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Information Technology / Computer S

University, School

Leer BBS 1

Grade, Teacher, Year

2, Titu, 2013

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ITS Themen: 1. Laufwerke und Speichermedien 1.1 Laufwerke und Speichermedien Laufwerk = elektromagnetis­che­s Gerät, dass Daten auf einem Träger dauerhaft zu speichern und/oder zu lesen. Man unterscheidet: - Magnetische Laufwerke ( HardDiskDrive, Diskette, Magnetband) - Optische Laufwerke (CD/DVD/BluRay) - Flashkarten-Lau­fwe­rk (Schnittstelle für Flashkarten meist über USB-Port) Haltbarkeit durch MTBF (MeanTimeBetwee­nFa­ilures) definiert (in Stunden). 1.1.1 Festplattenlauf­wer­k (HDD) Gerät in…
Die Festplatte Aufbau und Funktionsweise der Festplatte Ein Festplattenlauf­wer­k funktioniert im Prinzip wie ein Diskettenlaufwe­rk.­ In dem eine Diskette dauerhaft eingebaut ist: Ein Antriebsmotor bringt eine magnetisierbare Scheibe in Drehung, die Schreib-und Leseköpfe werden durch einen weiteren Motor in ihre Positionen gebracht. Eine Festplatte ist fest im Gehäuse eingebaut und hat den Vorteil dass sich so höhere Genauigkeiten bei der Justierung erreichen lassen. Der mechanische Aufbau einer Festplattensche­ibe­…

Ausarbeitung – Laufwerke und Speichermedien


Inhalt:
Festplatten

Aufbau

Leistung

Aktuelle Situation und Zukunftsaussicht

Solid State Drive

Aufbau

Marktsituation

Persönliches Fazit

Optische Speichermedien

Einleitung

Definition

Der Schreibvorgang auf CD-R

Entwicklung

Festplatte

Die Festplatte (engl.: Hard Disk Drive, HDD) ist ein aus Aluminiumplatten und magnetisierbaren Kobaltmaterialien bestehendes Speichermedium. Die Daten werden auch nach Abschaltung der Stromzufuhr durch die Magnetisierung der Platten gespeichert und können in der Theorie unendlich oft gelesen und geschrieben werden. Die Lebensdauer (MTFB, Mean Time Between Failure) wird von Herstellern meistens mit 1.000.000 Stunden angegeben, also mehr als 114 Jahre.

In der Praxis fallen Festplatten bei normaler bis starker Beanspruchung meistens nach ca. 3 Jahren aus. In PC’s werden Festplatten in 3,5 Zoll Baugröße intern verbaut, in Notebooks findet man 2,5 Zoll große Modelle. Früher wurde der IDE-Anschluss für die Datenübertragung verwendet und der Molex-Stecker diente der Stromversorgung. Auch SCSI war für höhere Ansprüche üblich.

Mittlerweile werden ausschließlich SATA- und SAS-Anschlüsse zur Datenübertragung verwendet, da diese Schnittstellen einen höheren Datendurchsatz garantieren. Festplatten finden nicht nur intern, sondern auch extern in Form eines externen Gehäuses oft Verwendung. Die 2,5- und 3,5-Zoll großen Festplatten werden über USB, eSATA, FireWire oder Thunderbolt angesprochen und machen es möglich große Datenmengen wie Filme und Musik einfach mitzunehmen und mit anderen Personen an deren PC zu teilen.

Seltener findet man auch die 2- und 1,8-Zoll Baugrößen für z.B. iPods. Auch in digitalen Videorekordern sind Festplatten verbaut.

Aufbau:

Die Platten werden auf einer Drehachse montiert. Jede Seite einer Platte hat ihren eigenen Schreib-Lese-Kopf, welcher im Prinzip eine winzige Spule ist. Mit ihnen wird durch elektromagnetische Induktion die magnetische Ausrichtung von Teilen der Platten verändert und so die Daten gespeichert. Alle Köpfe sind auf einem gemeinsamen Kopfträger, dem sogenannten Zugriffskamm montiert und werden durch einen Schrittmotor über die Plattenoberfläche bewegt.

Das Gehäuse ist versiegelt um die Platten vor Staub und anderen Verunreinigungen zu schützen. Die Köpfe werden mit einem Abstand von ca. 10nm zur Plattenoberfläche bewegt und die Platten rotieren über die Drehachse in einer meist konstanten Geschwindigkeit von 5400U/min für Notebooks bis zu 15000U/min für Server und High-End-PC’s. Durch eine höhere Drehzahl wird allerdings auch die Wärmeentwicklung gefördert, welche die Lebensdauer ohne ausreichende Ableitung der Wärmeenergie verkürzt.

Durch die Rotation der Platten entsteht ein Luftkissen, weshalb die Schreib-Lese-Köpfe über den Platten schweben. Wäre dies nicht der Fall und beide Komponenten würden sich berühren, so spricht man von einem Headcrash und Daten sind unlesbar. Beim Abschalten werden die Schreib-Lese-Köpfe in die Parkposition durch die Bewegungsenergie der Platten positioniert, um bei Erschütterungen nicht zu nahe an den Platten zu sein um .....[read full text]

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Werte von langsamen Platten sind ca. 5Mbyte/s während schnelle Platten dagegen eine Datenübertragungsrate von bis zu 200Mbyte/s erreichen.

Aktuelle Situation und Zukunftsaussicht:

Zur Zeit stehen Heimanwendern bereits Festplatten mit bis zu 4 TB Speicherkapazität zur Verfügung. Bald ist die maximale Dichte des engeren Anlegens der Informationen erreicht und Festplatten können nicht noch mehr Speicherkapazitäten erreichen, sofern sie die aktuellen Maße beibehalten wollen. Vermehrt wird also sowohl auf die Geschwindigkeit geachtet, um den SSD’s wenigstens teilweise nahe zu kommen und dabei trotzdem wesentlich günstiger bei höherer Kapazität zu sein.

Auch der Eco-Modus zum intelligenten Stromsparen wird weiterentwickelt werden, da im Zuge steigender Energiepreise und dem Umweltbewussten denken „Green-IT“ immer mehr in den Vordergrund rückt. Dennoch werden meiner Meinung nach die Festplatten bald durch SSD’s komplett verdrängt werden, da diese Technik rasant wächst und günstiger wird. Als Empfehlung ist noch zu sagen, dass bei Festplatten sich die Qualität unter verschiedenen Anbietern nicht groß unterscheidet.

Hier kann getrost auf den Anbieter mit dem niedrigsten Preis zurückgegriffen werden. Bei der aktuellen Marktsituation bedeutet dies, dass eine 2TB Platte bereits für günstige 81€ zu haben ist. Bei SSD’s ist dies anders.

.....

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Da die Preise einer SSD seit Beginn des Jahrtausendwechsels jedoch aufgrund stärkerer Verkaufszahlen zurückgehen, ist damit zu rechnen, dass die SSD im Laufe der nächsten Jahrzehnte die normale „HDD“ ersetzen wird.

Aufbau:

Eine SSD besteht aus 2 verschiedenen Speicherarten:

-          Flash basierender  Speicher

-          SD-RAM

Der Flash-basierende Speicher ist sehr effizient und unabhängig von externen Energiequellen, was die Speicherung von Daten angeht. Dies ist wiederrum ein Vorteil gegenüber normalen Festplatten, da bei diesen die Magnetisierung nach ein paar Jahren abnimmt und sie somit an Leistung verliert.

Der SD-RAM ist im Gegensatz zum Flash-Speicher  flüchtig, also die Daten gehen bei Abstellung der Stromversorgung verloren, und verbrauchen im Betrieb deutlich mehr Energie.

Jedoch ist ein SD-RAM deutlich schneller (ca. 80x) als ein Flash-Speicher und wird somit seit Anfang an in Servern z.B. als Cache, eingesetzt.  Außerdem ist ein SD-RAM unbegrenzt oft beschreibbar, ein Flash-Speicher jedoch nur ca. 100000-mal.

Der Sinn der Verwendung beider Speicherarten im Verbund besteht darin, Geschwindigkeit und Dat.....

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Da der Gigabyte-Preis noch im Vergleich zur normalen HDD relativ hoch ist, wird in Endbenutzergeräten wie PCs oder Laptops auf die reine Verwendung von SSDs verzichtet.

Anstatt dessen wird eine SSD hier in den meisten Fällen als „Systemlaufwerk“ eingesetzt, was bedeutet, dass  die Daten welche schnelle Zugriffszeiten benötigen (Betriebssystem, Spiele) auf der SSD gespeichert werden, parallel dazu jedoch noch eine normale Festplatte für die umfangreiche Abspeicherung jeglicher anderer Daten (Musik, Filme, Bilder) verbaut ist.

Momentaner Marktführer beim Verkauf von SSDs ist Samsung gefolgt von Seagate.  Die Preise bewegen sich aktuell von ca. 40€ für ein 32GB Modell bis hin zu über  1000€ für ein Modell mit 600Gb der Firma Intel.  Leider unterliegen den Preisunterschieden auch Qualitätsunterschiede, zum Beispiel geringe Abwärtskompatibilität aufgrund schlechter bzw. veralteter Firmware oder der Verwendung von Bausteinen, welche nicht der Norm entsprechen.

Persönliches Fazit:

Ich selbst vermute, dass SSD in den kommenden Jahrzehnten die normale Magnetfestplatte größtenteils ersetzen wird, solang die Preise weiter fallen. Für nahezu alle Anwender ist die hohe Geschwindigkeit und die schnellen Zugriffszeiten das Kaufargument. Für Firmen mit großen Servern, welche viele Festplatten besitzen, wird der niedrigere Stromverbrauch und der geringe Verschleiß von Vorteil sein.

Jedoch lohnt es sich im Moment noch nicht, komplett von der „traditionellen“ mechanischen Festplatte auf SSDs umzusatteln, da der Preis momentan für Modelle entsprechend derselben Größe einer HDD, viel zu hoch ist. Allerdings lohnt es sich für viele Privatanwender das vorhin genannte Beispiel umzusetzen, in dem eine kleine, vergleichsweise günstige SSD als Systemplatte zu nutzen, worauf nur primär wichtige Daten wie das Betriebssystem oder Programme mit hohen Anforderungen abgespeichert sind.

Somit hat man im Nachhinein immer noch die Möglichkeit, komp.....

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Aufbau

Grundlegend besteht eine jede CD, DVD oder Bluray als einer dünnen Polycarbonat-Scheibe auf welcher die so genannten Pits und Lands aufgebracht sind. Die Pits einer CD haben eine Länge von 0,833 bis 3,054 µm und eine Breite von 0,5 µm. Die Spiralspur hat etwa eine Länge von 6 km. Hierbei entspricht jede Erhebung bzw. Senkung einer logischen 1.

Definition

Unter optischen Speichermedien versteht man Datenträger mit optischer/maneto-optischer Lese-/Schreibtechnologie. Solch ein Datenträger kann z.b. ein Band, eine Diskette oder eine Platte/Scheibe sein und es ist möglich Daten digital und analog abzuspeichern. Manche Datenträger(R/WORM´s) sind dagegen nur einmalig beschreibbar können aber beliebig oft gelesen werden.

Weiterhin gibt es die wieder beschreibbaren Formate(RW), welche jedoch eine kürzere Lebensdauer haben. Die heutigen optischen Datenträger (CD, DVD, Bluray) unterscheiden sich kaum vom Erscheinungsbild her, sind aber in ihrer technischen Arbeits- und Funktionsweise sehr unterschiedlich.(Nachfolgend eine Tabelle mit verschiedenen technischen Eckdaten.)


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Entwicklung

Die Erforschung dieser Technik begann in den 1960er Jahren und führte 1978 zum ersten Resultat, der so genannten LaserDisc (auch Laservisiondisc genannt). Sie wurde vorallem als Speicher für Videos im privaten Bereich eingesetzt fand jedoch wegen ihrer hohen Qualität auch anklang im professionellen Bereich, weil es durch das Kontaktlose lesen und schreiben theoretisch keinerlei Abnutzung gibt. 1982 kamen die ersten CD´s auf den Markt jedoch nur als Audio-Datenträger.

1984 kamen die ersten PC CD´s in Umlauf und erst 10 Jahre später, 1994 die CD-R.

 Kaum ein Jahr später kam die DVD auf den Markt und löste die CD in vielen Bereichen ab.

2005 erschien die HD-DVD mit mehr Speicherplatz als eine herkömmliche DVD, konnte sich jedoch nicht großartig etablieren.

2006 erschien schließlich die Bluray und begann vor allem ihren Siegeszug .....

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