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WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/1
Folien zum Textbuch
• Kapitel 2:
Datenträger und externe Speicher
• Textbuch-Seiten 92 - 211
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/2
Datenträger und externe Speicher
Inhaltsübersicht
• Allgemeine Anforderungen
• Bedruckte und handbeschriftete Datenträger
• Magnetische Datenträger
• Optische Datenträger
• Elektronische Datenträger
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/3
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/4
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/5
Allgemeine Anforderungen
• Leistungsvermögen von Datenträgern determiniert durch folgende Merkmale:– Speicherkapazität
– Zugriffszeit
– Datentransferrate
– Zuverlässigkeit, Mean Time Between Failures (MTBF)
– Mögliche Zusammenschaltung von Laufwerken
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/6
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/7
Übersicht Datenträger
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/8
Einsatzzwecke Datenträger
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/9
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/10
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, OCR-Erkennung
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/11
Markierungs- und KlarschriftbelegeVor- und Nachteile
☺ Datenerfassung erfolgt auf dem Urbeleg, wodurch kostspielige, langwierige und fehleranfällige Umsetzungs-vorgänge 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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/12
Bedruckte und handbeschriftete Datenträger
• Datenträger mit Strichcodes:– Darstellung von Information in Form von Strichcodes
– Optische Erkennung aufgrund von Hell-Dunkel-Kontrasten
– Herstellerspezifische oder genormte Codierung
– Eindimensionale (z.B. EAN) oder zweidimensionale (z.B. PDF417) Repräsentation
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/13
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/14
Magnetische Datenträger
• Speicherung von Daten auf dünner magnetischer Schicht
• Richtung des Magnetisierungszustandes der Bitpositionen repräsentiert die Information
• Wichtigste Massendatenträger:– Magnetstreifenkaraten
– Magnetbänder
– Diskette
– Magnetplatte
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/15
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/16
Magnetkarten Vor- und Nachteile
☺ Kleiner, transportabler, als Urbeleg geeigneter Daten-träger
☺ Kostengünstige Identifikation und Berechtigungsprüfung des Inhabers
☺ Erleichterung des bargeld-losen Zahlungsverkehrs
☺ Visuelle und maschinelle Lesbarkeit
☺ Vertraulichkeit gespeicherter Daten durch Chiffrierung
☺ Datenerfassung an wechselnden Orten gut möglich
� Hoher Entwicklungsaufwand und Gerätekosten
� Beschränkte Einsatz-möglichkeiten durch die unterschiedlichen Karten-systeme (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.
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/17
Magnetbänder
• Magnetband– Dünnes Polyesterband– Auf einer Seite magnetisierbare Schicht aufgebracht
• Einsatzgebiete– Datensicherung– Langzeitarchivierung
• Kapazität abhängig von:– Länge des Bandes– Spuranzahl– Aufzeichnungsdichte
• Konkurrierende Formate
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/18
Magnetbandlaufwerke
• Geräteklassen
– Einzellaufwerke
– Autoloader
– Bibliotheken
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/19
Magnetbandlaufwerke - Übersicht
HP, Seagate, IBM
800,5 Zoll400LTO Ultrium-3
Sony248 mm200AIT-4
Quantum160,5 Zoll160S-DLT 320
Exabyte68 mm80VXA-2
Exabyte128 mm60Mammoth-2
Philips48 mm60ADR2.120
Tandberg5¼ Zoll50SLR-100
Sony, HP3,54 mm36DAT 72 (DDS-5)
Tandberg2¼ Zoll20Travan TR-7
EntwicklerTransferrate (MB pro
Sekunde)
Breite des Bandes
Kapazität (GB)Bezeichnung
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/20
Magnetbänder Vor- und Nachteile
☺ Zuverlässiges Medium für tertiäre Speicherung, Sicherung und Ablage
☺ Wiederverwendbarkeit
☺ Auswechselbarkeit von Bändern im Magnet-bandgerät 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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/21
Disketten
• Magnetischer Wechseldatenträger
• Flexible Kunststoffscheibe (daher „floppy disk“)
• Untergebracht in Gehäuse aus Hartplastik (3,5-Zoll-Diskette) bzw. flexiblem Kunststoff (5,25-Zoll-Diskette)
• Aufzeichnung erfolgt durch Magnetisierung bit-und byteseriell in konzentrischen Spuren
• Standardisierte und proprietäre Formate
• Bedeutung von Disketten nur mehr marginal
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/22
3,5-Zoll-Standarddiskette: Laufwerk
Schreib-/Leseköpfe (beidseitig angebracht)
Motor (Stepper) zur Positionierung der Köpfe auf den Sektoren
Stromanschluss
Schnittstelle
Auswurfknopf
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/23
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/24
Proprietäre Disketten
• Beispiel: ZIP-Disketten von Iomega
• Format: 3,5 Zoll
• Kapazität: 750 MB
• Max. Transferrate: 7,3 MB/s
• Anschluss: USB 2.0
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/25
Disketten Vor- und Nachteile
☺ Wahlfreier Speicherzugriff
☺ Austauschbarkeit (einheitlicher Industrie-standard) mit vielen PC-Benutzern weltweit
☺ Einfache Handhabung
☺ Versendbarkeit
☺ Wiederverwendbarkeit
☺ Günstiger Preis von Laufwerk und Datenträger
� Keine visuelle Lesbarkeit
� Zu geringe Kapazität für heutige Massenspeicher-erfordernisse
� Empfindlichkeit gegen magnetische Umwelteinflüsse, Verschmutzung, Knicken und sonstige Beschädigungen
� Fehleranfälliger und langsamer als alle anderen Wechselspeicher
� Mittlerweile am Markt schon fast bedeutungslos
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/26
Magnetplatten
• Eine (bei Mikrofestplatten) oder mehrere (Regelfall) auf einer Achse montierte, magnetisierbare Platte(n)
• Platten bestehen aus Aluminium/Magnesium-oder Glassubstrat, darauf ist magnetisierbare Beschichtung aufgebracht
• Drehen mit konstanter, hoher Geschwindigkeit
• Hermetisch abgeschlossenes, mit Edelgas gefülltes Gehäuse zum Schutz vor Staubpartikel
• Aufzeichnung erfolgt bit- und byteseriell auf konzentrische Spuren
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/27
Aufbau von Magnetplatten
Plattenstapel (mit 3 Platten)
Plattenachse
Stromanschluss
Aktuator
Schnittstelle (SATA)
Aktuatorachse
Zugriffskamm(in Parkstellung)
Schreib- und Leseköpfe (6)
Verbindungskabel Laufwerkselektronik
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/28
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/29
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/30
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/31
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/32
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/33
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/34
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-zuPunkt Verbindung
• Hot-plugging möglichAnschluss für Datenkabel
Anschluss für Stromversorgung
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/35
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
• Hot-plugging möglich
• Eigener SCSI-Controllernotwendig
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/36
Schnittstellen: S-SCSI
• Serielle Übertragung der Daten
• 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
• Hot-plugging möglich
• Eigener SCSI-Controller notwendig
• Stecker und Kabel wie bei S-ATA
• Betrieb S-ATA Festplatten an S-SCSI Controller möglich (nicht umgekehrt)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/37
Schnittstellen: Fibre Channel
• Ursprung: Supercomputing
• Verwendung hauptsächlich in Speichernetzwerken (SAN)
• Serielle Übertragung der Daten
• Fiberglas oder Kupferleitungen
• Max. Transferleistung: 200 MB/s, 400 MB/s und 1000 MB/s bereits ratifiziert
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/38
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/39
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/40
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/41
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/42
Beispiele: Festplatten für Notebook-PCs
• Toshiba MK1031GAS
• Baugröße: 2,5 Zoll
• Kapazität: 100 GByte
• Anzahl Platten: 2
• ATA, 4200 RPM
• Suchzeit: 12 ms
• Cache: 8 MB
• Toshiba MK6006GAH
• Baugröße: 1,8 Zoll
• Kapazität: 60 GByte
• Anzahl Platten: 2
• ATA, 4200 RPM
• Suchzeit: 15 ms
• Cache: 2 MB
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/43
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/44
Beispiele: Festplatten für mobile Geräte
• Baugröße: 1,8 Zoll
• Kapazität: 40 GByte
• Anzahl Platten: 2
• ATA, 4200 RPM
• Suchzeit: 15 ms
• Cache: 512 KB
• Toshiba MK6006GAH
• Baugröße: 0,85 Zoll
• Kapazität: 4 GByte
• Anzahl Platten: 1
• ATA, 3.600 RPM
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/45
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/46
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/47
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/48
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/49
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/50
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/51
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.BAudio- und Videobearbeitung)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/52
RAID-0 („Striping“)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/53
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/54
RAID-1 („Mirroring“)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/55
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 (XOR-
Verknüpfung)• 1: Wenn ungerade Anzahl von Bitstellen 1 beträgt• 0: Wenn gerade Anzahl von Bitstellen 1 beträgt
1010 0101C (Paritätsinformation)
1111 0000B (Nutzdaten)
0101 0101A (Nutzdaten)
DatenLaufwerk
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/56
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/57
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/58
Vergleich RAID-Systeme
Maximale PLeistung
Minimale Kosten
Maximale Verfügbarkeit
RAID-0
RAID-1RAID-3
RAID-5
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/59
Preisentwicklung Festplatten
132
60
251
462
32 18 8 4 2 0,9 0,60
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Pre
is p
ro G
igab
yte
in E
uro
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/60
Anzahl der verkauften Festplatten
0
50
100
150
200
250
300
350
400
2002 2003 2004 2005 2006 2007
Ein
hei
ten
in M
io.
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/61
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/62
Vergleich NAS - SAN
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/63
Vor- und Nachteile NAS
☺ Einfache Installation („Plug & Play“) und Wartung
☺ Preisgünstiger Ausbau durch Speicher-erweiterung und zusätzliche NAS-Geräte
☺ Erprobte Schnittstellen
☺ Sehr gut geeignet für kleinere und mittlere Datei- und Webserver.
� Beschränkte Leistung –für große Netze unzureichend
� Zugriff auf die gespeicherten Daten erfolgt über den Server und das lokale Netz, was diese zusätzlich belastet
� Keine räumliche und logische Trennung zwischen Speicher-medien und Server (bzw. Controller) möglich.
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/64
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
Ressourcen-management
☺ Erleichterte Ausfall-sicherung und Katastrophenvorsorge
� Schwierigere Planung, Installation und Wartung als bei NAS-Systemen
� Relativ teuer� Standardisierung noch
nicht abgeschlossen
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/65
Führende Hersteller NAS und SAN
HP23%
IBM20%
EMC14%
Andere28%
Dell7%
Sun Microsystems
8%
Jahr: 2004Quelle: IDC
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/66
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/67
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/68
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“
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/69
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/70
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/71
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/72
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-Zoll-
Diskette: 135 TPI)• rotes Laserlicht• Wellenlänge des Lasers: CD 780 nm
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/73
CD - Funktionsweise
Lesevorgang:
•Laser durch halbdurchlässigen Spiegel
•Unterschiedliche Brechung bei Pitoder Land
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/74
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 (Audio-CD)
• Max. Transferrate: 10,8 MB/s (72fache Standardgeschwindigkeit von 150 KB/s)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/75
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/76
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
• Kapazitäten der Medien:– 650 MB (74 Min)
– 700 MB (80 Min)
• Maximale Schreibgeschwindigkeit: 32fache Standardgeschwindigkeit
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/77
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/78
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/79
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, darunterliegendeSpeicherschicht fokussiert werden
– Single Layer (SL) vs. Dual Layer (DL)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/80
DVD - Kapazitäten
DS/DL
DS/ML
DS/SL
SS/DL
SS/SL
DS/DL
DS/SL
SS/DL
SS/SL
Aufz.
17,0812 cmDVD-18
13,2412 cmDVD-14
9,4012 cmDVD-10
8,5412 cmDVD-9
4,7012 cmDVD-5
5,328 cmDVD-4
2,928 cmDVD-3
2,668 cmDVD-2
1,468 cmDVD-1
Kapa-zität
Durch-messer
Bezeich-nung
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/81
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/82
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• Kapazitäten der Medien:
– 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)
• Maximale Schreibgeschwindigkeit: 16fache Standardgeschwindigkeit
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/83
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/84
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/85
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/86
Professional Disk for Data (PDD)
• Speicherplatte im 12-cm-Format
• Duale Phasenwechseltechnik
• 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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/87
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
• Duale Phasenwechseltechnik
• Erweiterungen:– 2006: 60 GB bei 12 MB/s
– 2008: 120 GB bei 18 MB/s
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/88
HD-DVD
• Anfängliche Bezeichnung: AOD (AdvancedOptical 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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/89
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/90
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/91
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/92
MO-Disc
• Sicherstes Speicherverfahren
• Führt Nischendasein
• Immer mehr Hersteller ziehen sich aus dem Markt zurück
• Konkurrenzformate, die professionellen Ansprüchen genügen: PDD, UDO und DVD-RAM
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/93
Mini-Disc (MD)
• 2,5-Zoll-MO-Platte• Markteinführung 1992 zur Speicherung digitaler
Musik (MD-Audio)• MD-Data: 140 GB, nicht kompatibel zur MD-
Audio• 2004: Einheitliches Format (Hi-MD) für Audio-
und Datenanwendungen• Kapazität Hi-MD: 1 GB• Max. Transferrate: 9,83 MB/s• Marktdurchsetzung fragwürdig (Konkurrenz
durch mobile MP3-Player mit Festplatte)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/94
Elektronische Datenträger
• Verwendung von Halbleiterbauelementen zur Datenspeicherung
• Unterscheidung:– Flüchtige Speicher: Bei Trennung von Stromquelle geht
Speicherinhalt verloren (z.B. Hauptspeicher in Form von DDR-RAM-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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/95
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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/96
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/97
Chipkarten mit Mikroprozessor
• 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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/98
Chipkarten mit Mikroprozessor
• 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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/99
Chipkarten mit Mikroprozessor
• Architektur:
IO-System CPU
ROM (Betriebssystem)
RAM
EEPROM(Anwendungs-
daten)
Bus
Zugriffsbedingungen, Schlüssel
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/100
Chipkarten mit Mikroprozessor
• 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)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/101
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/102
Elektronische Artikel-Sicherung (EAS)
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/103
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/104
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/105
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/106
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 Strichcode-Etiketten
� Umstellungskosten (z.B. Handel)
� Probleme bei Metallen (Abschirmung)
� Datenschutzbedenken
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/107
Flash-Speicherkarten
• Kleine, externe Speichermedien• Anwendungsgebiet: Tragbare Geräte• Nichtflüchtige Speicherchips• Lebensdauer auf zirka 100.000 Schreib- und
Löschzyklen beschränkt• Fehlen eines Marktstandards
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/108
Flash-Speicherkarten
• Robust gegenüber Umwelteinflüssen
• Max. Transferraten: 10 MB/s– Vergleich DDR-RAM: 2 GB/s
– Vergleich Notebook-Festplatte: 20 MB/s
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/109
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/110
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/111
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-Digital-Speicherkarte abgelöst werden
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/112
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 Multimedia-
Speicherkarte verwendet werden, nicht jedoch umgekehrt (Abwärtskompatibel)
• Max. Transferleistung 12,5 MB/s, in der Praxis 6 bis 8 MB/s
• Hohes Wachstumspotential attestiert
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/113
• 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
Memory-Stick
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/114
Memory-Stick
• Adapter für Duo-Gehäuseform erhältlich
• Pro-Sticks in älteren Geräten nicht verwendbar
• 20 Prozent teurer als vergleichbare Compact-Flash-Speicherkarte
• DRM-Funktionalität(Magic-Gate) für Audio-Dateien
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/115
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/116
Marktanteile Flash-Speicherkarten
4% 5% 4% 3% 2%
29% 25%19%
16%10%
26%
21%
10%
3%
2%
25%
24%
28%
25%
24%
5%
5%
5%
6%
6%
11%20%
34%
47%56%
2002 2003 2004 2005 2006
Jahr
Mar
ktan
teil
SD-Card
Multi-Media-Card
Memory-Stick
Smart-Media
Compact-Flash
Sonstige
Quelle: IDC
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/117
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
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/118
USB-Stick
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/119
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 Austausch-barkeit zwischen Geräte
� Höheres Verlustrisiko auf Grund der kompakten Bauform
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/120
Vergleichende Übersicht Datenträger 1/4
1 smittelmittel4 MBOptische Speicherkarte
100 mssehr billigsehr billig1,44 MBStandarddiskette
1 smittelbillig100 KBChipkarte mit Mikroprozessor
>100 ssehr billigteuer2 KBKlarschriftbeleg
>100 ssehr billigteuer2 KBMarkierungsbeleg
1 ssehr billigbillig170 BytesMagnetstreifenkarte
1 ssehr billigbillig20 BytesStrichcode-Feld
Mittlere Zugriffs-
zeit
Medien-kosten
Laufwerk-kosten
Derzeitig Kapazität
Datenträger
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/121
Vergleichende Übersicht Datenträger 2/4
25 msmittelsehr teuer9,1 GB5,25-Zoll-WORM/MO-Platte
90 msbilligbillig4,7 GBDVD-RW, DVD+RW
12 mseingebautteuer4 GB1-Zoll-Festplatte
2 mseingebautsehr teuer4 GBCompact-Flash-Speicherkarte
25 msmittelmittel1,3 GB3,5-Zoll-MO
29 msmittelbillig750 MBZip-750-Diskette
100 mssehr billigsehr billig650 MBCD-R/RW
Mittlere Zugriffs-
zeit
Medien-kosten
Laufwerk-kosten
Derzeitige Kapazität
Datenträger
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/122
Vergleichende Übersicht Datenträger 3/4
25 smittelmittel36 GBDDS-5-Band (4 mm)
100 mssehr teuersehr teuer30 GB12-Zoll-WORM-Platte
82 msteuersehr teuer28 GBUDO
200 msteuersehr teuer20,5 GBPDD
25 steuermittel20 GBTravan-TR-7-Band
50 steuersehr teuer14,8 GBMikrofilm (Rollfilm)
65 msmittelbillig9,4 GBDVD-RAM
Mittlere Zugriffs-
zeit
Medien-kosten
Laufwerk-kosten
Derzeitige Kapazität
Datenträger
WI 2 � Datenträger und externe Speicher Kap. 02/123
Vergleichende Übersicht Datenträger 4/4
8 mseingebautbillig500 GB3,5-Zoll-Festplatte
25 ssehr teuersehr teuer400 GBLTO-Magnetband
25 ssehr teuersehr teuer200 GBAIT-Magnetband
25 ssehr teuersehr teuer160 GBSDLT-Magnetband
10 mseingebautmittel80 GB2,5-Zoll-Festplatte
80 mssehr teuersehr teuer54 GBBlue-Ray-Disc
65 mssehr teuersehr teuer40 GBHD-DVD (AOD)
Mittlere Zugriffs-
zeit
Medien-kosten
Laufwerk-kosten
Derzeitige Kapazität
Datenträger