Von Bits, Bytes und Raid Eine Schnuppervorlesung Inhalt 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 Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

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

Aufbau: Speicherchip 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 Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

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

Wir merken uns: 8 Stellen! Große Zahlen Binärsystem: Zahl 0: Zahl 1: Zahl 2: Zahl 3: Zahl 7: Zahl 19: Zahl 255: Zahl 1000000: 1 10 11 111 10011 11111111 11110100001001000000 Wir merken uns: 8 Stellen! Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Bits und Bytes Bit: Byte: 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 - Bytes - Raid Edwin Schicker

Arbeitsspeicher / Festplatte 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 Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Logik: Wahrheitswerte 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-Operator AND Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

In der Informatik: 0 = falsch Operator AND Alter Geschlecht Jung W Alt F Weiblich Männlich W = wahr = gesucht F = falsch = nicht gesucht In der Informatik: 0 = falsch 1 = wahr Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Wahrheitswerte in Inform. AND 1 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 In der Informatik: Diese drei Logik-Operatoren lassen sich auch auf Bytes und beliebig große Zahlen anwenden! OR 1 XOR 1 Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Beispiel zu Operator AND Zahl 1: 19 19  10011 Zahl 2: 26 26  11010 19 AND 26 = 18 10011 (19) 11010 (26) 10010 (bitweise mit AND verknüpft)  18 Die spinnen, die Informatiker! Wo ist da ein Sinn? Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Programm 1 Siehe Programm Es macht immer noch keinen Sinn, oder? Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Vertauschen von Zahlen (1) Speicherzelle1: Speicherzelle2: In C: hilf = zelle1; zelle1 = zelle2; zelle2 = hilf ; 26 19 19 26 Hilfsspeicher: 19 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 Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

Vertauschen von Zahlen (2) 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 Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

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

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

RAID 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 XOR zu den 5 Platten Bits - Bytes - Raid Edwin Schicker

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