Eine Einführung in verschiedene Speicherverfahren

Präsentation zum Thema: "Eine Einführung in verschiedene Speicherverfahren"—  Präsentation transkript:

1 Eine Einführung in verschiedene Speicherverfahren
Datenspeicher Eine Einführung in verschiedene Speicherverfahren

2 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.

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

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

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

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

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

8 Technische Speicherung - Mechanisch

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

10 Technische Speicherung - Optisch

11 Technische Speicherung - Optisch

12 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

13 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.

14 Technische Speicherung - Magnetisch

15 Technische Speicherung - Magnetisch

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

17 Technische Speicherung - Elektronisch
SRAM

18 Technische Speicherung - Elektronisch
DRAM

19 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

20 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 Programmiervorgänge möglich. Mittlerweile vom EEPROM abgelöst. PROM EPROM

21 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.

22 Technische Speicherung - Elektronisch
Flash-EEPROM

23 Technische Speicherung - Elektronisch
Flash-EEPROM

24 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

25 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

26 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

27 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

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