
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Viktor Diele
5.2.2.2.2.7 SSD (Solid State Drive)
SSD steht für Solid State Drive beziehungsweise Solide State Disk, wobei letzteres irreführend
ist, da in SSD-Speichern keine Speicherscheiben wie in herkömmlichen Festplatten zum Einsatz
kommen. Die gängigen SSD-Produkte basieren auf Flash-Speicherchips. Dabei wird die
Information in Form von elektrischen Ladungszuständen der einzelnen Flash-Speicherzellen
gespeichert. Das Speichern der Daten erfolgt nicht flüchtig, das heißt die Ladungen bleiben
erhalten unabhängig davon, ob das Medium an die Stromzufuhr angeschlossen ist oder nicht.
Das bedeutet, dass sich SSD-Speicher in der gleichen Art und Weise nutzen lassen wie
Festplatten.
In SSD-Laufwerken werden in aller Regel Flash-Speicher vom Typ „Nand" eingesetzt. Dabei
sind die Speicherzellen in größeren Gruppen hintereinander geschaltet. Da sich jede Gruppe
eine Datenleitung teilt können Daten nur blockweise gelesen beziehungsweise geschrieben
werden. Flash-Speicherzellen vom Typ „Nor" sind über mehrere Datenleitungen parallel
geschaltet. Die Zugriffszeiten sind damit deutlich kürzer. Allerdings benötigt dieser Speichertyp
mehr Platz und lässt rund zehn Mal weniger Lösch-Schreib-Zyklen zu wie Nand-Speicher.
Daher verwenden die SSD-Hersteller vorwiegend Nand-Flash für ihre Speicherprodukte. NORFlash wird hauptsächlich als Ersatz für Festplatten in Server eingesetzt.
SSD-Medien bieten gegenüber herkömmlichen Festplatten eine Reihe von Vorteilen.
Beispielsweise funktioniert der Zugriff auf die Daten wesentlich schneller. Benötigt die
Mechanik von Schreib- und Leseköpfen etwa fünf bis zehn Millisekunden, um den Ablageort
auf der Speicherscheibe anzusteuern, findet ein Flash-Speicher die benötigte Information
bereits nach etwa 0,1 bis 0,2 Millisekunden. Da SSDs zudem ohne mechanische Bausteile
auskommen, sind sie wesentlich robuster gegen Erschütterungen und Stöße als Festplatten,
deren Speicherscheiben mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute rotieren und mit
beweglichen Schreib- und Leseköpfen operieren.
Auch in Sachen Betriebstemperatur sind SSDs genügsamer als Festplatten. Während HardDisks bei Temperaturen über 60 und unter fünf Grad Probleme bekommen können, liegt der
Toleranzbereich von Flashspeichern etwa zwischen 0 und 70 Grad. Weitere Vorteile der SSDs
gegenüber der Festplattentechnik sind der geräuschlose Betrieb von Flash-Speichern, das
leichtere Gewicht sowie die deutlich geringere Stromverbrauch. Bringt eine 2,5-Zoll-Hard-Disk
zwischen 110 und 120 Gramm auf die Waage, kommen SSDs im gleichen Format auf gerade 50
bis 70 Gramm. Der Stromverbrauch der Flashspeicher beträgt maximal etwa ein Watt.
Festplatten schlucken dagegen, wenn der Spindelmotor anläuft, gut und gern deutlich über
zehn Watt.
Da bei MLC-Technik in eine Zelle mehr als ein Zustand gespeichert werden kann und man
durch ein Algorithmus verhindern möchte das evtl. Daten verloren gehen (wenn eine Zelle mal
kaputt geht), kommt es zum Vergleich zu SLC-Technik dazu, dass die Transferrate deutlich
einbricht und sogar unter der SLC-Technologie liegt. Um dieses Problem zu umgehen wenden
die Hersteller einen Trick an. Die lesen oder schreiben die Daten Blockweise, dies führt dazu,
dass die Transferrate in etwa gleich mit SCL-Technik bleibt. Allerdings beim kopieren oder
lesen vieler kleinen Dateien passiert es, dass das System beim Zugriff auf Daten immer wieder
kurz einfriert. Hierbei mussten die Hersteller einen Controller mit einer Cachegröße von 64 MB
einbauen, der Controller cached die gelesenen oder geschriebenen Daten zwischen und das
Einfrieren wird dadurch umgangen. In der Tabelle 17 sieht man von SuperTalent auf der
Webseite zur Verfügung gestellte Tabelle, die Eigenschaften der SCL zu MLC im Vergleich
abbildet.
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Viktor Diele
Tabelle 17: Spezifikation SSD (Solid State Drive)
SuperTalent UltraDrive GX
supertalent.com
Interface
SATA 3Gb/s
Bauform
2.5 " HDD
Kapazität
32GB - 256GB
NAND Flash
MLC / SLC
Performance Access Time
0.1ms
32GB
Lesen/Schreiben
(MB/sec)
230/170 (SLC) 230/160 (MLC)
64GB
Lesen/Schreiben
(MB/sec)
260/210 (SLC) 230/180 (MLC)
128GB
Lesen/Schreiben
(MB/sec)
260/210 (SLC) 260/195 (MLC)
256GB
Lesen/Schreiben
(MB/sec)
N/A (SLC) 260/200 (MLC)
Controller Interner Cache Größe
Strom
5V ± 5%
Vibration
Umgebung
64MB
16G
Shock
1500G
Betriebstemperatur
0-70 °C
Zuverlässigkeit MTBF
>1,000,000 Std
Geräusch
Aktiv
0dB
Maße
mm
100.2 x 69.9 x 9.5
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Viktor Diele
6
Schlussfolgerung
Durch das Einarbeiten in das Themengebiet „Speicherchips-Technologien“ habe ich viel gelernt, wobei der
Schwerpunkt eher auf den elektrischen Speicher-Technologien und nicht auf Speicher-Technologien wie
Magnetische, Optische und andere Speicher-Technologien lag.
Dank dieser Ausarbeitung konnte ich meine vorherigen Erfahrungen mit Speichertechnologien wie RAM im
Computerbereich, Speicherkartenbereich wie MMC, SD usw. als Einsatz im Bereich Multimediageräte erweitern.
Im Rahmen dieser Lehrveranstaltung habe ich gelernt Wissenschaftliche Ausarbeitungstechniken anzuwenden,
die ich auch in meiner Bachelor-Thesis verwenden möchte.
Speichertechnologien jeglicher Art spielen heute eine zentrale Rolle, ohne die Möglichkeit Daten sei es ein Foto
mit der Digitalkamera zumachen oder Word Dokument/PDF auf ein USB-Stick usw. zu speichern, ist es ohne
Speichermedium undenkbar. Auf Grund der immer wachsenden Multimediageräte sowie hierfür benötigte
Speicherkarten und noch dazu mit verschiedenen Eigenschaften, ist es wichtig:
Nicht nur auf eine Eigenschaft wie Kapazität zu achten, sondern auf viele andere Eigenschaften, wie
Übertragungsraten sowie Kompatibilitäten der Karten mit den Geräten usw.. In Zukunft wird die neue
Speichertechnologie „Solid State Disk“ immer mehr die alte Technologie Festplatte mit rotierende Scheibe
ablösen. Die Eigenschaften der neuen Technologie wie Schneller, Sparsammer und Robuster sind im Vergleich
zu der alten Technologie so enorm, dass die alte Technologie nicht mithalten kann. Bei Auswahl der doch so
wichtigen Speichermedien, sollte man die Eigenschaften mit einander vergleichen damit die richtige Wahl beim
Kauf getroffen werden kann.
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Viktor Diele
7
Literaturverzeichnis
http://www.google.de/search?hl=de&q=Speicherchip+&meta=
http://www.tecchannel.de/pc_mobile/news/1816323/durchbruch_bei_entwicklung_kuenftiger_speicher/
http://www.at-mix.de/speicherchip.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Speicherchip
http://de.wikipedia.org/wiki/Flash-Speicher
http://de.wikipedia.org/wiki/Random_Access_Memory
http://www.wcm.at/contentteller.php/news_story/infineon_low_power_ram.html
http://www.speichertempel.de/
http://www.sony.de/product/rec-memory-stick
http://www.toshiba-memory.com/en/sd_cards.html
http://www.toshiba-memory.com/en/micro_sd_cards.html
http://www.supertalent.com
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Viktor Diele
8
Stichwortverzeichnis
4C Konsortiums ......................................................21
Achtfach-Prefetch ..................................................11
ASRAM ...................................................................... 5
Busbreite .................................................................. 8
Cache-Bausteine ....................................................... 5
CMOS-RAM .............................................................12
Compact Flash-Karte ..............................................18
Digital Rights Management ....................................21
Double Data Rate Synchronous Dynamic Random
Access Memory .................................................... 8
Dual-Channel ..........................................................10
Dynamic Random Access Memory ........................... 5
E2PROM ..................................................................14
EDO-RAM.................................................................. 6
Erasable Programmable Read-Only Memory.........14
Erasable Programmable ROM ................................13
Flash-EEPROM ........................................................15
flüchtig...................................................................... 5
Low-Power SRAM ..................................................... 5
Masked ROM ..........................................................12
Memory Stick .........................................................19
Memory Stick Duo ..................................................19
Memory Stick PRO..................................................19
Memory Stick PRO Duo ..........................................19
Multi-Level-Cell ......................................................15
MultiMedia Card ....................................................17
NAND-Gatter .......................................................... 16
NAND-Technologie................................................. 16
nicht flüchtig .......................................................... 12
NOR Gattern........................................................... 15
NOR-Flash............................................................... 15
programmierbarer Nur-Lese-Speicher ................... 13
read-only memory ................................................. 12
SD HC Memory Card .............................................. 23
SD XC Memory Card ............................................... 24
SD-Memory Card.................................................... 21
SD-Memory-Card-Steckplatz.................................. 17
Single Level Cell ...................................................... 15
Solid State Drive ..................................................... 27
SRAM ........................................................................ 5
SSRAM ...................................................................... 5
statisches RAM ......................................................... 5
Synchronous Dynamic Random Access Memory ..... 7
Systembus ................................................................ 7
Tripple Channel ...................................................... 11
Übertragungsrate..................................................... 8
USB Speicher Stick .................................................. 26
UV-Licht .................................................................. 14
Vierfach-Prefetch ................................................... 10
xD-Picture Card ...................................................... 25
Zweifach-Prefetch .................................................... 8
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speicherchips-technologien

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