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Interne externe Speichermedien

Name: Interne externe Speichermedien
Price: 0.99 EUR
Availability: InStock
Author: Seni Herici
ISBN: 978-3-640-06228-7

Facharbeit (Schule), 2003

21 Seiten, Note: 1+

Seni Herici (Autor:in)

Leseprobe

Inhalt

Deckblatt

Vorwort

1.0 Interne Speichermedien
1.1 RAM (Random Access Memory)
1.2 SRAM (Synchron RAM)
1.3 DRAM (Dynamic RAM)
1.4 ROM (Read Only Memory)
1.5 PROM (Programmable ROM)
1.6 EPROM (Erasable programmable ROM)
1.7 EEPROM (Electrically erasable programmable ROM)

2.0 Externe Speichermedien
2.1 Diskette
2.1.1 Das Diskettenlaufwerk
2.1.2 Formatieren
2.2 Festplatte
2.2.1Aufbau eines Festplattenlaufwerkes
2.2.2 Gütekriterien eines Festplattenlaufwerkes
2.3 Magnetband
2.4 Memory Cards
2.5 CD- und DVD-Medien
2.5.1 CD-Rom
2.5.2 CD-R
2.5.3 CD-RW
2.6 DVD
2.6.1 DVD-Formate

3.0 Disketten-„Nachfolger“
3.1 ZIP
3.3 LS 120 „Superdisk
3.4 MOD (Magneto Optical Disc)
3.4.1 Aufzeichnungsverfahren

4.0 Glossar

5.0 Bilderverzeichnis

6.0 Quellenverzeichnis

Vorwort

Diese Arbeit stellt meine Belegarbeit zum Thema Speichermedien dar, wie man unschwer am Deckblatt erkennen kann. Speichermedien sind aus unserer heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Sicher, wenn man das Wort „Speichermedien“ hört denkt man erstmal an Disketten und sagt sich, daß man so etwas ja doch nicht braucht. Da stellt sich nun die Frage: Was sind Speichermedien überhaupt? Disketten sind nur ein kleiner Teil der Speichermedien auf dieser Welt. Alles, worauf etwas gespeichert ist, oder worauf etwas gespeichert werden kann, ist ein Speichermedium. Im meinen Projekt geht es nur um die Speichermedien, die in der Informatik benutzt werden. Und so ist auch meine Arbeit in zwei große Abschnitte gegliedert. Einmal wären da die internen Speichermedien und dann die externen Speichermedien.

1.0 Interne Speichermedien

Der Hauptspeicher oder besser Arbeitsspeicher des PC gibt auch Auskunft über die Leistungsfähigkeit Ihres Rechners. Er wird als RAM bezeichnet (Random Access Memory) was "Speicher mit wahlfreiem Zugriff" bedeutet. Beim RAM ist also jede Speicherzelle einzeln ansprechbar.

1.1 RAM (Random Access Memory)

In einem Computer steht der RAM als Daten- und Programmspeicher zu Verfügung. In diesem Teil werden Daten und Programme von externen Speicherträgern und Festplatten eingelesen. Zur schnellen Verarbeitung kann der Prozessor darauf zugreifen und Veränderungen an den Daten vornehmen.

Dieser Halbleiterspeicher wird als Haupt- oder Arbeitsspeicher bezeichnet, und trägt maßgeblich zur Systemleistung bei. Zuwenig Arbeitsspeicher kann einen Computer langsamer machen, und die Ausführung von Programmen oder das Laden von Daten verhindern.

Der RAM verliert seine Daten, wenn er nicht mehr mit Strom versorgt wird d.h.: wen der Computer ausgeschalten wird so gehen die Daten im RAM verloren.

1.2 SRAM (Static RAM)

SRAM ist statisch, was bedeutet, daß der Speicherinhalt mittels Flip-Flops gespeichert wird, und so nach dem Abruf des Speicherinhaltes erhalten bleibt. Dadurch diese Anwendung ist der Stromverbrauch sehr hoch, was aber zu einem schnellen arbeiten innerhalb des Speichers führt. Aufgrund seines hohen Preises wird er nur in Cache-Speichern verwendet.

1.3 DRAM (Dynamic RAM)

Das DRAM ist der langsamste einfachste, und billigste Speicherbaustein, den es gibt. In einer DRAM-Speicherzelle wird ein Bit durch die Ladung des Kondensators gespeichert. Nachteil dieser Speicherart ist, daß sich der Kondensator entlädt, und der Speicherzustand immer wieder neu aktualisiert werden muß. Das Lesen und Schreiben erfolgt über die Bitleitung und den Transistor. Lange Zeit war im Computer-Bereich nur dieser eine Speicher-Typ bekannt. Dadurch bekam er den Namen DRAM. Auf diesem Prinzip entstanden aber alle weiteren Speicher-Typen.

1.4 ROM (Read Only Memory)

Das ROM ist ein digitalter Festwertspeicher, in dem Daten dauerhaft gespeichert sind. Die Herstellung von ROM-Bausteinen ist relativ teuer. Sie lohnt sich nur bei Massenprodukten. Bei Kleinserien werden EPROMs verwendet.

ROMs werden vom Hersteller maskenprogrammiert. Ähnlich wie bei einem Fotonegativ liegen die Daten in einer Maske und werden bei der Produktion fest in der Halbleiterstruktur abgelegt. Die Daten können weder elektrisch noch optisch gelöscht werden. Bei Spannungsausfall oder -abschaltung bleibt der Speicherinhalt erhalten.

1.5 PROM (Programmable ROM)

PROMs sind nur einmal programmierbar. Jede Bit-Zelle besteht aus einer Diode und einer Schwachstelle. Diese kann vom Anwender durch ein Programmier-Gerät zerstört werden. Der daraus efolgte Zustand dieses Bausteins bleibt nun für immer bestehen.

1.6 EPROM (Erasable programmable ROM)

Beim EPROM nutzt man die selbe Technik zum Programmieren, wie bei den PROMs. Das EPROM benötigt bestimmte Spannungsimpulse zum Programmieren. Dafür wird ein Zusatzgerät, der EPROM-Programmer verwendet. Durch Ausnutzung der Eigenschaft von Halbleitern bei Einfall bestimmter Lichtwellenlängen(UV-Licht) mit Ladungsverschiebungen zu reagieren, lassen sich die Daten auch wieder löschen. Deshalb beinhalten diese Speicherbausteine ein Quarzglasfenster, durch das der Chip zum Löschen mit hartem UV-Licht betrahlt wird. Der Löschvorgang dauert einige Minuten.

1.7 EEPROM (Electrically erasable programmable ROM)

Bei EEPROMs besteht die Möglichkeit die Speicherzellen durch Spannungsimpulse zu programmieren und zu löschen. Die Programmierzeit ist relativ lang und die Anzahl der Programmierzyklen ist begrenzt. EEPROMs gibt es sehr häufig mit serieller Programmierweise. Die Speicherung der Daten wird über eine serielle Leitung durchgeführt. Das EEPROM wird üblicherweise zum Speichern von Bedienerdaten, Konfigurationen, Parametern und Einstellungen verwendet.

2.0 Externe Speichermedien

Das Gegenstück zum internen Arbeitspeicher (RAM) sind die externen Speichermedien. Während Daten auf den externen Speichermedien erhalten bleiben gehen im Arbeitspeicher die Daten verloren, wenn der Computer abgeschalten wird.

Überblick:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.1 Diskette

Disketten, auch Floppy-Disk genannt, werden überall dort eingesetzt, wo es nicht auf eine hohe Speicherkapazität und kurze Zugriffszeiten ankommt. In den meisten Fällen werden Disketten zum Datenaustausch, externe Speicherung und Datensicherung(Backup) verwendet.

Das innere dieses Speichermediums besteht aus einer biegsamen Kunststoffscheibe, die mit einer magnetisierbaren Schicht überzogen ist. Die Scheibe befindet sich in einer Hülle, die mit Ausschnitten für den Schreib-/Lesekopf, den Antreib und das Indexloch versehen ist. Das Indexloch wird zur Positionsbestimmung der Diskette benutzt.

Mit Hilfe eines Diskettenlaufwerks werden die Informationen auf die Diskette geschrieben bzw. von ihr gelesen. Dazu besitzt das Diskettenlaufwerk einen Magnetkopf, der sich in radialer Richtung über die sich drehende Scheibe bewegen kann. Dabei gleitet der Magnetkopf auf der Magnetschicht.

Daraus ergeben sich folgende Nachteile:

- Abnutzung der Magnetscheibe
- geringe Drehzahlen, längere Zugriffszeiten
- geringe Kapazität

2.1.1 Das Diskettenlaufwerk

Ein Diskettenlaufwerk besteht grundsätzlich aus drei Teilen:

- Schreib-Lese-Kopf:

Diese Komponente besteht aus einem Elektromagneten und ist für den eigentlichen Zugriff auf den Datenträger zuständig.

- Drehmotor:

Wie der Name schon sagt, bringt der Drehmotor das Speichermedium dazu, sich zu drehen und so dem Schreib-Lese-Kopf den Zugriff zu ermöglichen.

- Disk-Controller:

Das ist die elektronischen Schnittstelle zwischen dem Laufwerk und dem Systembus. Die Aufgabe des Disk-Controllers ist die Steuerung des Drehmotors und des Schreib-Lese-Kopfes.

Beim Schreibvorgang richten sich die Oxid-Teilchen auf der Diskette länglich aus. Die Information wird codiert durch die Richtung, in der sie ausgerichtet sind.

Beim Lesevorgang bewirkt eine Änderung der Magnetfeldrichtung einen Stromimpuls. Dieser wird vom Controller decodiert.

2.1.2 Formatieren

Neue Disketten müssen in der Regel formatiert werden. Beim formatieren wird die Diskette in Spuren und Sektoren eingeteilt, wobei die gespeicherte Daten auf der Diskette gelöscht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Diskettenlaufwerk und eine Diskette

2.2 Festplatte

Festplattenlaufwerke werden oft mit HDD (Hard Disk Drive) abgekürzt. Festplatten arbeiten wie Disketten, jedoch besitzt die Festplatten mehr Spuren als eine Diskette, das Laufwerk besteht aus mindestens 2 Schreib-/Leseköpfe. Heute werden meist mehrere Platten in einer Einheit (Plattenstapel) verwendet. Das Plattenmaterial ist fast immer 2 mm dickes Aluminium.

IBM stellt 1973 die Festplatte "Winchester 3340" vor. Kapazität: 30MB. Der Name Winchester stammt daher, da das produzierende IBM-Werk in Winchester (England) stand. Wie funktionieren nun Festplatten ? Eigentlich bis heute nach dem gleichen Prinzip. Im einem luftdicht verschlossenen Gehäuse (beinahe luftdicht, denn ein gewisser Luftaustausch ist findet statt) sind mehrere übereinander rotierenden Magnetplatten montiert. Bei neueren Festplatten sind das - zur Reduzierung der Bauhöhe - nur noch zwei Magnetplatten. 1977 brachte Shugart das erste preiswerte Laufwerk auf den Markt (14", 30 MByte). Die weitere Entwicklung führte zu kleineren Platten. Seagate baute 1979 die erste Festplatte im 5,25-Zoll-Format. 1981 kam SCSI und 1982 gab es die ST506-Schnittstelle von Seagate, aus der sich IDE, E-IDE, ATA und ATAPI entwickelt haben. Das Seagate-ST506-Laufwerk, nach dem die Schnittstelle benannt wurde, kam wie das RAMAC-Laufwerk aus dem Jahre 1956 mit einer Kapazität von 5 MByte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Festplatte von innen

2.2.1 Aufbau eines Festplattenlaufwerkes

Das Festplattenlaufwerk besteht heut zu tage immer aus mehreren Festplatten, die zu einem Stapel zusammengefasst werden.

Die einzelnen Festplatten sind dann noch in Spuren und Sektoren unterteilt (genauso wie Disketten). Pro Inch können z.B. bis zu 1500 Spuren angelegt werden. Die untereinanderliegenden Spuren bilden einen Zylinder, der mit einer Zylinderadresse versehen ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Schema des Aufbaus einer Festplatte

2.2.2 Gütekriterien eines Festplattenlaufwerkes

- Speicherkapazität
- Umdrehungszahl
- Zugriffzeit (ms) unter 12 ms
- HDD – Cache
- Datentransferrate (von HDD zu CPU)

2.3 Magnetband

Ab einer gewissen Festplattenkapazität ist der Einsatz von Disketten für die Datensicherung nicht mehr sinnvoll. Ab diesem Zeitpunkt sollte über die Anschaffung eines Streamers nachgedacht werden.

Bei hohen Datenmengen ist das Backup mit Hilfe von Disketten sicherlich die umständlichste Art, Daten vor dem Verlust zu bewahren.

Wechselfestplatten erfreuen sich zwar großer Beliebtheit, bieten aber auch nicht mehr Sicherheit als „normale“ Festplatten und sind darüber hinaus nicht billig.

Streamer sind relativ preisgünstig. Sie verwenden Bänder die für den professionellen EDV-Markt entwickelt wurden und daher einem hohen Qualitätsstandard entsprechen.

Streamer können normalerweise über den in jedem PC vorhandenen Disketten-Controller betrieben werden. Sie sind sowohl als externes als auch als internes Gerät erhältlich.

Um den Betrieb aufnehmen zu können, benötigen Streamer nur die mitgelieferte Treiber-Software und ein Band („Tape“).

Sie sind zwar nicht wesentlich schneller als ein Diskettenlaufwerk, können aber ein Vielfaches an Daten speichern.

Bänder bzw. die Laufwerke gibt es in unterschiedlichen Varianten, diese Liste erhebt keinesfalls den Anspruch auf Vollständigkeit, sie soll nur die am häufigsten verwendeten Arten aufzeigen:

➙ QIC (Quarter Inch Cartridge): ein Format, das sich sehr schnell verbreitet hat, da sowohl die Laufwerke als auch die Bänder sehr billig sind. Deshalb haben sie sich vor allem im Home und SmallOffice-Bereich durchgesetzt. Es gibt Bänder mit unterschiedlichen Kapazitäten, wobei die Faustregel gilt, dass die neueren Laufwerke meist abwärtskompatibel sind, d.h. sie die älteren Bänder zumindest lesen können.
➙ DAT (Digital Audio Tape): Wie der Name bereits besagt, wurde dieses Band zunächst im Audio-Bereich verwendet. Da das Aufzeichnungsverfahren aber bereits digital war, hat sich die Computerbranche dieses Medium "einverleibt". Mit Kapazitäten von ca. 2-12 Gigabyte finden sie vor allem in kleineren Netzwerken in Servern ihre Anwendung.
➙ DLT (Digital Linear Tape): schneller, robuster und mehr Kapazität (30-70 Gigabyte) als alle bisher genannten Medien zeichnen diese Art aus. Deshalb findet sich diese Form meist in Unternehmen mit großen Datenvolumen. Allerdings schlagen sich die hervorragenden Fähigkeiten der DLT-Technik auch im Preis nieder.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Magnetbandlaufwerk und eine Kassette

2.4 Memory Cards

Memory Cards werden zunehmend bei mobilen Geräten statt den Festplatten eingesetzt. Sie bestehen aus mehreren Flash-Memory-Chips. Bei derartigen Chips handelt es sich um EEPRoms, haben Abmessungen von 1 cm x o,1 cm und können bis zu 2 MB speichern.

Memory Cards können sowohl als externer Speicher (statt Festplatte ) als auch als interner Speicher (RAM-Ersatz) verwendet werden.

Vorteile: stoßunempfindlich, geringe Abmessungen

Nachteile: nach 1 Million Schreib-/Lesezyklen ist die Card verschlissen, da sich durch die Löschvorgänge die Chips selbst zerstören.

Für den Einsatz der Flash-Chips als Massenspeicher entwickelte Microsoft das Flash File System als Betriebssystemerweiterung. Damit können Flash-Memory-Karten wie Festplatten verwendet werden.

Um die Kompatibilität der Memory Cards zu gewährleisten, wurde die PCS-Norm (PC Card Standard) entwickelt, der sowohl die Bauformen der Karten als auch Ein-/Ausgabevorgaben festlegt. Auf Grund dieser Norm können auch Faxmodems, Netzwerkkarten, Mini-Festplatten usw. betrieben werden, sodass diese Norm als Schnittstellennorm bezeichnet werden kann .

2.5 CD- und DVD-Medien

1979 wurde die erste CD auch Compact Disk genant von Philips in Eindhoven vorgestellt. Drei Jahre später (1982) kam sie auf den Markt.

Derzeit sieht es so aus, dass die CD durch die DVD (digital versatile disk) bald ersetzt wird.

Um von einer CD booten zu können, ist ein BIOS nötig, welches den El Torito-Standard erfüllt.

In der Zwischenzeit gibt es – technisch gesehen – verschiedene CD-Medien, die alle das gleiche Aussehen haben: runde 5 ¼“- Scheiben, die mit Acryllack überzogen sind.

Qualitätskriterien für die Laufwerke:

- Zugriffsgeschwindigket: Wird die Millisekunden angegeben. Sollte bei modernen Laufwerken nicht über 150 ms liegen.
- Rotationsgeschwindigkeit: Meist wird der Multiplikationsfaktor auf die „Normalgeschwindigkeit“ der ersten Laufwerke (Single-Speed = 150 kByte/s) angegeben. Derzeit sind erhältlich: (Double Speed (2x), Triple Speed (3x), Quad Speed (4x), Hex Speed (6x), 8x, 12x, 24x, 32x nicht mehr im Handel) 40x, 50x. Die Rotationsgeschwindigkeit nimmt direkten Einfluß auf die maximal mögliche Datentransferrate.

2.5.1 CD-Rom

Im aufkommenden Multimediazeitalter wurde es nötig die umfangreichen Musik-, Video- und Spiele-Daten sinnvoll zu speichern. Dazu reichte die alte Diskette nicht mehr aus. Mit der Musik-CD war bereits ein zuverlässiger Datenträger für digitale Daten auf dem Markt. Die Compact-Disc wurde Anfang der 80er Jahre als digitales Medium für Musik entwickelt. Die Daten auf der Audio-CD werden in Tracks gespeichert. Die einzelnen Tracks werden über ein Inhaltsverzeichnis, dem Table-of-Content(TOC) angesteuert. Ein Track besteht aus mehreren Sektoren, die mit einem Zeit-Code identifiziert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: CD-Rom Laufwerk und eine CD

2.5.2 CD-R

Die Compact Disk - Recordable ist mit CD-Brennern genau einmall beschreibbar, aber multisessionfähig. Das heißt, daß man die CD nur einmal beschreiben, aber wenn die CD noch nicht voll ist, man bei Bedarf weitere Daten raufbrennen kann. Speicherfähig sind Audiotracks und normale Daten.

2.5.3 CD-RW

Mit einem entsprechenden CD-Brenner ist es möglich wiederbeschreibbare CD’s zu benutzen. Diese CD’s kann man beschreiben, löschen und wiederbeschreiben. Und das bis zu 1000 mal. Der große Vorteil dieser CD-RW’s ist, daß weniger Probleme beim Schreiben als bei Cd-R’s auftreten. Wenn mal ein Schreibfehler auftreten sollte, so ist das Medium nicht völlig unbrauchbar

2.6 DVD

Die DVD sieht genau wie eine CD aus und hat auch die gleichen Abmessungen. Der große Unterschied liegt in der Speicherkapazität, denn die kann bis zu 27 mal so groß sein, wie die einer normalen CD (17 GB). Die Möglichkeiten, die man dank dem vielen Speicherplatz auf einer DVD hat, sind enorm. So ist es beispielsweise möglich, ganze Videofilme von zwei Stunden Länge bei hervorragender Bildqualität in mehreren Sprachen zu präsentieren. Oder Computerspiele, ich denke da an Spiele die nur auf fünf CD’s und mehr Platz hatten, können auf einer einzigen DVD veröffentlicht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5:

Abbildung 6: DVD Abmessungen

Durch unterschiedliche Fokussierung des Lasers wird die richtige Schicht angesteuert. Damit sind 8,5 GB möglich. Und dann gibt es das ganze noch zweiseitig. Damit sind 17 GB Daten auf einer einzigen DVD möglich. Die Videos werden in MPEG-2 kodiert, was eine sehr gute Qualität bei der Wiedergabe ergibt.

Die Lesegeräte können auch normale CDs lesen, jedoch meist keine CD-Rs, also die beschreibbaren CDs. Dies kommt daher, daß ein Laser mit einer kürzeren Wellenlänge verwendet wird, der die selbstgebrannten CDs nicht mehr richtig lesen kann. Sony hat dazu ein Laufwerk mit zwei Laser-Dioden angekündigt, mit dem man dann auch die CDRs wieder lesen kann.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: DVD-Laufwerk und eine DVD

2.6.1 DVD-Formate

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.0 Disketten-„Nachfolger“

3.1 ZIP

Der Nachteil einer herkömmlichen Diskette ist offensichtlich: die geringe Speicherkapazität. Deshalb entwickelte die Firma Iomega ein Speichermedium, das in der Lage war, Datenmengen bis zu 100 MB aufzunehmen.

Entgegen zahlreicher Vorhersagen hat dieses Medium, die ZIP-Diskette, bisher die Diskette noch nicht ablösen können. Eine neuere Version, das JAZ-Medium, kann bereits 1 - 2 GB an Daten aufnehmen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: ZIP Laufwerk

3.3 LS 120 „Superdisk

Die Diskette mit der LS-120-Technologie verfügt über 120 MB Kapazität und faßt daher einerseits die gleiche Datenmenge wie ca. 85 1,44-MB-Disketten und andererseits auch 20 % mehr als eine ZIP-Diskette.

LS-120-Laufwerke werden sowohl als IDE- als auch als SCSI-Version angeboten. Natürlich muß man auch hier zwischen internen und externen Laufwerken unterscheiden.

Eine Übersicht über die wichtigsten Unterschiede zwischen einer „normalen“ Diskette und der „neuen“ Superdisk:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: LS 120 „Superdisk“ Laufwerk und eine LS 120 Disk

3.4 MOD (Magneto Optical Disc)

Bei der magneto-optischen Aufzeichnungstechnologie handelt es sich um eine Kombination aus magnetischen und optischen Techniken. So arbeitet ein MO Speicher mit einem starken Laserstrahl und einem Elektromagneten. Die Speicherkapazität ist längst zu gering, um mit den Festplatten von heute mitzuhalten. Vorteile wie die Unempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern, Staub, Hitze und anderen äußeren Faktoren, bietet die CD-RW auch.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10: MO Laufwerk und eine MO Diskette

3.4.1 Aufzeichnungsverfahren

Das Beschreiben einer magneto-optischen Disk erfolgt durch einen Laserstrahl. Dieser Laserstrahl erhitzt die Stellen, an denen aufgezeichnet werden soll. Wird eine bestimmte Temperatur erreicht, so genügt bereits ein schwaches äußeres Magnetfeld, um die Magnetisierungsrichtung des Datenträgermaterials zu ändern. Bei diesem Vorgang werden die Informationen buchstäblich gelöscht. Auf der anderen Seite der optischen Platte befindet sich ein Elektromagnet, der ein magnetisches Feld erzeugt, welches die neue magnetische Orientierung der Aufzeichnungszone bewirkt. Die Magnetisierungsrichtung liegt dabei senkrecht zur Plattenoberfläche. Bei hohen Leistungen des Lasers besteht jedoch die Gefahr, daß angrenzende Zonen durch Wärmeleitung ebenfalls erhitzt und durch das Magnetfeld entsprechend beeinträchtigt werden. Der Laserstrahl muß daher sehr genau sein. Bei einer magneto-optischen Disk wird stets zuerst gelöscht, danach beginnt der eigentliche Schreibvorgang. Dies erklärt auch, warum ein Schreibvorgang auf eine magneto-optische Disk wesentlich zeitaufwendiger ist als bei herkömmlichen Datenträgern.