Eine Einführung in verschiedene Speicherverfahren Datenspeicher Eine Einführung in verschiedene Speicherverfahren

Definition Datenspeicher Ein Datenspeicher dient zum Speichern von Daten. Daten müssen zumindest kurzzeitig abgespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder gelesen werden können. Die Speicherung der Daten findet auf einem Speichermedium statt. Verschiedene Datenspeicher verwenden verschiedene Arten der Speicherung von Daten (Codierung der Daten). Es muss eine Schreib- und eine Lesemöglichkeit geben.

Nichttechnische Speicherung Speichermedium = Steinwand Speicherform = Bilder Schreibmöglichkeit mit Kreide Lesemöglichkeit optisch mit den Augen

Nichttechnische Speicherung Speichermedium = Papier Speicherform = Buchstaben / Text Schreibmöglichkeit mit Stift Lesemöglichkeit optisch mit den Augen

Nichttechnische Speicherung Speichermedium = Steinwand Speicherform = Notenschrift Schreibmöglichkeit mit Stift Lesemöglichkeit optisch mit den Augen

Technische Speicherung - Fotografisch Speichermedium = Fotofilm Speicherform = Bilder Schreibmöglichkeit mit Kameras Lesemöglichkeit optisch mit den Augen oder über einen Projektor.

Technische Speicherung - Mechanisch Speichermedium = Schelackplatten Speicherform = Rillen (Vertiefungen) in der Platte Schreibmöglichkeit Ritzstift Lesemöglichkeit mit einem Grammophon

Technische Speicherung - Mechanisch

Technische Speicherung - Mechanisch Speichermedium = Papier Speicherform = Löchercode Schreibmöglichkeit mit angepasster Schreibmaschine Lesemöglichkeit mechanisch mit einem Lochkartenlesegerät.

Technische Speicherung - Optisch

Technische Speicherung - Optisch

Technische Speicherung - Optisch 780 nm 650 nm Umso kleiner die Wellenlänge des verwendeten Lasers ist, desto dichter können die Daten geschrieben Und gelesen werden. Die Kapazität des Mediums steigt. 405 nm

Technische Speicherung - Magnetisch Polarisation von magnetischen Zonen. Ein Schreibgerät kann die verschiedenen Bereiche durch Einen Elektromagneten verschieden polarisieren. Ein Lesegerät macht sich den Effekt der Induktion zu Nutze um die Bereiche zu lesen.

Technische Speicherung - Magnetisch

Technische Speicherung - Magnetisch

Technische Speicherung - Magnetisch A Spur (auch Zylinder) B Sektor C Block D Cluster (als weitere, grobe Unterteilung, Enthält mehrere Blöcke)

Technische Speicherung - Elektronisch SRAM

Technische Speicherung - Elektronisch DRAM

Technische Speicherung - Elektronisch Read Only Memory | Nicht flüchtig! Daten bleiben auch ohne Stromversorgung erhalten. Nur lesbar, nicht beschreibbar. Bei der Fertigung wird das Programm direkt in den Chip verdrahtet. ROM

Technische Speicherung - Elektronisch Programmable-ROM: Kann einmalig programmiert werden. Im Auslieferungszustand sind alle Speicherzellen auf 1 gesetzt. Beim Programmieren wird das Datengitter an den Stellen, bei der Eine 0 stehen soll, durch das Anlegen einer hohen Spannung verdampft. Der Metalldampf kann Im Gehäuse aber zu Fehlern führen.  abgelöst durch EPROM Erasable-Programmable-ROM: Kann mit UV-Licht gelöscht werden. Etwa 100-200 Programmiervorgänge möglich. Mittlerweile vom EEPROM abgelöst. PROM EPROM

Technische Speicherung - Elektronisch EEPROM Electrically-Erasable-Programmable-ROM Kann elektronisch beschrieben und gelesen werden. Kann nur kleine Datenmengen speichern. Anwendung z.B. als Telefonbuchspeicher in Telefonen.

Technische Speicherung - Elektronisch Flash-EEPROM

Technische Speicherung - Elektronisch Flash-EEPROM

Technische Speicherung - Elektronisch Flash-Zelle besteht aus einem FET (Feldeffekttransistor). Wird eine Spannung auf das Steuergate gelegt, fließt ein Strom zwischen Source und Drain. Zusätzlich ist ein Floating-Gate angebracht. Dieses ist durch Nichtleitermaterial von den übrigen Bauteilen isoliert. Flash-EEPROM

Technische Speicherung - Elektronisch Ist das Floating-Gate nicht geladen, verhält sich der Transistor ganz normal. Spannung am Steuergate  Strom zwischen Source und Drain Dieser Strom wird als 0 interpretiert. Zustand 0 Flash-EEPROM

Technische Speicherung - Elektronisch Um die Zelle auf 1 zu programmieren, wird eine hohe positive Spannung auf das Steuergate gelegt. Dadurch werden Elektronen aus dem Strom zwischen Source und Drain durch den Tunneleffekt auf das Floating-Gate getrieben. Ist das Floating-Gate nun geladen, funktioniert der Transistor nicht mehr. Eine normale Spannung auf dem Steuergate wird von dem Floating-Gate aufgehoben. Es fließt also kein Strom  Zustand 1 Setzen auf 1 Zustand 1 Flash-EEPROM

Technische Speicherung - Elektronisch Um die Zelle wieder zu löschen, wird eine hohe negative Spannung auf das Steuergate gelegt. Damit werden die Elektronen von dem Floating-Gate „herausgedrückt“. Die hohen Spannungen beim Löschen der Zelle zerstören das Isolationsmaterial um das Floating-Gate. Die Lebenszeit einer Flash-Zelle ist dadurch begrenzt. Löschen auf 0 Flash-EEPROM

Speicherbedarf in der Zukunft Schätzung bis 2017: 7,2 Exabyte = 7 200 000 000 000 000 000 Byte Schätzung bis 2020: 40 Zetabyte = 40 000 000 000 000 000 000 000 Byte