Datenspeicher

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Verschiedene Massenspeichermedien (Streichholz als Maßstab)

Ein Datenspeicher oder Speichermedium dient zur Speicherung von Daten beziehungsweise Informationen. Der Begriff Speichermedium wird auch als Synonym für einen konkreten Datenträger verwendet.

Begriffsklärungen

Datenträger oder Speichermedium

Im engeren Sinne bezeichnet man mit Datenträger oder Speichermedien Gegenstände, die als Datenspeicher dienen

  1. für Unterhaltung (Musik, Sprache, Film etc.), die mithilfe elektronischer Geräte abgespielt oder auch gespeichert wird; und
  2. für Daten jeglicher Art (auch Unterhaltung), die von Computern bzw. Computeranlagen oder Peripheriegeräten nur gelesen oder auch geschrieben werden.
Datenspeicher
  • Datenspeicher für elektronische Geräte
    • Datenträger bzw. Speichermedien, die mit elektronischen Geräten gelesen oder beschrieben werden;
    • elektronische Bauteile (Halbleiterspeicher), die innerhalb elektronischer Geräte Daten speichern;
  • sonstige Datenspeicher
    • als Schriftmedien/Printmedien (Buch, Zeitung, Papier, Glas, Tierhaut, Pergament, …)
    • als Bildmedien (Leinwand, Teppich, Mikrofilm, Fotografie, …)
    • als Tonmedien (Schallplatte, Stiftwalze, ...)
Speicherungsart/Speicherungsform
  • als Schrift, in der Sprache und Daten kodiert gespeichert sind;
  • als Bild, in der (Ab-)Bilder der Welt oder der Fiktion gespeichert sind;
    • analog: Fotografie, Bild (Gemälde, Zeichnung)
    • digital: Bitmap, digitale Fotografie
  • als elektronisch lesbare Kodierung (analog oder digital).

Nichttechnische Speicherung

Der Mensch speichert die Information von Hand auf oder mithilfe eines Trägermaterials. Sie ist daher ohne technische Vermittlung direkt wieder lesbar. Die Speicherung erfolgt ohne technische Vermittlung, abgesehen von einfachen Hilfsmitteln zum Führen mit der Hand, wie Messer oder Pinsel. Natürlicherweise können alle festen Materialien Träger von Zeichen, Schriften und Bildern sein.

Früher oder heutzutage gebräuchliche Materialien und Medien

Berühmte historische Beispiele sind: Teppich von Bayeux, Höhlenmalerei und Quipu.

Technische Speicherung

Die technische Speicherung umfasst alle Datenspeicher und Speichermedien, die nicht direkt mit den Sinnen (mit der Hand oder dem Auge) gelesen werden können. Es bedarf eines technischen Hilfsmittels, um die Daten lesbar zu machen.

Fotografische Speicherung

Speicher, die durch einen chemischen Bearbeitungsprozess Daten in Form von Lichtbildern (statischen und bewegten Bildern sowie Lichtton) speichern. Es handelt sich um eine chemo-optische Speicherform.

Die Speicherung auf Mikrofilm ist immer noch die zur Zeit sicherste Archivierungsmethode. Zum Lesen ist nur ein Vergrößerungsgerät notwendig, Probleme mit der Dauerhaftigkeit von Formaten und Lesegeräten entfallen.

  • Filme
  • fotografische Papiere
  • Mikrofilme
  • Fotoleinen
  • Fotoemulsion

Mechanische Speicherung

Edison-Hartgusswalze aus Wachs, ca. 1904
Lochkarte

Bei der mechanischen Speicherung werden die Daten großtechnisch mechanisch beschrieben, sie sind physisch (Vertiefungen bzw. Erhöhungen im Trägermaterial) auf das Speichermedium aufgebracht. Die gefertigten Speichermedien können nur gelesen werden. Beispiel: Eine CD-ROM entsteht durch einen Pressvorgang, bei denen Vertiefungen (Pits) die Information tragen.

  • Mechanischer Lesevorgang
    • analoge Medien
      • Wachswalze
      • LP (Langspielplatte, Vinyl)
      • Schellackplatte
    • digitale Medien
      • Lochkarte
      • Lochstreifen
  • optischer Lesevorgang (Laser); nur bei „gepressten“ Medien - per Laser beschriebene Medien siehe „Optische Speicherung“.
    • Digital oder Analog
      • Laserdisc
    • digitale Medien
      • CD-ROM
      • DVD-ROM
      • Blu-ray Disc
      • HD DVD

Elektronische Speicherung – Halbleiterspeicher

Verschiedene RAM-Speichertypen

Unter der Elektronischen Speicherung sind alle Speichermedien zusammengefasst, welche Informationen in oder auf Basis von elektronischen Bauelementen speichern. Die elektronische Speicherung findet heute praktisch nur noch mittels in Silizium realisierten integrierten Schaltkreisen statt. Die einzelnen Speichermechanismen können nach der Charakteristik der Datenhaltung unterschieden werden:

  • flüchtige Speicher, deren Informationen verloren gehen, wenn sie nicht aufgefrischt werden oder wenn der Strom abgeschaltet wird,
  • permanente Speicher, in denen sich eine einmal gespeicherte oder festverdrahtete Information befindet, die nicht mehr verändert werden kann und
  • semi-permanente Speicher, die Informationen permanent speichern, in denen aber Informationen auch verändert werden können.

Um elektronische Speichermedien lesen zu können, bedarf es auch technischer Hilfsmittel.

  • Flüchtig:
    • DRAM, dynamisches RAM (dynamic random access memory)
    • SRAM (static random access memory)
  • Permanent:
    • ROM (read only memory)
    • PROM (programable read only memory)
  • Semi-permanent:
    • EPROM (erasable programmable read only memory)
    • EEPROM (electrically erasable programable read only memory)
    • Flash-EEPROM (USB-Stick)
    • FRAM
    • MRAM
    • Phase Change RAM


Der Endanwender erhält die elektronischen Speichermedien häufig jedoch nicht als einzelnen Speicherbaustein, sondern bereits als kombiniertes Produkt: Im Fall von DRAM für die Anwendung als Arbeitsspeicher in Computern oder Peripheriegeräte werden mehrere Speicherbausteine auf sogenannte Speichermodule kombiniert. Die für die Speicherung von Multimedia-Daten in mobilen Anwendungen beliebten Flash-Speicher kommen in vielfältigen, meist als Speicherkarte ausgeführten Gehäusen, die neben dem eigentlichen Speicherbaustein auch Controller enthalten.

Elektronische Speichermedien

Größenvergleich verschiedener Flash-Speicherkarten
  • Speicherkarte
  • Flash-Speicher
  • USB-Stick
  • Solid State Drive

Magnetische Speicherung

historisches Kernspeicherelement

Die magnetische Speicherung von Informationen erfolgt auf magnetisierbarem Material. Dieses kann auf Bänder, Karten, Papier oder Platten aufgebracht werden. Magnetische Medien werden (außer Kernspeicher) mittels eines Lese-Schreib-Kopfes gelesen bzw. beschrieben. Wir unterscheiden hier zwischen rotierenden Platten(stapeln), die mittels eines beweglichen Kopfes gelesen bzw. beschrieben werden und nicht rotierenden Medien, die üblicherweise an einem feststehenden Kopf zum Lesen bzw. Beschreiben vorbeigeführt werden. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist, ob auf dem Medium Daten üblicherweise analog, digital oder in beiden Formen gespeichert werden.

  • magneto-elektronisch
  • nicht rotierende Speichermedien
    • digitale Medien
      • Magnetband, (z. B. DLT); DAT und Tonband (digital)
      • Magnetkarte
      • Magnetstreifen
      • Compact Cassette (Datasette)
      • Magnetblasenspeicher
    • analoge Medien
      • Tonband (Musikkassette)
      • Videoband (Videokassette)
Diskettenlaufwerk mit 3,5″ und 5,25″ Disketten
  • rotierende Speichermedien
    • digitale Medien
      • Trommelspeicher
      • Festplatte (hard disk)
      • Diskette (floppy disk)
      • Wechselplatte z. B. Zip-Diskette (von iomega)

Optische Speicherung

Zum Lesen und Schreiben der Daten wird ein Laserstrahl verwendet. Die optische Speicherung nutzt dabei die Reflexions- und Beugungseigenschaften des Speichermediums aus, z. B. bei (nichtgepressten) CDs die Reflexionseigenschaften und bei holografischen Speichern die lichtbeugenden Eigenschaften. Die Speicherform ist ausschließlich digital.

  • Holografischer Speicher, Formate: HVD
  • Nicht rotierende Speichermedien

Nachfolgende Medien nur als jeweils „nichtgepresste“ Varianten (gepresste siehe oben „Mechanische Speicherung“):

  • Laserdisc
  • PD
  • CD, Unterformate: Audio-CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW, SVCD, VCD, MVCD
  • DVD, Unterformate: DVD-Video, DVD-Audio, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD±R, DVD±RW
  • DVD-Nachfolger: BD, HD DVD, UDO

Magneto-Optische Speicherung

Die Magneto-Optische Speicherung nutzt die Tatsache, dass einige Materialien oberhalb einer bestimmten Temperatur (Curie-Punkt) magnetisch beschreibbar sind. D. h. zum Schreiben wird das Medium punktuell aufgeheizt (meist mittels eines Lasers), und an dieser Stelle kann ein Magnetfeld dann die „Elementarmagnetchen“ ausrichten; beim Abkühlen fixiert sich ihr Zustand. Unterhalb dieser heißen Temperatur ist das Material kaum mehr ummagnetisierbar. Der Speicherzustand kann optisch mit einem Laserstrahl ausgelesen werden, dabei wird der polare MOK-Effekt ausgenutzt. D. h. die aktuelle Ausrichtung der „Elementarmagnetchen“ an der Leseposition hat eine optische Auswirkung, welche zum Auslesen herangezogen wird - es wird also „magnetisch geschrieben“ aber „optisch gelesen“.

Siehe hierzu beispielsweise

  • MiniDisc
  • MO-Disk

Sonstige Speicherung

Quecksilber-Laufzeitspeicher des UNIVAC I (1951)
  • Laufzeitspeicher
  • Williamsröhre
  • biologische Speicher

Weitere Informationen

Weitere Kriterien zur Untergliederung

  • Speicherkapazität
  • Datenübertragungsrate
  • Zugriffszeit
  • Zugriffsart: wahlfreier Zugriff oder sequentieller Zugriff
  • Beschreibbarkeit: Schreib-Lese-Speicher oder Nur-Lese-Speicher
  • Lebensdauer des Speichermediums
  • Speicherform: Speicherung der Daten in digitaler oder analoger Form
  • Mediumverwendung: Unterhaltungsmedien oder (Computer-)Datenmedien
  • Verwendung elektronischer Lesegeräte/Schreibgeräte
  • Lebensdauer der verwendeten elektronischen Lesegeräte/Schreibgeräte
  • Datenformate
  • Zeichenkodierung

Weblinks

Newsmeldungen wie "Datenspeicher" auf cosmos-indirekt.de

14.06.2019

Starre Bindungen für neue Smartphone-Datenspeicher
Experimente am Röntgenlaser zeigen, wie die Datenspeicherung mit neuen Phasenwechselmaterialien noch besser und effizienter werden könnte.
28.03.2019

Die Datenspeicher von morgen: Mit neuer Technik molekulare Magnete wie in Zeitlupe erforschen
Beim Speichern von Daten stoßen herkömmliche Techniken zunehmend an ihre Grenzen.
17.12.2018
Teilchenphysik
Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen
Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt.
18.10.2018
Elektrodynamik
Datenspeicher der Zukunft: Extrem kleine magnetische Nanostrukturen mit Tarnkappen beobachtet
Neuartige Konzepte der magnetischen Datenspeicherung zielen darauf, besonders kleine magnetische Bits in einem Speicherchip hin- und herzuschicken, dicht gepackt abzuspeichern und später wieder auszulesen.

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