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informatik referate |
Verzeichnisse
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Vorwort
Magnetische Speichermedien
Disketten
5¼ Zoll Diskette
3½ Zoll Diskette
Zip Diskette
Sonstige Disketten
Festplatten
Aufbau
Streamer
Optische Speichermedien
CD (Compact Disk)
CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory)
CD-XA (Compact Disk - Extended Architecture)
CD-R (Compact Disk - Recordable)
CD-RW (Compact Disk - Rewriteable)
Das Phase-Change-Verfahren
DVD (Digital Video Disk)
DVD-R (Digital Video Disk - Recordable)
DVD-RAM
Sonstige Speichermedien
Magneto-optische Speicher
Aufzeichnungsverfahren
Organische Speichermedien
Technik
Quellenangaben
Bücher
Zeitschriften
Lexika
Internetseiten
Abbildung 1: 5¼ Zoll Diskette
Abbildung 2: Festplatte ohne Schutzhülle
Abbildung 3: Schema des Aufbaus einer Festplatte
Abbildung 4: Maße einer DVD
Abbildung 5: Speichervarianten der DVD
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. Schreibt sich einer auf die Hand, so ist die Hand ein Speichermedium. Die DNA ist ein Speichermedium, weil Erbinformationen auf ihr gespeichert sind. Natürlich werde ich in dieser Belegarbeit nicht auf Hände und DNA 's eingehen. Auch Speichermedien wie Notizzettel oder Bücher werde ich nicht berücksichtigen. Es geht 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 magnetischen Speichermedien und dann die optischen Speichermedien. Unter Sonstige sind all die Speichermedien eingeordnet, die weder optisch noch magnetisch sind.
Die Diskette (Floppy Disk) ist eine mit magnetisierbarem Material beschichtete Kunststoffscheibe. Die Daten werden mit dem Schreib-Lese-Kopf eines Diskettenlaufwerkes in Form von magnetischen Ladungen auf der Oberfläche der Kunststoffscheibe gespeichert. Es gibt mehrere Diskettenformate. Hier die gängigsten:
5¼ Zoll Diskette (siehe 3.1.1)
3½ Zoll Diskette (siehe 3.1.2)
Zip Diskette (siehe 3.1.3)
Die Leistungsmerkmale der Disketten sind bis ins kleinste Detail festgelegt. Dafür sorgen bestimmte Normen, wie zum Beispiel die ECMA-oder die DIN-Normen.
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Abbildung 1: 5¼ Zoll Diskette |
Die 5¼ Zoll Diskette hat ihren Namen von ihrer Kantenlänge, welche etwa 130 mm (5,25") beträgt. Es gibt sie in zwei Varianten: Mit einer Speicherkapazität von 360 KB und einer von 1,2 MB.
Die 5¼ Zoll Diskette besteht aus vier Teilen, einer flexiblen Kunststoffhülle, einer Reinigungsschicht aus Filz an der Innenseite dieser Hülle, dem Speichermedium und aus einem Hubring, der das Medium in der Mitte verstärkt.
Die 3½ Zoll Diskette hat ihren Namen von ihrer Kantenlänge, welche etwa 90 mm (3,5") beträgt. Es gibt sie in drei Varianten: Mit einer Speicherkapazität von 720 KB, einer von 1,44 MB und einer von 2,88 MB. Die 2,88 MB Version ist auf beiden Diskettenseiten beschreibbar.
Die 3½ Zoll Diskette besteht aus mehreren Teilen. Neben der Kunsstoffhülle, den beiden Reinigungsvliesen (für jede Seite eins) und dem Speichermedium selbst, gibt es noch eine Reihe anderer Teile, die aber nicht minder wichtig sind. Da wäre zum Beispiel der Lifter. Das ist ein flexibles Plastikstück, welches permanent gegen die Diskettenscheibe drückt. So wird zum einen die Scheibe bei jeder Umdrehung gereinigt, zum anderen das Start-/Laufdrehmoment konstant gehalten.
Die Zip Diskette hat gegenüber anderer Speichermedien eine Menge Vorteile. Zum Beispiel passen einfach mehr Daten auf eine Zip - Diskette (100 MB) als auf eine normalen Diskette (1,44 MB). Außerdem ist das Zip Laufwerk wesentlich schneller als das normale Diskettenlaufwerk. Gegenüber den Festplatten liegt der Vorteil in der Möglichkeit des Transportierens von Disketten und Laufwerk. So kann man es überall mit hinnehmen, an einen anderen Rechner anschließen und dort weiterarbeiten. Natürlich gibt es auch Nachteile an den Zip Disketten. Einer davon wäre zum Beispiel der hohe Preis. Für eine 100 MB Diskette bezahlt man fast 30,- DM, was einem Megabyte - Preis von 30 Pfennigen entspricht. Eine Festplatte mit einer Speicherkapazität von 10,2 GB ist heutzutage schon für 379,- DM zu haben, was einem Megabyte - Preis von rund 4 Pfennigen entspricht. Die kann man dann zwar nicht so ohne weiteres umhertragen, aber für den Preis, kann man das schon in Kauf nehmen. Ganz nebenbei liegt die mittlere Zugriffszeit dieser Festplatte bei 9,5 ms. Ein weiterer Nachteil ist die Abwärtskompatibilität, denn die gibt es gar nicht. Mit einem Zip Laufwerk können auch nur Zip Disketten gelesen werden, nicht etwa 3,5" Disketten oder andere.
So ein Zip Laufwerk wiegt um die 450g ( inklusive Diskette), und ist dank seiner handlichen Bauart gut zum Umhertragen geeignet. Erhältlich ist dieses Laufwerk bei der Firma Iomega als externe SCSI - und als Parallelport Version ( MAC, PC ). Das SCSI - Laufwerk gibt es auch als interne Version.
Da wäre zum Beispiel das LS 120. Dieses ist ein Diskettenlaufwerk, das sowohl alte 1,44 MB Disketten, als auch neue 120 MB Disketten lesen und beschreiben kann. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist ungefähr doppelt so hoch wie bei den normalen Diskettenlaufwerken. Der Nachteil ist wie bei den Zip Disketten der zu hohe Preis. Ein Medium kostet ähnlich viel, wie eine Zip Diskette.
Eine andere, schon veraltete Diskettenart ist die Normaldiskette. Sie hat eine Kantenlänge von ganzen 8 Zoll (200 mm), ist quadratisch und wurde 1973 als erste Diskette entwickelt. Heute wird diese recht unhandliche Diskette nur noch in einigen älteren Großrechnern verwendet.
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Abbildung 2: Festplatte ohne Schutzhülle |
Das Funktionsprinzip von Festplatten ist ähnlich dem der Disketten. Nur sind Festplatten im Gegensatz zu Disketten mit einer extrem höheren Drehzahl und viel mehr Speicherkapazität ausgestattet sind. So gibt es derzeit selbst für den Durchschnittsbenutzer Festplatten mit einer Kapazität von gut 17 Gigabyte zu verträglichen Preisen zu kaufen. Ein Beispiel dafür wäre die 16.8 GB Festplatte DTTA 351680, mit einer Zugriffszeit von 9.5ms, 5400rpm und einem Preis von 585,- DM, von IBM. Diese Were sprechen eindeutig für eine Bevorzugung der Festplatten gegenüber der Disketten. Aber da es mit einem unvergleichbar höherem Aufwand verbunden ist, eine Festplatte von einem PC zum anderen zu tragen, um beispielsweise Daten zu synchronisieren, sollte man auf ein Diskettenlaufwerk nicht verzichten. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Festplatten gegenüber der Disketten ist, daß sie viel besser vor Staub und anderen äußeren Einwirkungen geschützt sind und die Verschleißerscheinungen viel geringer sind.
Festplatten haben meist Aluminiumscheiben als Trägermaterial. Um eine höhere Speicherkapazität zu erreichen, werden dabei mehrere Scheiben übereinander auf eine gemeinsame Achse gesetzt. Über jeder Plattenseite schwebt ein beweglicher Arm, an dem die Schreib-/Leseköpfe befestigt sind.
Streamer (englisch "Band") arbeiten ähnlich wie Tonbänder. Auf einem magnetisierbarem Band werden Daten mittels Schreibkopf geschrieben und mit einem Lesekopf gelesen. Der Vorteil ist, daß so ein Streamer schon mal 730 m eines solchen Magnetbandes aufnehmen kann, was natürlich zu einer sehr hohen Speicherkapazität führt. Es gibt sogar schon Streamerkassetten mit einer Speicherkapazität von einem Terrabyte - macht 1 Million Megabyte - also zehntausend Zip Disketten. Hört sich ja total toll an, nur der Nachteil ist die niedrige Zugriffszeit. Ein schnelles Laufwerk schafft 5m/s. Wenn man nun ein 730m Band hat, welches am Anfang steht und Daten abgerufen werden sollen, die am Ende dieser 730 m stehen, dauert das schon 146 Sekunden (2min 26s), bis die Daten abrufbereit sind. Hinzu kommt die extrem hohe Verschleißgefahr und die Anfälligkeit gegen Umwelteinflüße, wie zum Beispiel Temperatur, Staub, etc. Daraus ergibt sich, daß Streamer nicht die Lösung für den täglichen Einsatz sind, dafür sind Festplatten wesentlich besser geeignet. Aber zur Datensicherung sind sie bestens geeignet.
Wie der Name schon sagt, ist die CD-ROM nur zum Lesen geeignet. Damit auch jedes CD-ROM Laufwerk jede CD-ROM lesen kann, mußte ein Standard verabschiedet werden. Dies mit dem ISO9660 Standard getan. Auf einer CD-ROM können entweder Audiotracks oder Daten gespeichert werden. Die CD-ROM gibt es in zwei Versionen: Einmal mit 650 MB und einmal mit 700 MB Speicherkapazität.
Die CD-XA hat eine besondere Architektur, die es ermöglicht, auf ihr sowohl Daten, als auch Audiotracks zusammen zu speichern.
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.
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
Dieses Verfahren dient zum beschreiben von CD-RW's mit einem CD-RW-Brenner. Dabei erhitzt der Laser das Phase-Change-Material punktuell, so daß beim Abkühlen winzige Zonen abwechselnd in kristallinem oder amorphen zurückbleiben. Im Gegensatz zu gepreßten CD's, bei denen Strukturen durch Pits und Lands erzeugt werden, entstehen bei der Aufzeichnung auf dem Phase-Change-Material Spuren mit aufeinander folgenden reflektierenden und nichtreflektierenden Zonen. Die verschiedenen Reflektionseinheiten repräsentieren Pits und Lands. Durch hohe Temperatur wird die Substratschicht geschmolzen und wieder amorph (löschen der Daten).
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. Auf der nächsten Seite ist eine Abbildung zu finden, die die Speichervarianten der DVD darstellt und erklärt.
Diese einmal beschreibbare Version der DVD ist zur Zeit noch für Privatleute uninteressant. Es sei denn, man kann 30.000 DM für den entsprechenden Brenner locker machen, der nur von einer einzigen Firma (Pioneer) hergestellt wird und somit konkurenzlos ist. Aber es wird wohl kaum länger als ein halbes Jahr dauern, bis sich auch andere Firmen an diese Technik wagen und eigene Geräte auf den Markt bringen. Dann werden die Recorder auch für Leute mit nicht ganz so dicker Geldbörse erschwinglich sein.
Die Technik ist wie bei den CD-R Recordern realisiert. Wenn man dann tatsächlich einen DVD-Rohling vollgeschrieben hat, soll dieser auch (angeblich) auf jedem DVD - Spieler abspielbar sein.
Diese DVD kann mehrfach beschrieben werden. Um Daten auf die DVD-RAM zu schreiben, wird das oben erläuterte Phase-Change-Verfahren genutzt. Die Speicherkapazität der DVD-RAM beträgt 2,6 GB und besteht nur aus einer einzigen Schicht. Sicher wird sich die Speicherkapazität bald erhöhen, aber 2,6 GB sind - im Gegensatz zu den 0,6 GB der CD-RW - schon eine ganze Menge.
Die DVD-RAM ist schon heute marktreif, kann sich aber in der jetzigen Form garantiert nicht durchsetzen. Sie kostet ungefähr 1400 DM, ist also nicht gerade billig. Da so ein Brenner dafür auch noch mal 30.000 DM kostet und nicht mal normale CD-R's oder CD-RW's beschreiben kann, hat diese Form der DVD-RAM keine Chance sich auf dem privaten Markt durchzusetzen. Aber es wird wie immer nicht lange dauern, dann sind auch diese Probleme gelöst und auch ich kann lustig DVD-RAM's bespielen.
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 Vorteile von magneto-optischen Disks waren vor ca. fünf Jahren folgende: Im 5 1/4-Zoll-Format können sie zwischen 600MByte und 1GByte an Daten aufnehmen. Die kleineren 3 1/2-Zoll-Disks fassen immerhin 128 MByte Daten. Heute ist das natürlich so gut wie nichts. Jeder zweite Rechner hat eine Festplatte mit einer Speicherkapazität, die 2GB überschreitet. Logisch, das magneto-optische Speicher heute nicht mehr auf dem Markt sind. 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.
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.
Diese nichtflüchtigen Proteinspeicher auf der Basis von Polymeren in Verbindung mit dem Protein Bakteriorhopsin will die Osloer Firma Opticom mit einer Kapazität in den Terabytes produzieren. Auf einer Chipkarte sollen dann ca. 170 Terrabyte Platz finden, die Zugriffszeit soll zwischen 5 und 50 ns und die gesamte Dicke des Speichermediums bei 350 nm liegen. Das hört sich ja alles richtig toll an, nur gibt es zur Verwirklichung noch ein Problem: Die Matrix muß angesteuert bzw. kontaktiert werden. Da aber bisher nur Transistoren in 250nm Größe entwickelt sind, wird es wohl noch einige Zeit dauern, bis die organischen Speichermedien von sich reden lassen werden.
Über eine Matrix wird die Polymerschicht (Grundstoff von Nylonstrümpfen) angesteuert, welche dann einen Lichtstrahl erzeugt. Über eine 2. Polymerschicht wird das ankommende Licht empfangen und das Signal weiterverarbeitet. Zwischen den beiden Schichten ist eine Schicht aus Proteinen, die das sogenannte retinale Chromophor enthalten. Das Chromophor absorbiert Licht bestimmter Wellenlängen und kann damit in aktiven zustand geschaltet werden. Blaues Licht schaltet das Molekül wieder in den Grundzustand. Mit geringerer Intensität kann der Zustand des Moleküls abgefragt werden.
Energiewirtschaft Atomatisierung Information, Propyläen Technik Geschichte; Fünfter Band, unveränderte Neuausgabe, Berlin, Propyläen Verlag, 1997
Radio Fernsehen Computer; Naturwissenschaft und Technik, Sonderausgabe, Weinheim, Zweiburgen Verlag, 1991
dtv-Atlas zur Informatik; Originalausgabe, München, Deutscher Taschenbuchverlag GmbH & Co. KG, 1995
c't 1998 Heft 3
Microsoft Encarta 99 plus
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