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Eine Schnuppervorlesung zum Kennenlernen eines Datenspeichers um Bits und Bytes zu unterscheiden um Raid-Festplattensysteme zu verstehen Inhalt Speicherzellen.

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Präsentation zum Thema: "Eine Schnuppervorlesung zum Kennenlernen eines Datenspeichers um Bits und Bytes zu unterscheiden um Raid-Festplattensysteme zu verstehen Inhalt Speicherzellen."—  Präsentation transkript:

1 Eine Schnuppervorlesung zum Kennenlernen eines Datenspeichers um Bits und Bytes zu unterscheiden um Raid-Festplattensysteme zu verstehen Inhalt Speicherzellen sind elektronische Schalter Wahrheitswerte Darstellung von ganzen Zahlen Vertauschung von Zahlen Idee der Sicherung von Daten Von Bits, Bytes und Raid Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker1

2 2 Arbeitsspeicher Bits - Bytes - Raid 2 Speicherriegel 2 Plätze frei 8 Speicherchips

3 Aufbau: Speicherchip Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker3 Chip enthält Millionen von winzigen elektronischen Schaltern Realisierung über Transistoren Diese Schalter sind entweder geöffnet oder geschlossen Damit kann entweder Strom fließen oder nicht Chip enthält Millionen von winzigen elektronischen Schaltern Realisierung über Transistoren Diese Schalter sind entweder geöffnet oder geschlossen Damit kann entweder Strom fließen oder nicht Aufgabengebiet des Elektronikers

4 Informatiker interpretiert diese Schalter: Offener Schalter: 0 Geschlossener Schalter:1 Also: Zahl 0ein offener Schalter Zahl 1ein geschlossener Schalter Zahl 2 ? Wir brauchen einen zweiten Schalter Wie beim Übergang von 9 nach 10 (jetzt 2 Ziffern!) Vom Schalter zur Zahl Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker4

5 Zahl 0: Zahl 1: Zahl 2: Zahl 3: Zahl 7: Zahl 19: Zahl 255: Zahl : Große Zahlen Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker5 Wir merken uns: 8 Stellen! Binärsystem:

6 Bit: Ein Speicherschalter heißt Bit Byte: 8 Speicherschalter hintereinander heißen Byte Für viele Daten benötigt man meist nur bis zu 8 Bits  Einheit Byte hat sich bewährt Beispiel: Codieren von Zeichen (ASCII) Bits und Bytes Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker6

7 Arbeitsspeicher: Enthält elektronische Schalter 16 GB  128 Milliarden Schalterchen SSD (Solid State Disk): Enthält nichtflüchtige elektronische Schalter 256 GB  >2 Billionen Schalterchen Magnetische Festplatte: Enthält winzige magnetische Zellen Magnetisiert  1, nicht magnetisiert  0 4 TB  32 Billionen Magnetchen Arbeitsspeicher / Festplatte Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker7

8 Gesucht: Bühnendarstellerin für Julia Weiblich, jung Einteilung aller Bewerber in 2 Kategorien: Geschlecht: Weiblich, männlich Alter: Jung, alt Auswahl: Nur jung und weiblich Jung AND Weiblich Logik: Wahrheitswerte Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker8 Logik-Operator AND

9 W = wahr = gesucht F = falsch = nicht gesucht Operator AND Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker9 Alter Geschlecht Jung W Alt F Weiblich W WF Männlich F FF In der Informatik: 0 = falsch 1 = wahr In der Informatik: 0 = falsch 1 = wahr

10 Bit 1 AND Bit 2 In C: Bit1 & Bit2 Bit 1 OR Bit 2 In C: Bit1 | Bit 2 Bit 1 XOR Bit 2 In C: Bit1 ^ Bit2 Wahrheitswerte in Inform. Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker10 AND OR XOR In der Informatik: Diese drei Logik- Operatoren lassen sich auch auf Bytes und beliebig große Zahlen anwenden!

11 Zahl 1:  Zahl 2:  AND 26 = (19) (26) (bitweise mit AND verknüpft)  18 Beispiel zu Operator AND Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker11 Die spinnen, die Informatiker! Wo ist da ein Sinn? Die spinnen, die Informatiker! Wo ist da ein Sinn?

12 Siehe Programm Es macht immer noch keinen Sinn, oder? Programm 1 Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker12

13 Obige Speicherzellen sollen vertauscht werden: Hilfsspeicher wird benötigt Kopie der Speicherzelle1 in Hilfsspeicher Kopie der Speicherzelle 2 in Speicherzelle 1 Kopie des Hilfsspeichers in Speicherzelle 2 Vertauschen von Zahlen (1) Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker13 19 Speicherzelle1: 26 Speicherzelle2: 0 0 Hilfsspeicher: In C: hilf = zelle1; zelle1 = zelle2; zelle2 = hilf ; In C: hilf = zelle1; zelle1 = zelle2; zelle2 = hilf ;

14 Beim Vertauschen von sehr großen Speicherbereichen: Hilfsspeicher muss vom Betriebssystem angefordert werden Aufwändig! Geht es nicht auch ohne Hilfsspeicher? Antwort: JA  siehe Programm, Teil 2 Vertauschen von Zahlen (2) Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker14

15 Sichern von Festplatten: Gegeben: 2 große Festplatten Die Daten sollen sicher vor Verlust sein! Weitere Anwendung Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker15 Platte1: Platte2: Sicherungsplatte1 Sicherungsplatte2 Ständiges Spiegeln der Daten Problem: Hoher Plattenverbrauch Problem: Hoher Plattenverbrauch

16 Verknüpfen mit XOR! Szenarien: Platte 3 fällt aus Kein Problem Platte 1 fällt aus Platte2 XOR Platte3 !!! Platte 2 fällt aus Platte1 XOR Platte3 !!! Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker16 XOR Platte1: Platte2: Platte3: Mit Hilfe der Platte3 und XOR kann eine ausfallende Platte1/2 restauriert werden Ständiges Berechnen und Speichern Nur eine Platte zusätzlich!

17 RAID = Redundant Array of Independent Disks Beispiel: 6 Festplatten im Verbund als RAID RAID 0: 6 Festplatten enthalten getrennte Daten Keine Ausfallsicherheit RAID 1: 3 Festplatten enthalten getrennte Daten, 3 Spiegelplatten Hohe Ausfallsicherheit RAID 5: 5 Festplatten enthalten getrennte Daten 1 Festplatte ist mit XOR mit den anderen 5 verknüpft Hohe Ausfallsicherheit RAID Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker17 XOR zu den 5 Platten

18 Es gibt auch noch RAID6! Noch sicherer! Und so geht es immer weiter … Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Technik fordert! Bits - Bytes - RaidEdwin Schicker18


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