Klassifizierungsmerkmale

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Klassifizierungsmerkmale

Das Einsatzgebiet eines Speichermediums wird von verschiedenen Faktoren bestimmt:

• Durch die Zugriffsart ist festgelegt, ob auf Daten nur in der Reihenfolge ihrer Aufzeichnung (rein sequentieller Zugriff) oder in beliebiger Reihenfolge (direkter bzw. wahlfreier Zugriff) zugegriffen werden kann.
• Die Geschwindigkeit wird durch die Zugriffszeit (die durchschnittliche Dauer des Zugriffs auf einen beliebigen Datenblock (die kleinste Datenmenge, die mit einem Mal gelesen oder geschrieben werden kann, bezeichnet ); misst die Leistungsfähigkeit bei direktem Zugriff) bzw. die Datentransferrate (die Datenmenge je Zeiteinheit, die bei Transfers von größeren, zusammenhängend aufgezeichneten Datenmengen gelesen oder geschrieben werden kann) angegeben.
• Die Speicherkapazität gibt an, welche Menge an Daten auf einem Datenträger abgelegt werden kann.
• Nicht außer Acht gelassen werden sollten die Kosten. Im Allgemeinen gilt: Je kleiner die Zugriffszeit und je größer die Kapazität, desto größer sind auch die Kosten.
• All diese Faktoren sind auch durch die verwendete Technologie bestimmt. Derzeit sind drei Technologien im Einsatz:
  • Magnetische Aufzeichnungsverfahren sind die derzeit meistverwendete Technologie. Sie zeichnen die Information durch unterschiedliche Magnetisierung einer magnetisierbaren Schicht auf.
  • Optische Speicher verwenden optisch abtastbare Merkmale (z. B. Grübchen in einer Oberfläche). Da mit Lasern kleinere Bereiche angesprochen werden können als mit Magneten, können damit größere Aufzeichnungsdichten (und damit größere Speicherkapazitäten) erreicht werden. Speicher auf Basis von rein optischen Prinzipien sind aber nur einmal beschreibbar (sieht man von Speichermedien auf Basis der „phase change”-Technologie ab).
  • Halbleiterspeicher: Diese sind fast ausschließlich als Flash-Memory ausgeführt. Die Halbeiterspeicher sind die einzigen Speicher, die ohne mechanische Teile auskommen. Flash-Speicherbausteine werden z.B. in Flash-Cards, MM-Cards, SD-Cards, Smartmedia und den allseits beliebten “USB-Sticks” verwendet. Als Massenspeicher (derzeit bis zu 16GB) werden sie vor allem für PDA´s, MP3-Player und Digitalkameras verwendet. (Daneben gibt es noch für bestimmte Anwendung batteriegepufferte RAM Speicher.)
    • Die meisten gegenwärtigen Geräte nutzen die Flash-Technik, es gibt eine Vielzahl von Speicherkarten auf dem Markt:
    • CompactFlash (CF), Compact Flash Typ 2
    • Memory Stick (MS), Memory Stick Pro, Memory Stick DUO, Memory Stick Pro DUO, Memory Stick Micro (M2)
    • Multimedia Card (MMC), MMC RS, MMC Mobile, MMC Micro
    • Secure Digital Memory Card (SD), Mini SD, Micro SD
    • Smart Media (SM), wird nicht mehr hergestellt
    • xD-Picture Card (xD)
    • Keine Speicherkarte im eigentlichen Sinne, aber aufgrund ähnlicher Anwendung und Aufbau hier mit aufgeführt ist der USB-Stick. Es gibt auch USB-Sticks ohne eigenen Speicher, stattdessen mit einem eigenen Steckplatz für beispielsweise eine Micro-SD-Karte, so dass sie als Adapter von der Steckernorm dieser Karten auf USB dienen.

Diese Karten sind von unterschiedlichen Größen, und jede ist in einem Bereich der Speicherkapazitäten vorhanden, die gewöhnlich direkt dem Preis entspricht. Die CompactFlash Karte ist in etwa so groß wie ein Streichholzbriefchen, während die MultiMedia-Card (MMC) und die SD-Card so groß wie eine Briefmarke sind. Neuere Entwicklungen sind nur noch so groß wie ein Fingernagel. Speicherkarten besitzen mittlerweile Kapazitäten bis zu 32 Gigabyte. Derzeit wird unter dem Namen Universal Flash Storage durch die Solid State Technology Association ein einheitliches Speicherkartenformat entwickelt. Beteiligt sind u. a. die Firmen Nokia, Samsung, Sony Ericsson und weitere.

• Speichermedien können in ein Computersystem fest eingebaut (z.B. Festplatten) oder auswechselbar sein (z.B. Disketten, Wechselplatten, CD-ROMs, ...).
• Im Fall von auswechselbaren Speichermedien spielt auch die Verbreitung von Laufwerken für das Medium eine Rolle. Werden die betreffenden Medien bzw. die dazupassenden Laufwerke von mehreren Herstellern angeboten? (Ausschlaggebend dafür, ob ein Speichermedium zu einem Laufwerk „passt”, sind neben den physikalischen Maßen auch die Details des Aufzeichnungsverfahrens.) Begünstigend wirkt die Standardisierung eines Speichermediums.

Um eine optimale Mischung aus schnelleren, aber teuren und langsameren, billigeren Speichermedien zu erreichen, werden Speichermedien hierarchisch in mindestens drei Stufen organisiert:

• Der Arbeitsspeicher eines Computers enthält alle Programme und Daten, mit denen der Benutzer momentan arbeitet. Er ist der schnellste, aber auch der teuerste Speicher, und wird heute ausschließlich als Halbleiterspeicher realisiert.
• Der Hintergrundspeicher dient der permanenten Speicherung von Programmen und Datenbeständen, die sich im direkten Zugriff des Anwenders befinden müssen. Dazu werden wiederbeschreibbare Speichermedien mit großer Speicherkapazität, direktem Zugriff und geringer Zugriffszeit verwendet.
• Der Archivspeicher dient einerseits der Aufbewahrung von Programmen und Datenbeständen, die sich nicht mehr im Zugriff des Benutzers befinden, jedoch aufgrund irgendwelcher Umstände (z.B. gesetzlicher Regelungen) noch aufbewahrt werden müssen, als auch der Speicherung von (periodisch angefertigten) Sicherungskopien („Backups”) des Hintergrundspeichers. Dazu werden vor allem billige Speichermedien mit großer Speicherkapazität verwendet.

Hintergrund- und Archivspeicher werden unter dem Namen Externspeicher zusammengefasst. Zwischen Arbeitsspeicher und Externspeicher kann, ähnlich wie zwischen Arbeitsspeicher und Prozessor, ein Cache-Speicher zwischengeschaltet werden, in dem häufig verwendete Teile des Externspeichers bzw. erwartungsgemäß demnächst verwendete Teile desselben („Vorauslesen”) aufbewahrt werden. Auch können Teile, die von einer Anwendung bereits geschrieben wurden, solange zwischengepuffert werden, bis das Speichermedium frei wird zur Durchführung der Schreiboperation („spätes Schreiben”). Durch diese Maßnahmen können Programme signifikant beschleunigt werden, da sie nicht mehr auf den (vergleichsweise „langsamen”) Externspeicher warten müssen. Wenn aber Computersysteme einfach ausgeschaltet werden, ohne einen ordnungsgemäßen Systemabschluss durchzuführen, kann es passieren, dass Änderungen, die von einem Programm veranlasst wurden, verloren gehen, da sie noch nicht auf den Externspeicher geschrieben wurden.

Anm.: Nicht in diesem Abschnitt werden behandelt:

• der Arbeitsspeicher eines Computersystems da Daten in ihm nur temporär für die Zwecke des Be- und Verarbeitens aufbewahrt werden,
• Speichermedien, die nur mehr historisch bedeutsam sind (z.B. Lochkarte, Lochstreifen, Disketten größer als 3,5 Zoll, Laserdisk, Exoten wir z.B. Bubble Memory).

Literatur

Weiterführende Links

• Institut für Datenverarbeitung
• Johannes Kepler Universität
• MUSSS-Moodle