GFS - Arbeit: Moderne Speichermedien

Download Report

Transcript GFS - Arbeit: Moderne Speichermedien

Slide 1

Moderne Speichermedien

By Georg Gut und Martin Maron


Slide 2

Magnetband

Aufgrund ihrer hohen Speicherkapazität sind
Magnetbänder immer noch ein begehrtes
Speichermedium. Doch sie sind anfällig: Zuviel
Wärme oder zu hohe Luftfeuchtigkeit reißen
Löcher in die Bänder. Die Folge: Datenverlust.


Slide 3

Das Bandlaufwerk


Slide 4

Die Magnetplattenfamilie

Beginn ca 1980 Magnettrommel
Gewicht ca. 50 kg.
Mehrere fest installierte Schreib- /
Leseköpfe.


Slide 5

Erste Platten

Die Magnetplatte ist eine runde, beidseitig mit Eisenoxid
beschichtete legierte Metallplatte. Mehrere Platten in
stapelförmiger Anordnung bilden einen
Magnetplattenstapel.
Diese Plattenstapel kamen in waschmaschinenähnlichen
Geräten als austauschbare Wechselplatten zum Einsatz.
Ihre Kapazität stieg von 7,25 MB beim 6-Plattenstapel bis
zu 200 MB beim 11-Plattenstapel.


Slide 6

Platten im PC

Die ersten PCs Anfang der 80er Jahre hatten gar keine
Festplatte (sie arbeiteten mit Disketten als Speicherplätze)
aber bald setzten sich erst 5 MB und dann 10 MB
Festplatten durch.
Heutige Festplatten können mehrere GB (1 GB = 1.024 MB)
speichern üblich sind 40 – 80 GB.


Slide 7

Funktion einer Festplatte

Die Scheibe ist pro Seite in
Spuren unterteilt, die in Form
von konzentrischen
(ringförmig um die Mitte
angeordnet) Kreisen
angeordnet sind. Jede Spur ist
weiter in Sektoren unterteilt.
Die genau übereinander
liegenden Spuren werden als
Zylinder bezeichnet. Ein
Sektor ist die kleinste
zusammenhängende
Dateneinheit.

Sektor
Spur

Zylinder


Slide 8

Schreiben und Lesen


Slide 9

Der Schreib- / Lesekopf

Da die Umdrehungsgeschwindigkeit der Platten immer höher
wird, musste ein Weg gefunden werden, damit der Schreib/Lesekopf die Platte nicht zerstört.
Eine schnell drehende Platte reißt einen Luftstrom mit, der
über der Platte zirkuliert.
Auf diesem Luftstrom schwimmt der Schreib-/Lesekopf über
der Platte. Er berührt diese nicht mehr direkt.
Kommt der Kopf mit der Platte in Berührung gibt es einen
Headcrash und die Platte ist zerstört.


Slide 10

Moderne Festplatten

Moderne Festplatten haben einen Durchmesser von 3,5 Zoll.
Methoden der Neuentwicklung:
• Die Daten werden durch neue Beschichtungsverfahren und
Lese/Schreibtechniken immer dichter gepackt.
• Die Platten rotieren immer schneller.
• Der Cache (schneller Speicher) wird vergrössert und effizienter
gemacht.
Heute dreht sich eine normale, "faule" Festplatte mit 5400 U/min.
Bessere Festplatten arbeiten mit 7200 und die besten mit 10.000 U/min
und mehr .


Slide 11

Statistik

1973
1979
1980
1982

Winchester Platten
8 Zoll Winchester 5 MB kosten ca 5000 Euro
5 ¼ Zoll Winchester
Disketten / Wechselplatten (10 MB) 1 MB = 150 Euro
Datendurchsatz 102 KB / s Suchzeit 85 ms
Heute Datendurchsatz 21 MB/s Suchzeit 6 ms
1 MB = 0.03 Euro


Slide 12

Wechselplatten

Es sind Festplatten, die so in einem Gehäuse mit
Steckverbindern eingebaut sind, daß sie leicht zwischen
verschiedenen Computern ausgetauscht werden können.
Diese Platten heißen Bernoulli-Platten.


Slide 13

Jaz und Zip Laufwerke

Wechselplattenlaufwerke arbeiten langsamer als Festplattenlaufwerke. Die
Laufwerke an sich sind auch relativ teuer. Dafür kann man die
Datenträger aber viel einfacher auswechseln wenn sie voll sind. Man
muß sich nicht gleich eine neue Festplatte kaufen, sondern nur einen
einen neuen Datenträger. Die Datenträger sind auch wesentlich billiger
als eine neue Festplatte.
Die Kapazität einer ZIP Diskette liegt zwischen 100 und 250 MB. Da die
ZIP Disketten dicker sind als die Floppies sind sie untereinander nicht
kompatibel. Zip-Laufwerke können eingebaut oder als externe
Laufwerke angeschlossen werden.
Die Jaz Laufwerke haben 1 oder 2GB Speicherkapazität.


Slide 14

Die Disketten Historie

Die ersten Disketten, die aufkamen waren im 8'' - Format und
man konnte darauf ca 100 - 300 KB speichern.
Die nächste Generation waren dann die 5.25'' Versionen, auf
denen man ca 120 - 780 KB speichern konnte.
Danach kamen die 3.5'' Disketten, auf denen man ca 720 KB
speichern konnte.
Derzeit benutzt man 3.5'' Disketten mit einer
Speicherkapazität (high density) von 2 MB, das bedeutet
formatiert ca 1.44 MB.
Die größten Disketten haben eine Kapazität von 2,88 MB. Sie
sind jedoch nicht sehr weit verbreitet.


Slide 15

Disketten

Disketten sind Einplattenversionen mit 2 Oberflächen.
Sie sind nicht geschützt gegen Wärme und Magnetismus,
daher können die Daten zerstört werden, wenn man sie auf
die Heizung, in die Sonne oder neben einen starken
Magneten legt.
Die Drehzahl liegt bei 300 Umdrehungen / Minute, somit
liegt die Datenrate nur bei einigen 100 Kbyte / Sec. Die
Zugriffszeiten liegen bei 100 - 300 ms.
Die Köpfe fliegen nicht, sondern liegen jeweils auf einer von
beiden Seiten auf den Oberflächen auf.
Das Putzen wird durch ein beigelegtes Papier erledigt.


Slide 16

Der Microfich

Der Mikrofilm ist eine Alternative um große Datenmengen zu
verwalten. Dazu werden die Bilder stark verkleinert auf
600 Linienpaare pro mm. die verkleinerten Bilder werden
nebeneinander auf einen Film belichtet.
Dazu gibt es ein Anzeigegerät, das die Bilder stark vergrößert
und wieder lesbar macht.
Der Mikrofilm eignet sich zum Speichern von Massendaten.
Er ist sicherer als ein Magnetband, da er nicht so anfällig
ist gegen Entladung. Man kann bis zu 270 Seiten auf einen
4x6 '' Film speichern. Er ist ein sehr billiges Medium.


Slide 17

Optische Datenträger

CD’s und DVD’s sind die bekanntesten
Datenträger neuester Generation.
Sie sind zum Allround-Speichermedium
geworden. Bequem kann man die
unterschiedlichsten Daten zuhause auf CD
brennen: Fotos, Musik, Text ...


Slide 18

Wie alles begann...WORM

WORM heißt ausgeschrieben Write Once Read Many. Die WORM
Datenträger können einmal beschrieben und dann immer wieder
gelesen werden.
Das WORM Laufwerk besitzt zwei verschiedene Laserstrahlen. Einen
zum Lesen der Datenträger und einen intensiveren zum Schreiben.
Die Datenträger sind mit einer kristallinen Beschichtung überzogen.
Wenn der Schreibstrahl auf die Oberfläche trifft, wird die
Beschichtung geschmolzen oder verdampft.
Dadurch ordnen sich die Atome der Beschichtung nicht in ihrer
ursprünglichen Struktur an und besitzen deshalb ein anderes
Reflexionsvermögen als die Oberfläche.


Slide 19

Neue Medien, neue Sprache
Da die Laser "Löcher" in die CD brennen gibt es Pits
(Löcher) und Land (Raum zwischen den Löchern).
Pits und Lands repräsentieren die 0, die Übergänge
dazwischen repräsentieren die 1.
Die Länge der Pits oder Lands ist die Anzahl der 0-en.
00010010001000010001
|____|
|_______|
| Lands
_____
_____
______
Pits


Slide 20

Die Compact Disc

Die Compact Disc (kurz CD) ist heute neben Festplatten das
wichtigste Speichermedium. Sie kann bis zu 650 MByte
Daten oder bis zu 74 Minuten Musik speichern.
CD's können auch leicht weitergegeben werden, da sie
normalerweise von jedem CD-ROM Laufwerk gelesen
werden können.
Die schnellsten CD Laufwerken liegen derzeit bei ca.
72-facher Geschwindigkeit.


Slide 21

CD-R

CD-R Laufwerke arbeiten im Prinzip wie WORM Laufwerke.
Auch sie können nur einmal beschrieben und dann nur
noch gelesen werden .
Der Nachteil ist, daß man einmal geschriebene Daten nicht
mehr löschen kann. Für einen Preis von 50 Cent pro
Rohling kann man 650 MB Daten speichern. Das ist
immerhin die Kapazität von 452 3,5 Zoll Disketten.


Slide 22

CD-RW

CD-RW Laufwerke können genauso CD-R's schreiben.
Zusätzlich bieten sie noch die Möglichkeit CD-RW's, also
wiederbeschreibbare CD-R's zu schreiben.
Beim Schreiben benutzt der Schreibstrahl seine maximale Leistung und
erhitzt das Material auf 500 bis 700 Grad Celsius.
Zum Löschen des Datenträgers erhitzt der Schreibstrahl die gebrannten
Bereiche mit niedriger Leistung auf etwa 200 Grad Celsius. Die
Legierung wird nicht verflüssigt, kehrt aber in den ursprünglichen
Zustand zurück und wird damit wieder reflektionsfähig.


Slide 23

Digital Versatile Disc - DVD

Die DVD hat die gleichen Abmessungen wie eine CD, kann jedoch ein
vielfaches an Daten speichern. Dazu wurden die Pits auf eine Größe
von 0,4 Mikrometer reduziert und der Abstand der Spur auf 0,74
Mikrometer verringert.
Um diese kleinen Pits genau abtasten zu können, wurde die Wellenlänge
des Abtastlasers verringert. Man erreicht dadurch die 25-fache
Kapazität einer CD.
Auf der DVD kann auf zwei Ebenen übereinander und auf jeder Seite
gespeichert werden. Auf einer Seite mit einfacher Speicherschicht
erreicht man so eine Kapazität von 4,7 GByte. Zweiseitig und
doppeltschichtig können sogar 17 Gbyte gespeichert werden.


Slide 24

Heute und dann...

Die modernsten Medien, die es derzeit zu kaufen gibt sind:
• Der blue Laser (brennt viel dichter auf die DVD)
• Bubbles (Daten werden auf Magnetblasen auf
einem Chip gespeichert)
• Memory Stick (mobiler Speicherchip mit USB
Stecker)


Slide 25

Speichermedium

Vorteile

Nachteile

Magnetbänder

Großer Speicher; für grosse
Datanmengen auch heute
noch in Rechenzentren
gebraucht

Nicht überall kompatibel;
alt; nicht lesbar; Kein
direkter Datenzugriff

Disketten

Billig; Massenprodukt;
überall kompatibel; Mobil

Geringer Speicher; gehen
leicht kaputt; extrem
Hitzeempfindlich

Wechselplatten

Mobil; immer wieder
beschreibbar

Teuer; Nicht überall
kompatibel

WORM

Großer Speicher; überall
kompatibel

Nicht wiederbeschreibbar
(ähnlich wie CD-R)

CD-R’s/CDRW

Massenprodukt; überall
kompatibel
Billig; Mobil

Empfindlich gegen Kratzer;
Hitzeempfindlich

DVD

Großer Speicher; gute
Videoqualität; Mobil

Teuer; empfindlich gegen
Kratzer; Hitzeempfindlich

Blue Laser DVD

Riesiger Speicher; Mobil;
für diesen riesigen
Speicherplatz sind die
DVDs billig.

Extrem teuer (Laser);
extrem Hitze- und
Kratzerempfindlich; nicht
überall

Bubbles

Riesiger Speicher

Teuer; nicht mobil; nicht
überall kompatibel


Slide 26

Die Zukunft
Die Datenspeicher der Zukunft werden einzelne Atome benutzen, um
Informationen zu speichern.
Wissenschaftler aus Hamburg und München können den Spin
(Drehrichtung) einzelner Atome messen (0 oder 1).
Kapazität im Test 600 Terrabyte = 60 000 Festplatten, das entspricht
einem 3 km hohen Turm.
Nobelpreisträger Gerd Bonning will einen mechanischen Speicher
entwickeln, „millipede = Tausendfüßler“, Er benutzt die magnetische
Spitze eines Rasterkraftmikroskops. Eine geheizte Spitze drückt
winzige Löcher von wenigen Atomen Größe in eine Plastikfolie. Ein
solches Loch bedeutet eine 1.


Slide 27

Das Ende......?

Moderne Speichermedien befinden sich seit Jahren in einem
rasanten Wachstum und es ist noch kein Ende abzusehen.
Nicht nur werden bestehende Medien immer weiter
verbessert, nein es werden auch immer neue Medien und
Verfahren entwickelt die auf immer kleinerem Platz immer
mehr Daten unterbringen.


Slide 28

Das Ende

Das Ende dieses Vortrags ist erreicht und wir bedanken uns
für Ihre Aufmerksamkeit.

Martin Maron und Georg Gut