Datenträger und externe Speicher

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• Kapitel 2:
Datenträger und
externe Speicher
• Textbuch-Seiten 92 - 211
WI 2 Datenträger und externe Speicher
Kap. 02/1
Datenträger und externe Speicher
Inhaltsübersicht
• Allgemeine Anforderungen
• Bedruckte und
handbeschriftete
Datenträger
• Magnetische Datenträger
• Optische Datenträger
• Elektronische Datenträger
Kap. 02/2
Grundlegende Definitionen
1/2
• Information
– Angaben über Sachverhalte und Vorgänge
– beinhaltet Syntax (Form) und Semantik (Inhalt)
• Daten
– Information in einer maschinell verarbeitbaren Form
– Schwerpunkt liegt auf Spezifikation der Syntax
• Wissen
– beinhaltet pragmatische Dimension,
ist mit Ziel und Zweck verbunden
Kap. 02/3
Grundlegende Definitionen
2/2
• Datenträger
Physikalische Medien zur dauerhaften
Aufnahme von Daten bzw. Information
• Externe Speicher
Jeder Speicher, der nicht Zentralspeicher ist und
zur dauerhaften (nichtflüchtigen)
Aufbewahrungen von Daten dient.
Nach Häufigkeit der Nutzung unterscheidet man:
– Primäre Speicher
– Sekundäre Speicher
– Tertiäre Speicher
Kap. 02/4
Allgemeine Anforderungen
• Leistungsvermögen von Datenträgern
determiniert durch folgende Merkmale:
–
–
–
–
Speicherkapazität
Zugriffszeit
Datentransferrate
Zuverlässigkeit, Mean Time
Between Failures (MTBF)
– Mögliche Zusammenschaltung
von Laufwerken
Kap. 02/5
Allgemeine Anforderungen
• Weitere Merkmale von Datenträgern
–
–
–
–
–
–
–
–
Aufzeichnungsform
Basismaterial des Speichermediums
Gestalt des Datenträgers
Repräsentation der Daten
Visuelle Lesbarkeit durch Menschen
Transportierbarkeit
Lagerfähigkeit (Empfindlichkeit, Platzbedarf)
Aufzeichnungshäufigkeit
Kap. 02/6
Übersicht Datenträger
Kap. 02/7
Einsatzzwecke Datenträger
Kap. 02/8
Bedruckte und handbeschriftete
Datenträger
• Markierungsbeleg:
– Von Hand auszufüllend
– spezielle Antwortfelder
– durch spezielle Markierung (z.B. Ankreuzen)
auszufüllen
• Klarschriftbeleg:
– Erkennung von Schriftzeichen (OCR)
– zu erkennende Zeichen vorher in Standardschrift
aufgedruckt oder
– handgeschrieben (meist spezielle Formerfordernis,
z.B. Blockbuchstaben)
Kap. 02/9
Beispiel für Markierungs- und
Klarschriftbeleg
• WU-Beleg für
Massenprüfungen
• Beispiel für Kombination
aus Markierungs- und
Klarschriftbeleg
• Antworten und Mat.Nr.:
Markierungen
• Belegart, Belegnummer
und Scramblingnummer:
in Standardschrift vorher
aufgedruckt, OCRErkennung
Kap. 02/10
Markierungs- und Klarschriftbelege
Vor- und Nachteile
☺ Datenerfassung erfolgt auf
dem Urbeleg, wodurch
kostspielige, langwierige und
fehleranfällige Umsetzungsvorgänge entfallen
☺ Datenerfassung kann am Ort
des Datenanfalls geschehen,
d.h. in den Fachabteilungen
und beim Kunden
☺ Formulargestaltung lässt sich
an fachliche Erfordernisse
anpassen
☺ Belege sind visuell und
maschinell lesbar
☺ Belege sind mit hoher
Verarbeitungsgeschwindigkeit
sortierbar
Zeit raubende
Vorbereitungsarbeiten für die
Datenerfassung
Keine wirtschaftlich vertretbare
Anwendung bei kleinen
Datenmengen
Hoher Platzbedarf bei der
Aufbewahrung von Belegen
Begrenzte Aufnahmefähigkeit
und einmalige Verwendbarkeit
Empfindlichkeit bei Transport
und Lagerung
Fehleranfälligkeit
(Verschmutzung, nicht
korrekte Zeichengestaltung)
Begrenzter Zeichenvorrat
Kap. 02/11
Bedruckte und handbeschriftete
Datenträger
• Datenträger mit Strichcodes:
– Darstellung von Information in Form von Strichcodes
– Optische Erkennung aufgrund von Hell-DunkelKontrasten
– Herstellerspezifische oder genormte Codierung
– Eindimensionale (z.B. EAN) oder zweidimensionale
(z.B. PDF417) Repräsentation
Kap. 02/12
Strichcodes: Vorteile gegenüber
der OCR-Schrifterkennung
☺ Niedrigere Codierungskosten
☺ Geringerer technischer Aufwand und damit
billigeres Lesegerät
☺ Keine Farbkontrastprobleme
☺ Niedrigerer Preisauszeichnungsaufwand
☺ Leichtere Erfassbarkeit (größerer Lesewinkel)
☺ Geringere Verschmutzungs- und
Fehldruckempfindlichkeit beziehungsweise
Rückweisungs- und Fehlerrate
☺ Höhere Lesegeschwindigkeit
Kap. 02/13
Magnetische Datenträger
• Speicherung von Daten auf dünner
magnetischer Schicht
• Richtung des Magnetisierungszustandes der
Bitpositionen repräsentiert die Information
• Wichtigste Massendatenträger:
–
–
–
–
Magnetstreifenkaraten
Magnetbänder
Diskette
Magnetplatte
Kap. 02/14
Magnetstreifenkarten
• Magnetstreifenkarte
–
–
–
–
Abmessungen: 85,6 x 54 x 0,76 mm
Genormt nach ISO 7810/7811
Milliardenfach verbreitet
Oft in Kombination mit Mikroprozessor Hybrid aus
Chip- und Magnetstreifenkarte
• Magnetstreifen:
– 0,5 Zoll (= 12,7 mm) breit
– Drei unabhängige, parallele Spuren
– Maximale Kapazität: 1.394 Bits
Kap. 02/15
Magnetkarten Vor- und Nachteile
☺ Kleiner, transportabler, als
Urbeleg geeigneter Datenträger
☺ Kostengünstige Identifikation
und Berechtigungsprüfung
des Inhabers
☺ Erleichterung des bargeldlosen Zahlungsverkehrs
☺ Visuelle und maschinelle
Lesbarkeit
☺ Vertraulichkeit gespeicherter
Daten durch Chiffrierung
☺ Datenerfassung an
wechselnden Orten gut
möglich
Hoher Entwicklungsaufwand
und Gerätekosten
Beschränkte Einsatzmöglichkeiten durch die
unterschiedlichen Kartensysteme (fehlende Standards)
Keine wirtschaftlich vertretbare
Anwendung bei nur wenigen
Karteninhabern
Geringe Datenkapazität
Betrügerische Manipulationen
durch Fälschen oder Kopieren
von Karten sind nicht
auszuschließen
Akzeptanzprobleme und
Verlustrisiko bei (potentiellen)
Karteninhabern.
Kap. 02/16
Magnetbänder
• Magnetband
– Dünnes Polyesterband
– Auf einer Seite magnetisierbare Schicht aufgebracht
• Einsatzgebiete
– Datensicherung
– Langzeitarchivierung
• Kapazität abhängig von:
– Länge des Bandes
– Spuranzahl
– Aufzeichnungsdichte
• Konkurrierende Formate
Kap. 02/17
Magnetbandlaufwerke
• Geräteklassen
– Einzellaufwerke
– Autoloader
– Bibliotheken
Kap. 02/18
Magnetbandlaufwerke - Übersicht
Bezeichnung
Kapazität (GB)
Breite des
Bandes
Transferrate
(MB pro
Sekunde)
Entwickler
Travan TR-7
20
¼ Zoll
2
Tandberg
DAT 72
(DDS-5)
36
4 mm
3,5
Sony, HP
SLR-100
50
¼ Zoll
5
Tandberg
ADR2.120
60
8 mm
4
Philips
Mammoth-2
60
8 mm
12
Exabyte
VXA-2
80
8 mm
6
Exabyte
S-DLT 320
160
0,5 Zoll
16
Quantum
AIT-4
200
8 mm
24
Sony
LTO Ultrium-3
400
0,5 Zoll
80
HP, Seagate,
IBM
Kap. 02/19
Magnetbänder Vor- und Nachteile
☺ Zuverlässiges Medium
für tertiäre Speicherung,
Sicherung und Ablage
☺ Wiederverwendbarkeit
☺ Auswechselbarkeit von
Bändern im Magnetbandgerät und damit fast
unbegrenzte Kapazität
☺ Hohe Schreib- und
Leseleistung
☺ Große Haltbarkeit
Lange Zugriffszeit auf die
gespeicherten Daten
Keine visuelle Lesbarkeit
Sortierfähigkeit von
Datensätzen nur mit
Rechenunterstützung
durch erneute
Aufzeichnung
Keine Verwendbarkeit als
Urbeleg
Empfindlichkeit
Umwelteinflüsse
Kapazitätsentwicklung
hinkt der bei Festplatten
hinterher
Kap. 02/20
Disketten
• Magnetischer Wechseldatenträger
• Flexible Kunststoffscheibe (daher „floppy disk“)
• Untergebracht in Gehäuse aus Hartplastik (3,5Zoll-Diskette) bzw. flexiblem Kunststoff (5,25Zoll-Diskette)
• Aufzeichnung erfolgt durch Magnetisierung bitund byteseriell in konzentrischen Spuren
• Standardisierte und proprietäre Formate
• Bedeutung von Disketten nur mehr marginal
Kap. 02/21
3,5-Zoll-Standarddiskette: Laufwerk
Schnittstelle
Motor (Stepper) zur
Positionierung der Köpfe
auf den Sektoren
Stromanschluss
Schreib-/Leseköpfe
(beidseitig
angebracht)
Auswurfknopf
Kap. 02/22
3,5-Zoll-Standarddiskette
•
•
•
•
•
•
Kapazität: 1,44 MB
Zugriffszeit: 100 ms
Max. Transferleistung: 62,5 KB/s
Rotationsgeschwindigkeit: 360 RPM
2 Seiten x 80 Spuren x 18 Sektoren x 512 Bytes = 1,44 MB
Spurdichte: 135 TPI
Sektor
Kap. 02/23
Proprietäre Disketten
•
•
•
•
•
Beispiel: ZIP-Disketten von Iomega
Format: 3,5 Zoll
Kapazität: 750 MB
Max. Transferrate: 7,3 MB/s
Anschluss: USB 2.0
Kap. 02/24
Disketten Vor- und Nachteile
☺ Wahlfreier Speicherzugriff
☺ Austauschbarkeit
(einheitlicher Industriestandard) mit vielen PCBenutzern weltweit
☺ Einfache Handhabung
☺ Versendbarkeit
☺ Wiederverwendbarkeit
☺ Günstiger Preis von Laufwerk
und Datenträger
Keine visuelle Lesbarkeit
Zu geringe Kapazität für
heutige Massenspeichererfordernisse
Empfindlichkeit gegen
magnetische Umwelteinflüsse,
Verschmutzung, Knicken und
sonstige Beschädigungen
Fehleranfälliger und
langsamer als alle anderen
Wechselspeicher
Mittlerweile am Markt schon
fast bedeutungslos
Kap. 02/25
Magnetplatten
• Eine (bei Mikrofestplatten) oder
mehrere (Regelfall) auf einer Achse
montierte, magnetisierbare Platte(n)
• Platten bestehen aus Aluminium/Magnesiumoder Glassubstrat, darauf ist magnetisierbare
Beschichtung aufgebracht
• Drehen mit konstanter, hoher Geschwindigkeit
• Hermetisch abgeschlossenes, mit Edelgas
gefülltes Gehäuse zum Schutz vor Staubpartikel
• Aufzeichnung erfolgt bitund byteseriell auf
konzentrische Spuren
Kap. 02/26
Aufbau von Magnetplatten
Plattenstapel
(mit 3 Platten)
Plattenachse
Zugriffskamm
(in Parkstellung)
Aktuatorachse
Aktuator
Schnittstelle
(SATA)
Schreib- und
Leseköpfe (6)
Verbindungskabel
Laufwerkselektronik
Stromanschluss
Kap. 02/27
Magnetplatten: Schreib-/Leseköpfe
• Zugriff erfolgt über Schreib-/Leseköpfe, die auf
Zugriffskamm montiert sind
• Schreib-/Leseköpfe berühren (z.B. im Gegensatz zur
Diskette bzw. Magnetbändern) das Medium nicht
• Schreib-/Leseköpfe schweben auf hauchdünnem
Luftpolster
Kap. 02/28
Magnetplatten
• Einteilung der Platte in Spuren
• Spur wird in mehrere Sektoren (auch Blöcke genannt) aufgeteilt,
typische Größe: 512 Bytes
• Gelesen und geschrieben wird immer der komplette Sektor
• Sektor enthält Nutz- und zusätzliche Prüfdaten
• Übereinander liegende Spuren (bei mehreren Köpfen): Zylinder
Kap. 02/29
Magnetplatten: Charakteristika
• Baugröße (3,5; 2,5; 1,8; 1 und 0,85 Zoll)
• Kapazität
• Transferleistung
• Schnittstelle
• Geräuschentwicklung/Akustikmanagement
• Stromverbrauch
• MTBF
• Bauform: intern, extern, wechselbar
Kap. 02/30
Magnetplatten: Transferleistung
• Primäre Einflussfaktoren
– Suchzeit: Positionierung auf einer beliebigen Spur
– Rotationslatenz: Positionierung auf einem Sektor
– Interne Datenrate: Interne Transfergeschwindigkeit
• Abgeleitete Einflussfaktoren
– Zugriffszeit (Summe aus Suchzeit und
Rotationslatenz)
– Externe Datenrate (abhängig von der Schnittstelle)
– Befehlsverarbeitung (Zeit zur Verarbeitung der
Laufwerksbefehle)
Kap. 02/31
Magnetplatten: Schnittstellen
• Interne Festplatten
–
–
–
–
–
ATA
S-ATA
SCSI
S-SCSI
Fibre-Channel
• Externe Festplatten
–
–
–
–
USB
IEEE 1394 (Firewire)
SCSI
S-SCSI
SCSI-Kabeltypen (Quelle: Trinler, Kempten)
Kap. 02/32
Schnittstellen: ATA
• Parallele Übertragung der Daten
• 80 Leiterbahnen
• Max. Transferleistung: 133 MB/s (UDMA-6)
• Max. Kabellänge: 46 cm
• Max. 4 ATA Geräte pro ATA-Controller
Kap. 02/33
Schnittstellen: S-ATA
• Serielle Übertragung der Daten
• Sieben Leiterbahnen
• Max. Transferleistung: 300 MB/s, 2007: 600
MB/s
• Max. Kabellänge: 100 cm
• Max. 4 S-ATA Geräte pro Controller, Punkt-zu
Punkt Verbindung
• Hot-plugging möglich
Anschluss für
Datenkabel
Anschluss für
Stromversorgung
Kap. 02/34
Schnittstellen: SCSI
• Parallele Übertragung der Daten
• 50 bzw. 68 Leiterbahnen
• Max. Transferleistung: 320 MB/s, zukünftig: 640
MB/s
• Max. Kabellänge: 10 m
• Max. 16 SCSI-Geräte pro Controller
• Eigener SCSI-Controller
notwendig
Kap. 02/35
Schnittstellen: S-SCSI
• 7 Leiterbahnen
• Max. Transferleistung: 300 MB/s, 2007: 600 MB/s, 2010:
1200 MB/s
• Max. Kabellänge intern: 1 m, extern: 10 m
• Max. 128 SCSI-Geräte pro Controller
• Eigener SCSI-Controller notwendig
• Stecker und Kabel wie bei S-ATA
• Betrieb S-ATA Festplatten an S-SCSI Controller möglich
(nicht umgekehrt)
Kap. 02/36
Schnittstellen: Fibre Channel
• Ursprung: Supercomputing
• Verwendung hauptsächlich in
Speichernetzwerken (SAN)
• Fiberglas oder Kupferleitungen
• Max. Transferleistung: 200 MB/s, 400 MB/s und
1000 MB/s bereits ratifiziert
Kap. 02/37
Schnittstellen: USB 2.0 und IEEE 1394
• Schnittstellen für externe Magnetplatten
• Serielle Übertragung
• Max. Transferleistung
– USB 2.0: 480 MBit/s (60 MB/s)
– IEEE 1394: 800 Mbit/s (100 MB/s)
• Hot-plugging
USB – Stecker (Typ A und B)
IEEE 1394
Stecker (6 und 4 polig)
Kap. 02/38
Festplatten für Arbeitsplatzrechner
• Baugröße: überwiegend 3,5 Zoll
• Schnittstellen:
– überwiegend ATA und S-ATA
– Workstations: evt. SCSI und S-SCSI
• Kapazitäten:
– (S-)ATA: 20 – 500 GB
– (S-)SCSI: 18 – 300 GB
• Umdrehungsgeschwindigkeiten
– (S-)ATA: bis 10.000 RPM
– (S-)SCSI: bis 15.000 RPM
Kap. 02/39
Beispiel: Festplatte für
Arbeitsplatzrechner
•
•
•
•
•
•
•
•
Hitachi Deskstar K-500
Kapazität: 500 GByte
Baugröße: 3,5 Zoll
Anzahl Platten: 5
SATA
7.200 RPM
Suchzeit: 8,5 ms
Cache: 16 MB
Kap. 02/40
Festplatten für Notebook-PCs
• Baugröße:
– überwiegend 2,5 Zoll
– 1,8 Zoll
• Schnittstellen:
– ATA und S-ATA
• Kapazitäten:
– 2,5 Zoll: 100 GB
– 1,8 Zoll: 60 GB
• Umdrehungsgeschwindigkeiten:
– 3.600 und 5.400 RPM
Kap. 02/41
Beispiele: Festplatten für Notebook-PCs
•
Toshiba MK1031GAS
•
•
•
•
•
•
Anzahl Platten: 2
ATA, 4200 RPM
Suchzeit: 12 ms
Cache: 8 MB
•
Toshiba MK6006GAH
•
•
•
•
•
Anzahl Platten: 2
ATA, 4200 RPM
Suchzeit: 15 ms
•
Cache: 2 MB
Kap. 02/42
Festplatten für mobile Geräte
• Baugröße:
– 1,8 Zoll
– 0,85 Zoll
• Schnittstellen:
– ATA und S-ATA
• Kapazitäten:
– 1,8 Zoll: 60 GB
– 0,85 Zoll: 4 GB
• Umdrehungsgeschwindigkeiten:
– 1,8 Zoll: 5.400 RPM
– 0,85 Zoll: 3.600 RPM
Kap. 02/43
Beispiele: Festplatten für mobile Geräte
•
•
•
•
•
•
Anzahl Platten: 2
ATA, 4200 RPM
Suchzeit: 15 ms
Cache: 512 KB
•
Toshiba MK6006GAH
•
•
•
•
Kapazität: 4 GByte
Anzahl Platten: 1
ATA, 3.600 RPM
Kap. 02/44
Externe Festplatten
• Eigenes Gehäuse
• Eine oder mehrere Standardfestplatten (ein
logisches Laufwerk möglich)
• Anschluss: IEEE 1394 und USB, selten SCSI
Beispiel: Lacie Bigger Disk
• Max. Kapazität: 1,6 TB
• 4 Standardfestplatten in einem Gehäuse
• Umdrehungsgeschwindigkeit: 7.200 rpm
• Suchzeit: 10 ms
• Cache: 4 x 8 MB
• IEEE 1394 Schnittstelle
Kap. 02/45
Wechselplatten
• Können aus dem Rechner entnommen werden
• Wechselrahmen für Standardfestplatten
– 3,5 Zoll Standard-Festplatten können rasch ein- und
ausgebaut werden
– Wechselrahmen fest in Rechner eingebaut oder als
externe Andockstation realisiert
– Transport von Großendatenmengen
– Zur sicheren Verwahrung von sensiblen Daten im
Safe
Kap. 02/46
Wechselplatten
• Proprietäre Wechselplatten
– Medium (d.h. nur die Magnetplatte selbst) wird
gewechselt
– Schreib- und Leseeinheit verbleibt im Laufwerk
• Iomega REV
• Kapazität: 35 GB (durch Kompression bis zu 90 GB)
• Externe und interne Laufwerke erhältlich
• Zugriffszeit: 13 ms
Kap. 02/47
Wechselplatten
• 1-Zoll-Wechselplatten
– Komplettes Laufwerk (d.h. Medium, Schreib- und
Leseköpfe sowie Steuerungselektronik) wird
gewechselt
– Einsatz in mobilen Geräten (z.B. Digitalkameras)
• Beispiel: Microdrive von Hitachi
• 4 GB Kapazität
• 3.600 RPM
• Zugriffszeit: 12 ms
• Max. Transferrate 33 MB/s
• Anschluss: Compact-Flash-Typ 2
Kap. 02/48
Magnetplatten in Rechenzentren
• Bis Mitte 90er Jahre: SLED („Single Large
Expensive Disks“)
–
–
–
–
–
Plattengröße: 14 und 10,8 Zoll
Kapazität: mehrere Gigabyte
Verknüpfung mehrerer SLED zu „Magnetplattenfarm“
Teure und proprietäre Hardware
Auf Großrechner beschränkt
Kap. 02/49
Magnetplatten in Rechenzentren und
lokalen Netzen
• SLED-Plattenfarmen ab Anfang 1990 zunehmend durch
RAID-Systeme („Redundant Array of Inexpensive Disks“)
ersetzt
• RAID:
– Kombination mehrerer Standard-Festplatten zu einem Verbund
mit zusätzlichen Fehlererkennungs- und
Fehlerkorrekturmechanismen
– Teil der Speicherkapazität des Verbundes wird zur Speicherung
gleicher Information verwendet („Redundanz“)
– Für Anwender präsentiert sich der Plattenverbund als ein
einziges „logisches“ Laufwerk
– Varianten: RAID-0 bis RAID-7
– In der Praxis am häufigsten genutzt: RAID-0, RAID-1, RAID-3
und RAID-5
Kap. 02/50
RAID-0 („Striping“)
• Verteilt die Datenblöcke gleichmäßig auf
verschiedene Laufwerke
• Plattenzugriffe sind parallelisierbar, höhere
Zugriffsgeschwindigkeit
• Keine Redundanz, daher Name („Redundant“)
irreführend
• Fällt ein Laufwerk aus, sind alle Daten verloren
• Geschwindigkeitssteigerungen vor allem bei
großen und zusammenhängenden Dateien
• Einsatzgebiete: bei großen Datenmengen (z.B
Audio- und Videobearbeitung)
Kap. 02/51
RAID-0 („Striping“)
Kap. 02/52
RAID-1 („Mirroring“)
•
•
•
•
•
•
•
•
Jeweils zwei Laufwerke werden gespiegelt
Schreibzugriffe erfolgen parallel
Hälfte der Gesamtkapazität steht zur Verfügung
Leseleistung kann durch parallele Zugriffe
gesteigert werden
Schreibzugriffe: gleich schnell wie bei
Einzellaufwerken
Doppelte Kosten
Hohe Datensicherheit
Anwendung: wenn hohe Datensicherheit
erforderlich und überwiegend Lesezugriffe
Kap. 02/53
RAID-1 („Mirroring“)
Kap. 02/54
RAID-Fehlerkorrekturverfahren
•
•
•
•
RAID-1: perfekte Redundanz hoher Overhead bei hohen Kosten
Ab RAID-2 kommen Fehlerkorrekturverfahren zur Anwendung
Nutzdaten werden auf mindestens zwei Laufwerke verteilt
Aus Dateninhalt kann Fehlerkorrekturwert errechnet werden (XORVerknüpfung)
• 1: Wenn ungerade Anzahl von Bitstellen 1 beträgt
• 0: Wenn gerade Anzahl von Bitstellen 1 beträgt
Laufwerk
Daten
A (Nutzdaten)
0101 0101
B (Nutzdaten)
1111 0000
C (Paritätsinformation)
1010 0101
Kap. 02/55
RAID-3
• Eigenes Paritätslaufwerk
• Bei Schreib- und Leseoperationen Zugriff auf alle Laufwerke
erforderlich, Synchrone Bewegungen der Schreib-/Leseköpfe
• Bei Bearbeitung weniger und großer Dateien (z.B. Videoschnitt)
performant
• Schlechte Leistung bei vielen kleinen Dateien (z.B. Datenbank- und
Transaktionssysteme)
Kap. 02/56
RAID-5
• Kein eigenes Paritätslaufwerk
• Nutz- und Paritätsdaten werden verteilt auf allen Laufwerken
gespeichert
• Gute Leistung bei vielen kleinen Dateien (z.B. Datenbank- und
Transaktionssysteme)
• Schreibzugriffe lassen sich leichter parallelisieren
Kap. 02/57
Vergleich RAID-Systeme
Maximale
PLeistung
RAID-0
RAID-5
RAID-3
Minimale
Kosten
RAID-1
Maximale
Verfügbarkeit
Kap. 02/58
Preisentwicklung Festplatten
500
462
450
Preis pro Gigabyte in Euro
400
350
300
251
250
200
132
150
100
60
32
50
18
8
4
2
0,9
0,6
2001
2002
2003
2004
2005
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
Kap. 02/59
Anzahl der verkauften Festplatten
400
350
Einheiten in Mio.
300
250
200
150
100
50
0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Kap. 02/60
Speichernetze
• Speichernetze stellen Speicherplatz auf Magnetplatten
über das Netzwerk zur Verfügung
• NAS („Network Attached Storage“)
–
–
–
–
„schlüsselfertiger“ Dateiserver
Adapterkarte zum direkten Anschluss an Netzwerk
spezielles Betriebssystem
einfache Installation und Wartung
• SAN („Storage Area Disk“)
– Speichernetz für heterogene Umgebungen
– Verbindet Server und Speichergeräte (Festplatten,
Magnetbandeinheiten, optische Speicherplatten)
– Speichergeräte sind von Server getrennt
– Unabhängiges, vom lokalen Netz getrenntes Netz
Kap. 02/61
Vergleich NAS - SAN
Kap. 02/62
Vor- und Nachteile NAS
☺ Einfache Installation
(„Plug & Play“) und
Wartung
Beschränkte Leistung –
für große Netze
unzureichend
☺ Preisgünstiger Ausbau
durch Speichererweiterung und
zusätzliche NAS-Geräte
☺ Erprobte Schnittstellen
☺ Sehr gut geeignet für
kleinere und mittlere
Datei- und Webserver.
Zugriff auf die
gespeicherten Daten
erfolgt über den Server
und das lokale Netz, was
diese zusätzlich belastet
Keine räumliche und
logische Trennung
zwischen Speichermedien und Server (bzw.
Controller) möglich.
Kap. 02/63
Vor- und Nachteile SAN
☺ Hohe Leistung
☺ Reduzierte Belastung
des lokalen Netzes und
der Prozessoren der auf
die Speicher
zugreifenden Maschinen
☺ Offene Architektur,
Flexibilität
☺ Hohe Skalierbarkeit
☺ Einfaches zentrales
Ressourcenmanagement
☺ Erleichterte Ausfallsicherung und
Katastrophenvorsorge
Schwierigere Planung,
Installation und Wartung
als bei NAS-Systemen
Relativ teuer
Standardisierung noch
nicht abgeschlossen
Kap. 02/64
Führende Hersteller NAS und SAN
HP
23%
Andere
28%
Dell
7%
IBM
20%
EMC
14%
Sun
Microsystems
8%
Jahr: 2004
Quelle: IDC
Kap. 02/65
Optische Datenträger
• Optische Datenträger nutzen optische Filter-,
Reflexions- und Beugungseigenschaften von
Materialen zur Speicherung
• Verwendung von Licht oder mittels Laser
erzeugter Wärmeenergie zum Lesen oder
Schreiben auf optisch reaktivem Material
• Wichtigste optische Datenträger
– optische Speicherplatten
• Weitere Datenträger:
– Mikrofilme („Computer Output on Microfilm“ - COM)
– optische Speicherkarten
Kap. 02/66
Computer Output On Microfilm (COM)
• Mikrofilm: Erster optischer Datenträger im
Bereich IT
• Schriftliche und bildliche Information wird stark
verkleinert auf Film gespeichert
• Visuell (mit Vergrößerungsapparat) lesbar
• Nischendasein
• COM-Recorder
Kap. 02/67
Optische Speicherkarten
• Optische Speicherkarten:
–
–
–
–
–
Plastikkarte in Standardgröße
Optischer Speicherbereich in Streifenform
Mittels Laser les- und beschreibbar
Kapazität: bis 4 MB
Transferrate: 9 KB/s (Lesen), 4 KB/s (Schreiben)
– TRUE-WORM (einmal beschriebene Bereiche können nicht
mehr gelöscht werden
• Genormt nach ISO 11693/11694
• 35-mm-Streifen: 4,1 MB
• 16-mm-Streifen: 1,5 MB
• Anwendung: z.B. „Lebenskarte“
Kap. 02/68
Optische Speicherplatten
•
•
•
•
•
Feste, runde Kunststoffscheiben
Wechselmedien
Mit optisch reaktiver Speicherschicht
Verwendung von lasergenerierter Lichtenergie
Lesen:
– passive Funktion
– Veränderungen von reflektiertem Licht feststellen
• Schreiben:
– aktive Funktion
– Veränderungen von optisch reaktivem Material
herbeiführen
Kap. 02/69
Optische Speicherplatten
• Wichtigste optische Speicherplatten:
–
–
–
–
–
–
Compact Disc (CD),
Digital Versatile Disc (DVD)
Professional Disc for Data (PDD)
Ultra Density Optical (UDO)
High Density Digital Versatile Disc (HD-DVD)
Blu-Ray-Disc
Kap. 02/70
Compact Disc (CD)
• Compact Disc:
– Optische Speicherplatte
– 12 cm Durchmesser (selten: 8 cm)
– Markteinführung: 1982 (in Form der Audio-CD)
• Varianten:
– Audio-CD („Red-Book“-Standard)
– Daten-CD („Yellow-Book“-Standard)
• Medien:
– CD-ROM (bespielt, nicht veränderbar)
– CD-R (einmalig beschreibbar)
– CD-RW (wiederbeschreibbar)
Kap. 02/71
CD - Funktionsweise
• Information durch mikroskopisch kleine
Vertiefungen (Pits) repräsentiert
• Pits:
– 0,12 Mikrometer tief
– 0,6 Mikrometer breit
– Mindestens 0,83 Mikrometer lang
• Spurführung: spiralförmig (wie bei Schallplatte)
• Spurdichte: 16.000 TPI (Vergleich: 3,5-ZollDiskette: 135 TPI)
• rotes Laserlicht
• Wellenlänge des Lasers: CD 780 nm
Kap. 02/72
CD - Funktionsweise
Lesevorgang:
•Laser durch halbdurchlässigen
Spiegel
•Unterschiedliche Brechung bei Pit
oder Land
Kap. 02/73
CD-ROM
• Bespielt, unveränderbar
• Speicherkapazität
– 650 MB (= 74 Min. Audio-CD)
– 700 MB (= 80 Min. Audio-CD)
– 800 MB (= 90 Min. Audio-CD): nicht von allen
handelsüblichen Laufwerken unterstützt
• Ursprüngliche Transferrate: 150 KB/s (AudioCD)
• Max. Transferrate: 10,8 MB/s (72fache
Standardgeschwindigkeit von 150 KB/s)
Kap. 02/74
CD-R
• Einmalig (in mehreren Sitzungen) beschreibbar
• Fotoempfindliche Farbschicht
• Laser brennt Bitmuster in die Farbschicht Änderung
der Reflexionseigenschaften
• Diese Änderung erscheint für Lesegeräte wie
„konventionelle“ Pits and Lands der CD-ROM
• Kapazitäten der Medien:
– 650 MB (74 Min), 700 MB (80 Min): mit allen handelsüblichen
Laufwerken lesbar
– 800 MB (90 Min), 900 MB (99 Min): spezielle Laufwerke zum
Lesen notwendig
• Maximale Schreibgeschwindigkeit: 52fache
Standardgeschwindigkeit
Kap. 02/75
CD-RW
• Bis zu 1000mal wiederbeschreibbar
• duale Phasenwechseltechnik
• Beschreiben: relativ energetischer Laser verursacht
amorphe Zonen (schlechtere Reflexionseigenschaft) auf
Speicherschicht
• Löschen: etwas energieärmerer Laser kann amorphe
Zonen wieder in kristallinen Zustand (gute Reflexion)
überführen
– 650 MB (74 Min)
– 700 MB (80 Min)
Kap. 02/76
Digital Versatile Disc (DVD)
• DVD:
– Optische Speicherplatte
– 12 cm Durchmesser (selten: 8 cm)
– Markteinführung: 1995
(in Form der Video-DVD)
• Varianten:
– Video-DVD
– Audio-DVD
– Daten-DVD
• Medien:
–
–
–
–
DVD-ROM
DVD-R, DVD+R
DVD-RW, DVD+RW
DVD-RAM
Kap. 02/77
DVD: Funktionsweise
• Wie bei der CD wird Information durch
mikroskopisch kleine Vertiefungen (Pits)
repräsentiert
• Pits sind kleiner als bei CD, Spurführung enger
Erhöhung der Datendichte
• Spurführung: spiralförmig
• Rotes Laserlicht
• Wellenlänge des Lasers: 650 nm (CD 780 nm)
Kap. 02/78
DVD: Funktionsweise
• Zwei Seiten möglich:
– DVD kann im Gegensatz zur CD auf beiden Seiten
beschrieben/gelesen werden
– Muss vom Benutzer gewendet werden
– Einsatz eher selten
– Single Sided (SS) vs. Double Sided (DS)
• Zwei-Schichten-Technik:
– Pro Seite können zwei Speicherschichten eingesetzt
werden
– Laser kann auf zweite, darunterliegende
Speicherschicht fokussiert werden
– Single Layer (SL) vs. Dual Layer (DL)
Kap. 02/79
DVD - Kapazitäten
Bezeichnung
Durchmesser
Aufz.
Kapazität
DVD-1
8 cm
SS/SL
1,46
DVD-2
8 cm
SS/DL
2,66
DVD-3
8 cm
DS/SL
2,92
DVD-4
8 cm
DS/DL
5,32
DVD-5
12 cm
SS/SL
4,70
DVD-9
12 cm
SS/DL
8,54
DVD-10 12 cm
DS/SL
9,40
DVD-14 12 cm
DS/ML
13,24
DVD-18 12 cm
DS/DL
17,08
Kap. 02/80
DVD-ROM
• Bespielt, unveränderbar
• Speicherkapazität:
– Abhängig vom Format (SS – DS, SL – DL)
– Maximal 17,08 GB (DS/DL)
– Üblicherweise: 4,7 GB (DVD-5) bei Daten-DVDs;
8,54 (DVD-9) bei Video-DVDs
• Ursprüngliche Transferrate: 1.321 KB/s
(Vergleich CD: 150 KB/s)
• Max. Transferrate: 21,1 MB/s (16fache
Standardgeschwindigkeit)
Kap. 02/81
DVD-R / DVD+R
• Einmalig in mehreren Sitzungen beschreibbar
• DVD-R: Offizieller Standard des DVD-Forums
• DVD+R: Standard der DVD+RW Alliance
• Formatvielfalt führte Anfangs zu Verunsicherung bei
Käufern Kombi-Brenner für beide Formate dominieren
den Markt
• Funktionsprinzip wie bei CD-R
– DVD-R: 4,7 GB (nur DVD-5)
– DVD+R: 8,54 GB (DVD-9) „Dual-Layer-Brenner“ notwendig,
Rohlinge (DVD+DL) noch relativ teuer (zirka 7 Euro pro Stück)
Kap. 02/82
DVD-RW / DVD+RW
• Bis zu 1.000mal wiederbeschreibbar
• Duale Phasenwechseltechnik
• Funktionsprinzip wie bei CD-RW
• Handelsübliche Kombi-Brenner beherrschen
beide Formate
• Maximale Kapazität beider Formate: 4,7 GB
• Maximale Schreibgeschwindigkeit:
– DVD-RW: 6fache Standardgeschwindigkeit
– DVD+RW: 8fache Standardgeschwindigkeit
Kap. 02/83
DVD-RAM
• Bis zu 100.000 mal wiederbeschreibbar
• Im Vergleich zu anderen DVD-Varianten höhere
Datensicherheit aufgrund:
– Sektorierung (visuell in Form von Rechtecken auf
Medium wahrnehmbar)
– Defektmanagement ähnlich wie bei Festplatten
• Als Platte oder in Kassette
– Typ-1-Kassette: verschlossen
– Typ-2-Kassette: Platte entnehmbar
• Kapazität: 4,7 GB (SS) und 9,4 GB (DS)
• Transferleistung: 2 MB/s Schreiben,
4 MB/s Lesen
Kap. 02/84
Optische Speicherplatten – Blauer Laser
• Speicherkapazitäten von DVDs für viele Anwendungen
nicht mehr ausreichend
– Beispiel: HDTV auf DVD-5 (4,7 GB) passen bei 19,28 MBit/s
nur zirka 33 Minuten Film
• Erhöhung der Speicherdichte durch kurzwelligerem
blauen Laser (405 nm)
• Professionelle Datensicherung: Ersatz der in die Jahre
gekommenen magneto-optischen Laufwerke zur
Archivierung
– Professional Disc for Data (PDD)
– Ultra Density Optical (UDO)
• Speichermedien für Endbenutzer: Nachfolger für DVD
– HD-DVD
– Blu-Ray-Disc
Kap. 02/85
Professional Disk for Data (PDD)
• Speicherplatte im 12-cm-Format
• Zirka 1000-mal wiederbeschreibbar
• Maximale Kapazität: 20,5 GB (einseitig),
zweiseitig Aufzeichnung nicht möglich
• Max. Transferleistung: 11 MB/s
• Platte empfindlich in Kassette untergebracht
• Geplante Erweiterungen:
– 2005: 50 GB bei 22 MB/s
– 2007: 100 GB bei 43 MB/s
Kap. 02/86
Ultra Density Optical (UDO)
• Speicherplatte im 5,25-Zoll-Format
• Kapazität: 14 GB bei einseitiger Speicherung, 28
GB bei beidseitiger Speicherung
• Bis zu 10.000-mal wiederbeschreibbar
• Max. Transferleistung: 8 MB/s
• im Gegensatz zur PDD True-WORM möglich
• Erweiterungen:
– 2006: 60 GB bei 12 MB/s
– 2008: 120 GB bei 18 MB/s
Kap. 02/87
HD-DVD
• Anfängliche Bezeichnung: AOD (Advanced
Optical Disc, konkurrierte mit Blu-Ray um
„offizielle“ Nachfolgerschaft der DVD
• Kapazitäten HD-DVD-ROM:
– 15 GB (SL) bzw. 30 GB (DL)
• Kapazitäten HD-DVD-R(W):
– 20 GB (SL) bzw. 40 GB (DL)
• Dicke Trägerschicht: 0,6 Mikrometer identisch
mit DVD, geringere Empfindlichkeit im Vergleich
zur Blu-Ray-Disc, keine Kassette notwendig
Kap. 02/88
Blu-Ray-Disk
• Konkurrenzformat für HD-DVD
• Kapazitäten ROM und R(W):
– 27 GB (SL), 54 GB (DL)
• Trägerschicht befindet sich nur 0,1 mm unter der
Oberfläche Platte sehr empfindlich
• Platte meist in Kassette untergebracht
• Derzeit Entwicklung von Spezialbeschichtung Kassette zum Schutz kann entfallen
• Fraglich, ob Blu-Ray oder HD-DVD
zum Defacto-Standard wird
Kap. 02/89
Magneto-optische Speicherplatten
• Nutzung des Kerr-Effektes: Polarisation von Materialen
kann unter Einfluss von thermischer Energie (durch
Laser) und Magnetfeldern (durch magnetischen
Schreibkopf) geändert werden
• Schreiben und Löschen: zu beschreibender Bereich wird
durch Laserstrahl erwärmt und die Polarisation durch
Anlegen eines Magnetfeldes geändert
• Lesen: erfolgt rein optisch durch Laser, je nach
Polarisation des reflektierten Lichts wird Information als
0 oder 1 interpretiert
• Verfahren bietet sehr gute Datensicherheit und ist
diesbezüglich der Phase-Change-Technolgie überlegen
• Schreiben prinzipbedingt jedoch langsam
Kap. 02/90
MO-Disc
• Wiederbeschreibbare Speicherplatten
• Anwendungsgebiet: professionelle
Langzeitarchivierung
• Plattengröße: 3,5-Zoll und 5,25-Zoll
• Maximale Kapazitäten:
– 3,5 Zoll: 2,3 GB
– 5,25 Zoll: 9,1 GB
• Zugriffszeiten: 45 – 65 ms (Lesen), 85 – 105 ms
(Schreiben)
• Max. Transferleistung: 4,5 MB/s (Lesen), 0,85
MB/s (Schreiben)
Kap. 02/91
MO-Disc
• Sicherstes Speicherverfahren
• Führt Nischendasein
• Immer mehr Hersteller ziehen sich aus dem
Markt zurück
• Konkurrenzformate, die professionellen
Ansprüchen genügen: PDD, UDO und DVDRAM
Kap. 02/92
Mini-Disc (MD)
• 2,5-Zoll-MO-Platte
• Markteinführung 1992 zur Speicherung digitaler
Musik (MD-Audio)
• MD-Data: 140 GB, nicht kompatibel zur MDAudio
• 2004: Einheitliches Format (Hi-MD) für Audiound Datenanwendungen
• Kapazität Hi-MD: 1 GB
• Max. Transferrate: 9,83 MB/s
• Marktdurchsetzung fragwürdig (Konkurrenz
durch mobile MP3-Player mit Festplatte)
Kap. 02/93
Elektronische Datenträger
• Verwendung von Halbleiterbauelementen zur
Datenspeicherung
• Unterscheidung:
– Flüchtige Speicher: Bei Trennung von Stromquelle geht
Speicherinhalt verloren (z.B. Hauptspeicher in Form von DDRRAM-Modulen im PC)
– Nichtflüchtiger Speicher: Bei Trennung von Stromquelle bleibt
Information erhalten (z.B. USB-Speicherstick)
• Im folgenden behandelte Datenträger:
–
–
–
–
Chipkarten mit Mikroprozessor
RFID-Transponder
Flash-Speicherkarten
USB-Sticks
Kap. 02/94
Klassifikation von Chipkarten
• Lebenszyklus (Karten mit Dauerfunktion vs.
Wegwerfchipkarten)
• Nutzungsart
• Einsatzfelder (einfunktional, mehrfunktional)
• Kommunikation (kontaktgebunden, drahtlos)
• Typ:
–
–
–
–
Speicherchipkarten
Intelligente Speicherchipkarten (Zugriffslogik)
Chipkarte mit Mikroprozessor
Superchipkarten (Folientastatur und Display)
Kap. 02/95
Speicherchipkarten
• Beinhalten reine Speicherlogik (RAM, ROM und
EEPROM)
• Keine Anwendungen auf Karte ausführbar
• Keine Sicherheitsmechanismen (wie geschützter
Speicherbereich) realisierbar
• Erste Version von Chipkarten waren reine
Speicherkarten
• Kostengünstig
Kap. 02/96
• Plastikkarte mit integriertem Prozessor-Chip
• Hybridkarten können zusätzlich auch optischen
bzw. magnetischen Speicherbereich aufweisen
• Mögliche Anwendungsgebiete:
– Elektronisches Zahlungsmittel (Quick-Funktion von
Bankomatkarten)
– Ausweis (Identifikation)
– Zugriffskontrolle (Computer)
– Zutrittskontrolle
– Gesundheitspass
– Studienbuch
– Speicherung von Schlüsseln (z.B. Bezahlfernsehen)
Kap. 02/97
• Aufgaben des Mikroprozessors
–
–
–
–
Kommunikation mit Systemschnittstellen
Ausführung von Anwendungen
Koordiniert Speicherzugriffe
Kontrolliert Rechtmäßigkeit von Transaktionen (z.B.
durch Überprüfung der PIN)
• Betriebssystem
– Stellt grundlegende Funktionen (z.B. Ein- und
Ausgabe) für Anwendungen zur Verfügung
– Wichtigste Vertreter: MULTOS und JavaCard
– Erlauben den isolierten Betrieb verschiedener
Anwendungen
Kap. 02/98
• Architektur:
ROM
(Betriebssystem)
IOSystem
Bus
RAM
CPU
Zugriffsbedingungen,
Schlüssel
EEPROM
(Anwendungsdaten)
Kap. 02/99
• Speicher
– RAM: flüchtiger Speicher, dient als temporärer
Arbeitsspeicher für die Anwendungen und
Betriebssystem
– ROM: nicht veränderbar und nicht flüchtig, enthält das
Betriebssystem
– EEPROM: nicht flüchtig, veränderbar, enthält
Anwendungen und Nutzdaten
• Geheimer Speicher (nur für CPU zugreifbar)
• Geschützter Speicher (nur über korrekte PIN zugreifbar)
• Freier Speicher (unbeschränkt zugänglich)
Kap. 02/100
Transponder
• Transponder: automatischer Antwortsender,
reagiert auf eingehendes Signal
• Kunstwort aus Transmitter und Responder
• Sehr einfache bis komplexe Varianten
• Einfachster Fall: Diebstahlerkennung durch
Metallstreifen
• Komplexe Transponder: beinhalten Speicher
und Prozessor
• Aktive und passive Transponder
Kap. 02/101
Elektronische Artikel-Sicherung (EAS)
Kap. 02/102
Radio Frequency Identification (RFID)
• Datenerfassungsverfahren zur Speicherung von
Identifikationsdaten
• Elektronische Etiketten können kontaktlos per
Funk gelesen und beschrieben werden
• RFID-Etikett
– Antenne
– Analoger Schaltkreis zum Empfangen und Senden
– Digitaler Schaltkreis zur Datenspeicherung
• Maximale Entfernung zum Lesen oder
Beschreiben zwischen wenigen Zentimetern und
30 Metern
Kap. 02/103
Kap. 02/104
RFID: Anwendungsgebiete
• Einzelhandel
– Einzelne Produkte statt Produkttypen können
identifiziert werden SCM, POS
– Zusätzliche Information (Ablaufdatum usw.) kann zum
Produkt gespeichert werden.
•
•
•
•
•
•
Mautsysteme für PKW und LKW
Waggon- und Containerüberwachung
Produktionssteuerung
Abfallentsorgung
Kontrolle von Verschleißteilen
Zeitmessung bei Sportveranstaltungen
Kap. 02/105
RFID: Vor- und Nachteile
☺ Kleine, robuste Datenträger
(unempfindlich gegen
Verschmutzung und extreme
Temperaturen) mit langer
Lebensdauer
☺ Teils wiederverwendbar
☺ Hohe Erkennungsgenauigkeit
☺ Große Reichweite und
schnelle Datenübertragung
☺ Automatische
Datenerfassung auch im
laufenden Prozess
☺ Datenerfassung durch nicht
leitende Materialien ohne
Sichtkontakt möglich
Teurer als StrichcodeEtiketten
Umstellungskosten (z.B.
Handel)
Probleme bei Metallen
(Abschirmung)
Datenschutzbedenken
Kap. 02/106
•
•
•
•
Kleine, externe Speichermedien
Anwendungsgebiet: Tragbare Geräte
Nichtflüchtige Speicherchips
Lebensdauer auf zirka 100.000 Schreib- und
Löschzyklen beschränkt
• Fehlen eines Marktstandards
Kap. 02/107
• Robust gegenüber Umwelteinflüssen
• Max. Transferraten: 10 MB/s
– Vergleich DDR-RAM: 2 GB/s
– Vergleich Notebook-Festplatte: 20 MB/s
Kap. 02/108
Compact-Flash-Speicherkarten
•
•
•
•
•
Relativ lange am Markt
Weit verbreitet
Vergleichsweise großes Gehäuse
Max. Speicherkapazität: 8 GB
Zwei Varianten
– Typ I: 42,8 × 36,4 × 3,3 mm
– Typ II: 42,8 × 36,4 × 5 mm
• Über Adapter auch in PC-Card-Slot verwendbar (bei
Notebooks weit verbreitet)
• Max. Transferleistung: 8 MB/s, in der Praxis 3,5 MB/s
• Aktuellste Version (3.0) bietet Möglichkeit, Inhalte zu
verschlüsseln
• Integrierter Speichercontroller, ATA-kompatibel
Kap. 02/109
Smart-Media-Speicherkarte
• Dünner als Compact-Flash-Speicherkarte (37,0
x 45,0 x 0,76)
• Kein Controller auf Speicherkarte, Gerät muss
Speichermanagement durchführen Probleme
bei alten Geräten und neueren Versionen der
Smart-Media-Speicherkarte
• Kapazitäten bis 128 MB
• Transferleistung 0,8 MB/s
• Vorwiegend in Digitalkameras eingesetzt
• Marktanteil im Sinken
Kap. 02/110
Multimedia-Speicherkarte
• Geringe Verbreitung am Markt
• Gehäusegröße entspricht in etwa Briefmarke
(24,0 x 32,0 x 1,4 mm )
• Max. Kapazität: 1 GB
• Im Vergleich zu Compact-Flash simple
Controller-Logik auf der Karte
• Max. Transferleistung 2,5 MB/s, in der Praxis 1,6
MB/s
• Soll mittel- bis langfristig von der Secure-DigitalSpeicherkarte abgelöst werden
Kap. 02/111
Secure-Digital-Speicherkarte
• Nachfolger der Multimedia-Speicherkarte, etwas
dicker (24 x 32 x 2,1 mm)
• Digital-Rights-Management (DRM) wird
unterstützt
• Max. Kapazität: 2 GB
• Integrierter Controller
• An Secure-Digital-Port kann auch MultimediaSpeicherkarte verwendet werden, nicht jedoch
umgekehrt (Abwärtskompatibel)
• Max. Transferleistung 12,5 MB/s, in der Praxis 6
bis 8 MB/s
• Hohes Wachstumspotential attestiert
Kap. 02/112
Memory-Stick
• Zwei Gehäuseformen
– Memory-Stick: 21,5 x 50 x 2,8 mm
– Memory-Stick-Duo: 20,0 x 31,0 x 1,6 mm
(für kleine mobile Geräte)
• Insgesamt vier Varianten:
– Memory-Stick: bis 128 MB Kapazität, max. Transferleistung 1,8
MB/s schreiben, 2 MB/s lesen
– Memory-Stick Duo: bis 128 MB Kapazität, max. Transferleistung
1,8 MB/s schreiben, 2 MB/s lesen
– Memory-Stick PRO: theoretisch max. Kapazität: 32 GB, am
Markt jedoch nur bis 2 GB, max. Transferleistung 20 MB/s
– Memory-Stick PRO Duo: bis 512 MByte Kapazität, max.
Transferleistung 20 MB/s
Kap. 02/113
Memory-Stick
• Adapter für DuoGehäuseform erhältlich
• Pro-Sticks in älteren
Geräten nicht verwendbar
• 20 Prozent teurer als
vergleichbare CompactFlash-Speicherkarte
• DRM-Funktionalität
(Magic-Gate) für AudioDateien
Kap. 02/114
xD-Picture-Card
• Kleinste Speicherkarte (20,0 x 25,0 x 1,7 mm)
• Simpler Controller
• Transferraten
– Lesen: max. 5 MB/s, in Praxis 2,5 MB/s
– Schreiben: max. 3 MB/s, in Praxis 0,3 MB/s
• Trotz simpler Controller-Logik sehr teuer
• Wenige Hersteller unterstützen diese Format
• Einsatz bisher auf digitale Kameras beschränkt
Kap. 02/115
Marktanteile Flash-Speicherkarten
11%
5%
20%
34%
5%
47%
56%
25%
5%
Marktanteil
24%
28%
26%
SD-Card
Multi-Media-Card
Memory-Stick
Smart-Media
Compact-Flash
6%
6%
21%
Sonstige
25%
10%
29%
24%
3%
25%
19%
16%
2%
10%
4%
5%
4%
3%
2%
2002
2003
2004
2005
2006
Jahr
Quelle: IDC
Kap. 02/116
USB-Stick
• USB-Sticks vereinen Vorteile von Flash-Speicherkarten
mit denen einer Standardschnittstelle
• Unterschiedlichste Gehäuseformen
• Geschwindigkeit abhängig von USB-Version
– USB 1.0: ca. 1 MB/s
– USB 2.0: ca. 8 MB/s
• Anwendungsgebiet weitestgehend auf PC beschränkt der für den Betrieb von Speichermedien notwendige
USB-Host-Port fehlt den meisten mobilen Geräten
(selbst wenn auf diesen USB-Schnittstelle vorhanden ist)
• Kapazitäten: bis zu 4 GB
Kap. 02/117
USB-Stick
Kap. 02/118
Flash-Speicher Vor- und Nachteile
☺ Mit Abstand geringste
durchschnittliche Zugriffszeit
☺ Konstante Speicherung ohne
Stromversorgung
(Nichtflüchtigkeit)
☺ Geringes Gewicht und kleine
Abmessungen
(Transportierbarkeit)
☺ Geräuschlosigkeit und
geringer Stromverbrauch
beim Betrieb
☺ Unempfindlichkeit (vor allem
Stoßfestigkeit im Vergleich zu
Magnetplatten - wichtig bei
tragbaren Rechnern)
Enorm hoher Preis im
Vergleich zu Festplatten
Begrenzte Kapazität
Die beschränkte
Nutzungsintensität (begrenzte
Zahl der Schreibzyklen)
Bei Flash-Speicherkarten:
fehlende Standards und damit
sehr beschränkte Austauschbarkeit zwischen Geräte
Höheres Verlustrisiko auf
Grund der kompakten
Bauform
Kap. 02/119
Vergleichende Übersicht Datenträger 1/4
Datenträger
Derzeitig
Kapazität
Laufwerkkosten
Medienkosten
Mittlere
Zugriffszeit
Strichcode-Feld
20 Bytes
billig
sehr billig
1s
Magnetstreifenkarte
170 Bytes
billig
sehr billig
1s
Markierungsbeleg
2 KB
teuer
sehr billig
>100 s
Klarschriftbeleg
2 KB
teuer
sehr billig
>100 s
Chipkarte mit
Mikroprozessor
100 KB
billig
mittel
1s
Standarddiskette
1,44 MB
sehr billig
sehr billig
100 ms
Optische
Speicherkarte
4 MB
mittel
mittel
1s
Kap. 02/120
Datenträger
Derzeitige
Kapazität
Laufwerkkosten
Medienkosten
Mittlere
Zugriffszeit
CD-R/RW
650 MB
sehr billig
sehr billig
100 ms
Zip-750-Diskette
750 MB
billig
mittel
29 ms
3,5-Zoll-MO
1,3 GB
mittel
mittel
25 ms
Compact-FlashSpeicherkarte
4 GB
sehr teuer
eingebaut
2 ms
1-Zoll-Festplatte
4 GB
teuer
eingebaut
12 ms
DVD-RW, DVD+RW
4,7 GB
billig
billig
90 ms
5,25-ZollWORM/MO-Platte
9,1 GB
sehr teuer
mittel
25 ms
Kap. 02/121
Datenträger
Derzeitige
Kapazität
Laufwerkkosten
Medienkosten
Mittlere
Zugriffszeit
DVD-RAM
9,4 GB
billig
mittel
65 ms
Mikrofilm (Rollfilm)
14,8 GB
sehr teuer
teuer
50 s
Travan-TR-7-Band
20 GB
mittel
teuer
25 s
PDD
20,5 GB
sehr teuer
teuer
200 ms
UDO
28 GB
sehr teuer
teuer
82 ms
12-Zoll-WORM-Platte
30 GB
sehr teuer
sehr teuer
100 ms
DDS-5-Band (4 mm)
36 GB
mittel
mittel
25 s
Kap. 02/122
Datenträger
Derzeitige
Kapazität
Laufwerkkosten
Medienkosten
Mittlere
Zugriffszeit
HD-DVD (AOD)
40 GB
sehr teuer
sehr teuer
65 ms
Blue-Ray-Disc
54 GB
sehr teuer
sehr teuer
80 ms
2,5-Zoll-Festplatte
80 GB
mittel
eingebaut
10 ms
SDLT-Magnetband
160 GB
sehr teuer
sehr teuer
25 s
AIT-Magnetband
200 GB
sehr teuer
sehr teuer
25 s
LTO-Magnetband
400 GB
sehr teuer
sehr teuer
25 s
3,5-Zoll-Festplatte
500 GB
billig
eingebaut
8 ms
Kap. 02/123

Datenträger und externe Speicher

Transcription

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