{"id":76347,"date":"2020-04-02T01:42:40","date_gmt":"2020-04-01T23:42:40","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/zhizn-bajta-dannyh"},"modified":"2020-04-02T01:42:40","modified_gmt":"2020-04-01T23:42:40","slug":"zhizn-bajta-dannyh","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/zhizn-bajta-dannyh","title":{"rendered":"Das Leben eines Databytes","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Das
\n
\nJeder Cloud-Anbieter bietet einen Datenspeicherdienst an. Dies k\u00f6nnen kalte und warme Speicher, Ice-cold usw. sein. Es ist ziemlich bequem, Informationen in der Cloud zu speichern. Aber wie wurden Daten vor 10, 20, 50 Jahren gespeichert? Cloud4Y hat einen interessanten Artikel \u00fcbersetzt, der genau dar\u00fcber berichtet.<\/i><\/a><\/noindex><\/p>\n

Ein Byte kann auf verschiedene Arten gespeichert werden, da st\u00e4ndig neue, leistungsf\u00e4higere und schnellere Speichertr\u00e4ger entwickelt werden. Ein Byte ist die Speichereinheit und Verarbeitungseinheit digitaler Informationen und besteht aus acht Bits. In einem Bit kann entweder 0 oder 1 gespeichert werden.<\/p>\n

Bei Lochkarten wird ein Bit durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Lochs an einer bestimmten Stelle in der Karte gespeichert. Wenn wir weiter in der Vergangenheit zur\u00fcckgehen zur \u201eAnalytischen Maschine von Babbage\u201c, waren die Register, die Zahlen speicherten, Zahnr\u00e4der. Bei magnetischen Speichermedien wie B\u00e4ndern und Festplatten wird ein Bit durch die Polarit\u00e4t eines bestimmten Bereichs des Magnetfilms dargestellt. In modernem dynamischen Random-Access-Speicher (DRAM) wird ein Bit h\u00e4ufig als elektrische Ladung auf zwei Ebenen dargestellt, die in einem Ger\u00e4t gespeichert wird, das elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichert. Eine geladene oder entladene Kapazit\u00e4t speichert das Datenelement.<\/p>\n

Im Juni 1956 Werner Buchholz<\/a><\/noindex> pr\u00e4gte das Wort Byte<\/a><\/noindex> zum Bezeichnen einer Gruppe von Bits, die zur Kodierung eines einzelnen Zeichens Textes<\/a><\/noindex>. Lassen Sie uns ein wenig \u00fcber die Zeichenkodierung sprechen. Fangen wir mit dem American Standard Code for Information Interchange, oder ASCII (ASCII steht f\u00fcr American Standard Code for Information Interchange) an. ASCII basiert auf dem englischen Alphabet, weshalb jeder Buchstabe, jede Zahl und jedes Symbol (a-z, A-Z, 0-9, +, -, \/, ", ! usw.) als eine 7-Bit-Ganzzahl von 32 bis 127 dargestellt wird. Das war nicht gerade \u201efreundlich\u201c gegen\u00fcber anderen Sprachen. Um andere Sprachen zu unterst\u00fctzen, hat Unicode ASCII erweitert. In Unicode wird jedes Zeichen als Codepunkt oder Zeichen dargestellt, zum Beispiel entspricht der Kleinbuchstabe j - U+006A, wobei U f\u00fcr Unicode steht und dann die hexadezimale Zahl folgt.<\/p>\n

UTF-8 ist ein Standard zur Darstellung von Zeichen in Form von acht Bit, der es erm\u00f6glicht, jeden Codepunkt im Bereich von 0-127 in einem Byte zu speichern. Wenn wir an ASCII denken, ist das f\u00fcr englische Zeichen durchaus normal, aber Zeichen anderer Sprachen werden oft in zwei oder mehr Bytes ausgedr\u00fcckt. UTF-16 ist ein Standard zur Darstellung von Zeichen in Form von 16 Bit, w\u00e4hrend UTF-32 ein Standard zur Darstellung von Zeichen in Form von 32 Bit ist. Bei ASCII ist jedes Zeichen ein Byte, w\u00e4hrend in Unicode, was oft nicht ganz zutrifft, ein Zeichen 1, 2, 3 oder mehr Bytes belegen kann. In diesem Artikel werden verschiedene Bitgruppierungen verwendet. Die Anzahl der Bits in einem Byte variiert je nach Art des Speichermediums.<\/p>\n

In diesem Artikel unternehmen wir eine Zeitreise durch verschiedene Informationsspeichermedien, um in die Geschichte der Datenspeicherung einzutauchen. Wir werden keinesfalls jedes einzelne Informationsmedium, das je erfunden wurde, im Detail untersuchen. Sie lesen hier einen unterhaltsamen Informationsartikel, der in keiner Weise den Anspruch auf enzyklop\u00e4dische Bedeutung erhebt.<\/p>\n

Lassen Sie uns beginnen. Angen wir, wir haben ein Byte Daten zum Speichern: den Buchstaben j, oder als kodiertes Byte 6a, oder in bin\u00e4rer Form 01001010. Im Laufe unserer Zeitreise werden diese Datenbytes in einigen Speichermedien verwendet, die beschrieben werden.<\/p>\n

1951<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nUnsere Geschichte beginnt im Jahr 1951 mit dem Magnetbandlaufwerk UNIVAC UNISERVO f\u00fcr den Computer UNIVAC 1. Es war das erste Magnetbandlaufwerk, das f\u00fcr einen kommerziellen Computer entwickelt wurde. Das Band bestand aus einem d\u00fcnnen Streifen nickelbeschichteter Bronze mit einer Breite von 12,65 mm (genannt Vicalloy) und einer L\u00e4nge von fast 366 Metern. Unsere Datenbytes konnten mit einer Geschwindigkeit von 7.200 Zeichen pro Sekunde auf dem Band gespeichert werden, das sich mit 2,54 Metern pro Sekunde bewegte. Zu diesem Zeitpunkt der Geschichte konnten Sie die Geschwindigkeit des Speicheralgorithmus an der Strecke messen, die das Band zur\u00fccklegte.<\/p>\n

1952<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nLassen Sie uns ein Jahr zur\u00fcckspringen, zum 21. Mai 1952, als IBM die Einf\u00fchrung ihres ersten Magnetbandlaufwerks, IBM 726, ank\u00fcndigte. Jetzt kann unser Datenbyte von dem UNISERVO-Metallband auf das IBM-Magnetband \u00fcbertragen werden. Dieses neue Zuhause erwies sich als sehr gem\u00fctlich f\u00fcr unser sehr kleines Datenbyte, da das Band bis zu 2 Millionen Ziffern speichern kann. Dieses magnetische 7-Spur-Band bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 1,9 Metern pro Sekunde und einer \u00dcbertragungsrate von 12.500 Ziffern<\/a><\/noindex> oder 7500 , die Kollisionen bei der Gro\u00df-\/Kleinschreibung verursachen:<\/a><\/noindex> (damals als Kopiergruppen bezeichnet) pro Sekunde. Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Artikel auf Habr enth\u00e4lt etwa 10.000 Zeichen.<\/p>\n

Das IBM 726-Band hatte sieben Spuren, von denen sechs zur Speicherung von Informationen dienten und eine zur Parit\u00e4tskontrolle. Auf einer Rolle konnten bis zu 400 Meter Band mit einer Breite von 1,25 cm untergebracht werden. Die theoretische Daten\u00fcbertragungsrate erreichte 12,5 Tausend Zeichen pro Sekunde; die Aufzeichnungsdichte betrug 40 Bit pro Zentimeter. In diesem System wurde die Methode des \u201eVakuumkanals\u201c verwendet, bei der die Bandwendel zwischen zwei Punkten zirkulierte. Dies erm\u00f6glichte es dem Band, in Bruchteilen von Sekunden zu starten und zu stoppen. Dies wurde erreicht, indem lange Vakuumrohre zwischen den Bandrollen und den Lese-\/Schreibk\u00f6pfen platziert wurden, um pl\u00f6tzliche Spannungsspitzen im Band aufzufangen, ohne die in der Regel das Band rei\u00dfen w\u00fcrde. Ein abnehmbarer Plastikring am hinteren Ende der Bandrolle sch\u00fctzte vor Schreibzugriff. Auf einer Bandrolle k\u00f6nnen etwa 1,1 Megabyte<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

erinnert euch an VHS-Kassetten. Was musste man tun, um einen Film noch einmal anzusehen? Das Band zur\u00fcckspulen! Und wie oft habt ihr eine Kassette f\u00fcr den Player um einen Bleistift gewickelt, um keine Batterien zu verschwenden und nicht ein gerissenes oder geklemmtes Band zu bekommen? Das Gleiche gilt f\u00fcr die B\u00e4nder, die f\u00fcr Computer verwendet wurden. Programme konnten nicht einfach einen Teil des Bands \u00fcberspringen oder zuf\u00e4llig auf Daten zugreifen; sie konnten Daten streng sequenziell lesen und schreiben.<\/p>\n

1956<\/h2>\n

\n\"Das
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\nWenn wir ein paar Jahre weiter springen, ins Jahr 1956, begann das Zeitalter der Magnetdatenspeicherung mit dem Abschluss von IBMs Entwicklung des Computersystems RAMAC 305, das von der Firma Zellerbach Paper geliefert wurde. San Francisco<\/a><\/noindex>. In diesem Computer wurde erstmals eine Festplatte mit beweglichem Schreib-\/Lesekopf verwendet. Der RAMAC-Datentr\u00e4ger bestand aus f\u00fcnfzig magnetisierten Metallscheiben mit einem Durchmesser von 60,96 cm, die etwa f\u00fcnf Millionen Zeichen Daten speichern konnten, 7 Bit pro Zeichen, und sich mit einer Geschwindigkeit von 1200 Umdrehungen pro Minute drehten. Die Speicherkapazit\u00e4t betrug etwa 3,75 Megabyte.<\/p>\n

RAMAC erm\u00f6glichte in Echtzeit den Zugriff auf gro\u00dfe Datenmengen, im Gegensatz zu Magnetb\u00e4ndern oder Lochkarten. IBM beworb RAMAC als ein Ger\u00e4t, das das \u00c4quivalent von 64.000 Lochkarten<\/a><\/noindex>. In RAMAC wurde zuvor das Konzept der kontinuierlichen Transaktionsverarbeitung eingef\u00fchrt, sodass Daten sofort abgerufen werden konnten, solange sie noch frisch waren. Mit RAMAC konnte auf unsere Daten nun mit einer Geschwindigkeit von 100.000 Bit pro Sekunde<\/a><\/noindex>. Fr\u00fcher mussten wir beim Einsatz von B\u00e4ndern sequenzielle Daten aufzeichnen und lesen, und wir konnten nicht zuf\u00e4llig zu verschiedenen Stellen im Band springen. Der Zufallszugriff auf Daten in Echtzeit war zu dieser Zeit wirklich revolution\u00e4r.<\/p>\n

1963<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nLassen Sie uns ins Jahr 1963 zur\u00fcckkehren, als DECtape vorgestellt wurde. Der Name stammt von der Digital Equipment Corporation, bekannt als DEC. DECtape war kosteng\u00fcnstig und zuverl\u00e4ssig, daher wurde sie in vielen Generationen von DEC-Computern verwendet. Es war ein 19-mm-Band, laminiert und zwischen zwei Lagen Mylar auf einer vier Zoll (10,16 cm) Spule eingelegt.<\/p>\n

Im Gegensatz zu ihren schweren, gro\u00dfen Vorg\u00e4ngern konnte das DECtape-Band von Hand transportiert werden. Dies machte es zu einer ausgezeichneten Wahl f\u00fcr Personalcomputer. Im Gegensatz zu 7-Spur-Alternativen hatte DECtape 6 Datenspuren, 2 Spurene f\u00fcr Marken und 2 f\u00fcr Taktsignale. Die Daten wurden mit einer Geschwindigkeit von 350 Bit pro Zoll (138 Bit pro cm) aufgezeichnet. Unser Datenbyte, das aus 8 Bit besteht, aber auf 12 erweitert werden kann, konnte mit einer Geschwindigkeit von 8325 12-Bit-W\u00f6rtern pro Sekunde auf DECtape \u00fcbertragen werden, bei einer Bandgeschwindigkeit von 93 (\u00b112) Zoll pro Sekunde<\/a><\/noindex>. Das sind 8 % mehr Ziffern pro Sekunde als bei dem Metallband UNISERVO im Jahr 1952.
\n\u00a0<\/p>\n

1967<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nVier Jahre sp\u00e4ter, im Jahr 1967, begann ein kleines Team von IBM mit der Entwicklung eines Laufwerks von IBM mit dem Codenamen Minnow<\/a><\/noindex>. Dann erhielt das Team die Aufgabe, eine zuverl\u00e4ssige und kosteng\u00fcnstige Methode zur Bereitstellung von Mikrokodes in Mainframes<\/a><\/noindex> IBM System\/370 zu entwickeln. Sp\u00e4ter wurde das Projekt umbenannt und umgeplant, um Mikrokod in den Controller f\u00fcr die IBM 3330 Direct Access Storage Facility unter dem Codenamen Merlin zu laden.<\/p>\n

Jetzt kann unser Byte auf nur lesbaren 8-Zoll-Disketten aus Mylar mit magnetischer Beschichtung gespeichert werden, die heute als Disketten bekannt sind. Zum Zeitpunkt der Einf\u00fchrung wurde das Produkt IBM 23FD Floppy Disk Drive System genannt. Die Disks konnten 80 Kilobyte Daten speichern. Im Gegensatz zu Festplatten konnte der Benutzer die Diskette leicht in einer sch\u00fctzenden H\u00fclle von einem Laufwerk zum anderen transportieren. Sp\u00e4ter, im Jahr 1973, brachte IBM eine beschreibbare Diskette heraus, die dann zum industriellen Standard wurde.<\/a><\/noindex>.
\n\u00a0<\/p>\n

1969<\/h2>\n

\n\"Das
\n\u00a0Im Jahr 1969 wurde an Bord von Apollo 11, dem Raumschiff, das amerikanische Astronauten zum Mond und zur\u00fcck brachte, der AGC (Apollo Guidance Computer) mit \"Seilged\u00e4chtnis\" (rope memory) gestartet. Dieses Seilged\u00e4chtnis wurde von Hand hergestellt und konnte 72 Kilobyte Daten speichern. Die Herstellung von Seilged\u00e4chtnis war zeitaufw\u00e4ndig, langsam und erforderte F\u00e4higkeiten, die der Weberei \u00e4hnelten; das Einweben des Programms in das Seilged\u00e4chtnis konnte Monate<\/a><\/noindex>dauern. Aber es war das richtige Werkzeug f\u00fcr die damalige Zeit, als es wichtig war, m\u00f6glichst viel in einem streng begrenzten Raum unterzubringen. Wenn der Draht durch eines der kreisf\u00f6rmigen Litzen f\u00fchrte, stellte dies eine 1 dar. Der Draht, der um das Litzenmaterial gewickelt war, stellte eine 0 dar. Unser Byte Daten ben\u00f6tigte einige Minuten, um in das Seil eingewebt zu werden.<\/p>\n

1977<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nIm Jahr 1977 wurde der Commodore PET ver\u00f6ffentlicht - der erste (erfolgreiche) Personal Computer. Im PET wurde der Commodore 1530 Datasette verwendet, was Daten plus Kassette bedeutet. Der PET wandelte die Daten in analoge Tonsignale um, die dann auf Kassetten<\/a><\/noindex>gespeichert wurden. Dies erm\u00f6glichte eine kosteng\u00fcnstige und zuverl\u00e4ssige L\u00f6sung zur Datenspeicherung, wenn auch sehr langsam. Unser kleines Byte Daten konnte mit einer Geschwindigkeit von etwa 60-70 Bytes pro Sekunde<\/a><\/noindex>. Kassetten konnten etwa 100 Kilobyte pro 30-min\u00fctiger Seite speichern, mit zwei Seiten pro Band. Auf einer Seite der Kassette k\u00f6nnten beispielsweise etwa zwei 55 KB Bilder untergebracht werden. Datasette wurden auch im Commodore VIC-20 und Commodore 64 verwendet.<\/p>\n

1978<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nEin Jahr sp\u00e4ter, 1978, pr\u00e4sentierten MCA und Philips die LaserDisc namens \u201eDiscovision\u201c. Der Film \u201eDer wei\u00dfe Hai\u201c war der erste Film, der in den USA auf LaserDisc verkauft wurde. Die Audio- und Videoqualit\u00e4t war weit \u00fcberlegen im Vergleich zu den Wettbewerbern, jedoch war die LaserDisc f\u00fcr die meisten Verbraucher zu teuer. Auf der LaserDisc konnte man nicht aufnehmen, im Gegensatz zu VHS-Kassetten, auf denen die Menschen Fernsehsendungen aufnahmen. LaserDiscs arbeiteten mit analogem Video, analogem FM-Stereo-Sound und impulsmoduliertem, oder PCM, digitalem Audio. Die Discs hatten einen Durchmesser von 12 Zoll (30,47 cm) und bestanden aus zwei einseitigen Aluminiumscheiben, die mit Kunststoff beschichtet waren. Heute werden LaserDiscs als Grundlage f\u00fcr CD und DVD erinnert. Modulation<\/a><\/noindex>, oder PCM, digitalem Audio. Die Discs hatten einen Durchmesser von 12 Zoll (30,47 cm) und bestanden aus zwei einseitigen Aluminiumscheiben, die mit Kunststoff beschichtet waren. Heute werden LaserDiscs als Grundlage f\u00fcr CD und DVD erinnert.<\/p>\n

1979<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nEin Jahr sp\u00e4ter, 1979, gr\u00fcndeten Alan Shugart und Finis Connor das Unternehmen Seagate Technology mit der Idee, die Festplatte auf die Gr\u00f6\u00dfe einer 5 \u00bc-Zoll-Diskette zu skalieren, die damals Standard war. Ihr erstes Produkt im Jahr 1980 war die Seagate ST506 \u2013 die erste Festplatte f\u00fcr kompakte Computer. Die Disk konnte f\u00fcnf Megabyte Daten speichern, was damals f\u00fcnfmal mehr war als die standardm\u00e4\u00dfige Diskette. Die Gr\u00fcnder schafften es, ihr Ziel zu erreichen \u2013 die Gr\u00f6\u00dfe der Disk auf die einer 5\u00bc-Zoll-Diskette zu reduzieren. Das neue Speichermedium bestand aus einer harten Metallplatte, die auf beiden Seiten mit einer d\u00fcnnen Schicht magnetischem Material zum Speichern von Daten beschichtet war. Unsere Datenbytes konnten mit einer Geschwindigkeit von 625 Kilobyte pro Sekunde<\/a><\/noindex>. Das ist ungef\u00e4hr so ein GIF<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

1981<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nKommen wir ein paar Jahre weiter, ins Jahr 1981, als Sony die ersten 3,5-Zoll-Disketten vorstellte. Die Firma Hewlett-Packard war 1982 der erste Nachfolger dieser Technologie mit ihrem HP-150. Dies machte die 3,5-Zoll-Disketten ber\u00fchmt und f\u00fchrte zu einer breiten Verbreitung in der Industrie<\/a><\/noindex>. Die Disketten waren einseitig mit einer formatierten Kapazit\u00e4t von 161,2 Kilobyte und einer unformatierten Kapazit\u00e4t von 218,8 Kilobyte. 1982 wurde eine zweiseitige Version ver\u00f6ffentlicht, und das Konsortium \u201eMicrofloppy Industry Committee\u201c (MIC), bestehend aus 23 Medienunternehmen, legte die Spezifikation der 3,5-Zoll-Diskette auf dem urspr\u00fcnglichen Design von Sony fest und sicherte das Format in der Geschichte in der Form, wie wir es kennen<\/a><\/noindex>. Nun konnten unsere Datenbytes auf der fr\u00fchen Version eines der am weitesten verbreiteten Speichermedien gespeichert werden: der 3,5-Zoll-Diskette. Sp\u00e4ter ein Paar 3,5-Zoll-Disketten mit dem Oregon Trail<\/a><\/noindex> wurden zum wichtigsten Teil meiner Kindheit.<\/p>\n

1984<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nKurz darauf, im Jahr 1984, wurde die Ver\u00f6ffentlichung der CD-ROM (engl. Compact Disc Read-Only Memory) bekannt gegeben, die nur lesbare Daten enthielt. Es waren CD-ROMs mit einem Volumen von 550 Megabyte von den Unternehmen Sony und Philips. Das Format entstand aus den kompakten Discs mit digitalem Audio, oder CD-DA, die zur Verbreitung von Musik verwendet wurden. CD-DA wurde 1982 von Sony und Philips entwickelt und hatte eine Kapazit\u00e4t von 74 Minuten. Der Legende nach bestand einer von vier Personen bei den Verhandlungen \u00fcber den CD-DA-Standard darauf, dass er die ganze \"Neunte Symphonie\" aufnehmen k\u00f6nne. Das erste Produkt, das auf einer CD ver\u00f6ffentlicht wurde, war der \"Grolier Elektronische Enzyklop\u00e4die\", die 1985 herauskam. Die Enzyklop\u00e4die enthielt neun Millionen W\u00f6rter, was nur 12 % des verf\u00fcgbaren Speicherplatzes in Anspruch nahm, also 553<\/a><\/noindex> Mebibyte . Wir h\u00e4tten mehr als genug Platz f\u00fcr die Enzyklop\u00e4die und ein Byte an Daten gehabt. Kurz darauf, im Jahr 1985, arbeiteten Computerunternehmen zusammen an einem Standard f\u00fcr Discs, damit jeder Computer Informationen von ihnen lesen konnte.<\/a><\/noindex>Ebenfalls 1984 entwickelte Fujio Masuoka einen neuen Typ von Speicher mit einem Floating-Gate, genannt Flash-Speicher, der mehrfach gel\u00f6scht und wieder beschreiben werden konnte.<\/p>\n

1984<\/h2>\n

\nLassen Sie uns kurz auf den Flash-Speicher eingehen, der einen Transistor mit Floating-Gate verwendet. Transistoren sind elektrische Tore, die einzeln ein- und ausgeschaltet werden k\u00f6nnen. Da jeder Transistor in zwei verschiedenen Zust\u00e4nden (ein und aus) sein kann, kann er zwei verschiedene Zahlen speichern: 0 und 1. Das Floating-Gate bezieht sich auf das zweite Gate, das dem mittleren Transistor hinzugef\u00fcgt wurde. Dieses zweite Gate ist durch eine d\u00fcnne Oxidschicht isoliert. Diese Transistoren nutzen eine geringe Spannung, die an das Gate des Transistors angelegt wird, um anzuzeigen, ob es ein- oder ausgeschaltet ist, was wiederum in 0 oder 1 \u00fcbersetzt wird.<\/p>\n

Lassen Sie uns einen Moment \u00fcber Flash-Speicher sprechen, der mit einem Transistor mit schwimmendem Gate arbeitet. Transistoren sind elektrische Tore, die einzeln ein- und ausgeschaltet werden k\u00f6nnen. Da jeder Transistor sich in zwei verschiedenen Zust\u00e4nden (ein und aus) befinden kann, kann er zwei verschiedene Zahlen speichern: 0 und 1. Das schwimmende Gate bezieht sich auf das zweite Gate, das zu einem mittleren Transistor hinzugef\u00fcgt wurde. Dieses zweite Gate ist durch eine d\u00fcnne Oxidschicht isoliert. Diese Transistoren verwenden eine geringe Spannung, die an das Gate des Transistors angelegt wird, um anzuzeigen, ob es ein- oder ausgeschaltet ist, was wiederum als 0 oder 1 interpretiert wird.
\n\u00a0
\nBei schwimmenden Transistoren, wenn eine entsprechende Spannung durch die Oxidschicht angelegt wird, gelangen Elektronen hindurch und bleiben in den Transistoren stecken. Daher bleiben die Elektronen auch bei abgeschaltetem Strom erhalten. Wenn in den schwimmenden Transistoren keine Elektronen vorhanden sind, stellen sie eine 1 dar, und wenn die Elektronen stecken bleiben, ist dies eine 0. Die Umkehrung dieses Prozesses und die Anwendung der geeigneten Spannung durch die Oxidschicht in entgegengesetzter Richtung lassen die Elektronen durch die schwimmenden Transistoren hindurch und bringen den Transistor in seinen urspr\u00fcnglichen Zustand zur\u00fcck. Daher sind die Zellen programmierbar und nichtfl\u00fcchtig<\/a><\/noindex>. Unser Byte kann im Transistor programmiert werden, als 01001010, mit Elektronen, die in den schwimmenden Transistoren stecken, um Nullen darzustellen.<\/p>\n

Die Konstruktion von Masuoka war etwas zug\u00e4nglicher, aber weniger flexibel als das elektrisch l\u00f6schbare PROM (EEPROM), da es mehrere Gruppen von Zellen ben\u00f6tigte, die zusammen gel\u00f6scht werden mussten, was auch auf seine Geschwindigkeit zur\u00fcckzuf\u00fchren war.<\/p>\n

Zu dieser Zeit arbeitete Masuoka bei Toshiba. Letztendlich verlie\u00df er das Unternehmen, um an der Tohoku-Universit\u00e4t zu arbeiten, da er mit der mangelnden Anerkennung seiner Arbeit durch das Unternehmen unzufrieden war. Masuoka verklagte Toshiba auf Schadensersatz. Im Jahr 2006 erhielt er 87 Millionen Yuan, was etwa 758.000 US-Dollar entspricht. Dies erscheint trotz der enormen Einflussnahme von Flash-Speicher in der Industrie immer noch als unbedeutend.<\/p>\n

Da wir \u00fcber Flash-Speicher sprechen, ist es auch wichtig, den Unterschied zwischen NOR- und NAND-Flash-Speicher zu erw\u00e4hnen. Wie wir von Masuoka wissen, speichert Flash Informationen in Speichermodulen, die aus Transistoren mit schwimmendem Gate bestehen. Die Bezeichnungen der Technologien sind direkt mit der Organisation der Speichermodule verbunden.<\/p>\n

Im NOR-Flash-Speicher werden einzelne Speichermodule parallel verbunden, was den zuf\u00e4lligen Zugriff erm\u00f6glicht. Diese Architektur verk\u00fcrzt die Lesezeiten, die f\u00fcr den zuf\u00e4lligen Zugriff auf die Mikroprozessorbefehle erforderlich sind. NOR-Flash-Speicher ist ideal f\u00fcr Anwendungen mit niedrigerer Dichte, die haupts\u00e4chlich nur zum Lesen verwendet werden. Aus diesem Grund laden die meisten CPUs ihre Firmware normalerweise aus dem NOR-Flash-Speicher. Masuoka und seine Kollegen pr\u00e4sentierten die Erfindung des NOR-Flashs im Jahr 1984 und des NAND-Flashs im. 1987<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Die Entwickler von NAND-Flash haben auf die M\u00f6glichkeit des direkten Zugriffs verzichtet, um eine kleinere Speicherzelle zu erreichen. Dies f\u00fchrt zu einer kleineren Chipgr\u00f6\u00dfe und geringeren Kosten pro Bit. Die Architektur des NAND-Flash-Speichers besteht aus in Reihe geschalteten Speichermosfets, die aus acht Teilen bestehen. Dadurch wird eine hohe Speicherdichte erreicht, eine kleinere Speicherzelle, sowie schnellere Datenbeschreibungs- und L\u00f6schoperationen, da sie gleichzeitig Datenbl\u00f6cke programmieren kann. Dies wird erreicht, indem die Notwendigkeit zur Umschreibung von Daten entsteht, wenn sie nicht sequenziell geschrieben werden und bereits Daten vorhanden sind in einem Block<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

1991<\/h2>\n

\nKommen wir ins Jahr 1991, als ein Prototyp eines Solid-State-Laufwerks (SSD) von SanDisk, damals unter dem Namen SunDisk<\/a><\/noindex>, entwickelt wurde. Die Konstruktion kombinierte ein Array von Flash-Speicher, nichtfl\u00fcchtige Speichermodule und einen intelligenten Controller zur automatischen Erkennung und Korrektur von fehlerhaften Zellen. Die Kapazit\u00e4t des Laufwerks betrug 20 Megabyte bei einem Formfaktor von 2,5 Zoll, und die Kosten wurden auf etwa 1000 US-Dollar gesch\u00e4tzt. Dieses Laufwerk wurde von IBM in dem Computer ThinkPad<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

1994<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nEines meiner pers\u00f6nlichen Lieblingsspeichermedien seit meiner Kindheit waren Zip-Disketten. 1994 brachte das Unternehmen Iomega die Zip-Disk heraus, ein 100-Megabyte-Kassettenlaufwerk im 3,5-Zoll-Format, das etwa etwas dicker war als eine standardm\u00e4\u00dfige 3,5-Zoll-Diskette. Neuere Versionen konnten bis zu 2 Gigabyte speichern. Der Vorteil dieser Disks bestand darin, dass sie die Gr\u00f6\u00dfe einer Diskette hatten, aber die M\u00f6glichkeit boten, eine gr\u00f6\u00dfere Datenmenge zu speichern. Unsere Datenbytes konnten mit einer Geschwindigkeit von 1,4 Megabyte pro Sekunde auf die Zip-Disk geschrieben werden. Zum Vergleich: Zu dieser Zeit wurden 1,44 Megabyte auf einer 3,5-Zoll-Diskette mit einer Geschwindigkeit von etwa 16 Kilobyte pro Sekunde geschrieben. Auf der Zip-Disk lesen und schreiben die K\u00f6pfe kontaktlos Daten, als w\u00fcrden sie \u00fcber die Oberfl\u00e4che gleiten, was dem Betrieb einer Festplatte \u00e4hnelt, sich jedoch vom Prinzip anderer Disketten unterscheidet. Bald wurden Zip-Disketten wegen ihrer Zuverl\u00e4ssigkeits- und Verf\u00fcgbarkeitsprobleme \u00fcberholt.<\/p>\n

1994<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nIm gleichen Jahr stellte SanDisk CompactFlash vor, das in digitalen Camcordern weit verbreitet war. Wie bei den Compact Discs basierte die Geschwindigkeit von CompactFlash auf \"x\"-Ratings wie 8x, 20x, 133x usw. Die maximale Daten\u00fcbertragungsgeschwindigkeit wird auf Basis der \u00dcbertragungsrate eines Originalaudio-CDs mit 150 Kilobyte pro Sekunde berechnet. Die \u00dcbertragungsgeschwindigkeit sieht folgenderma\u00dfen aus: R = Kx150 kB\/s, wobei R die \u00dcbertragungsrate und K die nominelle Geschwindigkeit ist. F\u00fcr 133x CompactFlash wird also unser Datenbyte mit 133x150 kB\/s oder etwa 19.950 kB\/s oder 19,95 MB\/s geschrieben. Der CompactFlash-Verband wurde 1995 gegr\u00fcndet, um einen Industriestandard f\u00fcr Speicherkarten auf Flash-Basis zu schaffen.<\/p>\n

1997<\/h2>\n

\nEinige Jahre sp\u00e4ter, im Jahr 1997, wurde eine wiederbeschreibbare CD (CD-RW) vorgestellt. Diese optische Disc wurde zur Speicherung von Daten sowie zum Kopieren und \u00dcbertragen von Dateien auf verschiedene Ger\u00e4te verwendet. Wiederbeschreibbare CDs k\u00f6nnen etwa 1000 Mal \u00fcberschrieben werden, was zu dieser Zeit kein begrenzender Faktor war, da die Nutzer Daten selten \u00fcberschrieben.<\/p>\n

CD-RWs basieren auf der Technologie der Ver\u00e4nderung der Reflexionseigenschaften der Oberfl\u00e4che. Bei CD-RW verursachen Phasenverschiebungen in einer speziellen Beschichtung aus Silber, Tellur und Indium die F\u00e4higkeit, den Lesestrahl zu reflektieren oder nicht zu reflektieren, was 0 oder 1 bedeutet. Wenn die Verbindung in einem kristallinen Zustand ist, ist sie durchscheinend, was 1 bedeutet. Wenn die Verbindung in einen amorphen Zustand geschmolzen wird, wird sie undurchsichtig und nicht reflektierend, was bedeutet<\/a><\/noindex> 0 bedeutet. So k\u00f6nnten wir unser Datenbyte als 01001010 schreiben.<\/p>\n

DVDs eroberten schlie\u00dflich den Gro\u00dfteil des Marktes von CD-RWs.<\/p>\n

1999<\/h2>\n

\nKommen wir zum Jahr 1999, als IBM die damals kleinsten Festplatten der Welt vorstellte: die IBM-Mikrodisk mit 170 und 340 MB. Diese kleinen Festplatten mit einem Durchmesser von 2,54 cm waren f\u00fcr den Einbau in CompactFlash Type II-Slots vorgesehen. Es war geplant, ein Ger\u00e4t zu entwickeln, das wie CompactFlash verwendet werden sollte, aber mit gr\u00f6\u00dferer Speicherkapazit\u00e4t. Bald wurden sie jedoch durch USB-Sticks und sp\u00e4ter durch gr\u00f6\u00dfere CompactFlash-Karten ersetzt, als diese verf\u00fcgbar wurden. Wie andere Festplatten waren Mikrodisk auch mechanisch und enthielten kleine rotierende Platten.<\/p>\n

2000<\/h2>\n

\nEin Jahr sp\u00e4ter, im Jahr 2000, wurden die USB-Flash-Laufwerke vorgestellt. Die Laufwerke bestanden aus Flash-Speicher, der in einem kleinen Formfaktor mit USB-Schnittstelle untergebracht war. Je nach Version der verwendeten USB-Schnittstelle konnte die Geschwindigkeit variieren. USB 1.1 ist auf 1,5 Megabit pro Sekunde beschr\u00e4nkt, w\u00e4hrend USB 2.0 35 Megabit pro Sekunde verarbeiten kann. Sekunde<\/a><\/noindex>, und USB 3.0 sogar 625 Megabit pro Sekunde. Die ersten USB 3.1 Typ-C Laufwerke wurden im M\u00e4rz 2015 angek\u00fcndigt und hatten eine Lese-\/Schreibgeschwindigkeit von 530 Megabit pro Sekunde. Im Gegensatz zu Disketten und optischen Medien sind USB-Ger\u00e4te schwieriger zu verkratzen, bieten jedoch dieselben M\u00f6glichkeiten zur Datenspeicherung sowie zur \u00dcbertragung und Sicherung von Dateien. Diskettenlaufwerke und CD-Laufwerke wurden schnell durch USB-Ports abgel\u00f6st.<\/p>\n

2005<\/h2>\n

\n\"Das
\n
\nIm Jahr 2005 begannen die Hersteller von Festplattenlaufwerken (HDD) mit der Lieferung von Produkten mit senkrechter magnetischer Aufzeichnung, auch PMR genannt. Interessanterweise geschah dies zur selben Zeit, als iPod Nano die Verwendung von Flash-Speicher anstelle von 1-Zoll-Festplatten im iPod Mini ank\u00fcndigte.<\/p>\n

Eine typische Festplatte enth\u00e4lt eine oder mehrere Festplatten, die mit einer magnetisch empfindlichen Schicht bedeckt sind, die aus winzigen magnetischen K\u00f6rnern besteht. Daten werden geschrieben, wenn der magnetische Schreibkopf knapp \u00fcber der sich drehenden Platte schwebt. Das \u00e4hnelt sehr dem traditionellen Plattenspieler, mit dem Unterschied, dass bei einem Plattenspieler die Nadel physischen Kontakt mit der Platte hat. W\u00e4hrend sich die Platten drehen, erzeugt die Luft, die mit ihnen in Kontakt kommt, einen leichten L\u00fcftchen. So wie die Luft \u00fcber dem Fl\u00fcgel eines Flugzeugs Auftrieb erzeugt, generiert die Luft Auftrieb auf dem Kopf der aerodynamischen Oberfl\u00e4che, des Schreibkopfs<\/a><\/noindex>. Der Kopf \u00e4ndert schnell die Magnetisierung eines magnetischen Bereichs der K\u00f6rner, sodass sein Magnetpol nach oben oder unten zeigt und eine 1 oder 0 darstellt.
\n\u00a0
\nDer Vorg\u00e4nger von PMR war die longitudinale Magnetaufzeichnung, oder LMR. Die Aufzeichnungsdichte von PMR kann die Dichte der LMR um mehr als das Dreifache \u00fcbersteigen. Der Hauptunterschied zwischen PMR und LMR besteht darin, dass die Struktur der K\u00f6rner und die magnetische Ausrichtung der gespeicherten Daten bei PMR-Tr\u00e4gern s\u00e4ulenartig und nicht longitudinal ist. PMR bietet eine bessere thermische Stabilit\u00e4t und ein verbessertes Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis (SNR) dank besserer K\u00f6rnert Trennung und Gleichm\u00e4\u00dfigkeit. Es zeichnet sich auch durch eine verbesserte Beschreibbarkeit wegen st\u00e4rkerer Kopfmagnetfelder und besserer magnetischer Ausrichtung des Tr\u00e4gers aus. Wie LMR basieren die fundamentalen Einschr\u00e4nkungen von PMR auf der thermischen Stabilit\u00e4t der magnetisch geschriebenen Datenbits und der Notwendigkeit, eine ausreichende SNR f\u00fcr das Lesen der gespeicherten Informationen zu haben.<\/p>\n

2007<\/h2>\n

\nIm Jahr 2007 wurde die Markteinf\u00fchrung der ersten 1 TB Festplatte von Hitachi Global Storage Technologies angek\u00fcndigt. Die Hitachi Deskstar 7K1000 verwendete f\u00fcnf 3,5 Zoll gro\u00dfe Platten mit je 200 Gigabyte und drehte sich mit einer Geschwindigkeit von 7200<\/a><\/noindex> U\/min. Dies ist ein erhebliches \u00dcberlegenheit im Vergleich zur ersten Festplatte der Welt, der IBM RAMAC 350, deren Kapazit\u00e4t etwa 3,75 Megabyte betrug. Oh, wie weit wir in 51 Jahren gekommen sind! Aber warten Sie, es gibt noch mehr.<\/p>\n

2009<\/h2>\n

\nIm Jahr 2009 begannen die technischen Arbeiten zur Entwicklung des nichtfl\u00fcchtigen Flash-Speichers, oder NVMe<\/a><\/noindex>. Nichtfl\u00fcchtiger Speicher (NVM) ist eine Art von Speicher, der Daten dauerhaft speichern kann, im Gegensatz zu fl\u00fcchtigem Speicher, der eine st\u00e4ndige Stromversorgung ben\u00f6tigt, um Daten zu erhalten. NVMe erf\u00fcllt die Anforderungen an eine skalierbare Host-Controller-Schnittstelle f\u00fcr Peripherieger\u00e4te auf Basis von Halbleiterspeichern mit Unterst\u00fctzung f\u00fcr die PCIe-Technologie, daher der Name NVMe. \u00dcber 90 Unternehmen traten der Arbeitsgruppe zur Entwicklung des Projekts bei. All dies basierte auf den Ergebnissen der Arbeit zur Festlegung der Spezifikationen der Schnittstelle f\u00fcr den nichtfl\u00fcchtigen Speicher-Host-Controller (NVMHCIS). Die besten NVMe-Disks von heute k\u00f6nnen etwa 3.500 Megabyte pro Sekunde beim Lesen und 3.300 Megabyte pro Sekunde beim Schreiben verarbeiten. Das Schreiben eines Databytes j, mit dem wir begonnen haben, kann im Vergleich zu ein paar Minuten manueller Flechtarbeit f\u00fcr den Apollo Guidance Computer sehr schnell erfolgen.<\/p>\n

Gegenwart und Zukunft<\/h2>\n

<\/p>\n

Speicherklasse-Speicher<\/h3>\n

\nJetzt, da wir eine Zeitreise unternommen haben (ha!), lassen Sie uns einen Blick auf den aktuellen Stand des Speichers der Klasse Storage Class Memory werfen. SCM ist wie NVM best\u00e4ndig, bietet jedoch auch eine Leistung, die die der Hauptspeicher \u00fcbertrifft oder mit ihr vergleichbar ist, sowie Byte-Adressierbarkeit<\/a><\/noindex>. Das Ziel von SCM besteht darin, einige der heutigen Cache-Probleme zu l\u00f6sen, wie die niedrige Dichte von statischem Random-Access-Speicher (SRAM). Mit dynamischem RAM (DRAM) k\u00f6nnen wir eine bessere Dichte erreichen, aber das wird auf Kosten eines langsameren Zugriffs erreicht. DRAM leidet auch unter der Anforderung an dauerhaften Strom f\u00fcr die Aktualisierung des Speichers. Lassen Sie uns das n\u00e4her betrachten. Strom ist erforderlich, da die elektrische Ladung in den Kondensatoren allm\u00e4hlich abflie\u00dft, das hei\u00dft, ohne Eingreifen gehen die Daten auf dem Chip bald verloren. Um solches Abflie\u00dfen zu verhindern, ben\u00f6tigt DRAM einen externen Aktualisierungsschaltkreis, der die Daten regelm\u00e4\u00dfig in den Kondensatoren neu beschreibt, um sie wieder auf ihre urspr\u00fcngliche Ladung zu bringen.<\/p>\n

Phasenwechsel-Speicher (Phase-change memory, PCM)<\/h3>\n

\nFr\u00fcher haben wir gesehen, wie sich die Phase bei CD-RW ver\u00e4ndert. PCM ist \u00e4hnlich. Das Material f\u00fcr die Phasen\u00e4nderung ist normalerweise Ge-Sb-Te, auch bekannt als GST, das in zwei verschiedenen Zust\u00e4nden existieren kann: amorph und kristallin. Der amorphe Zustand hat einen h\u00f6heren Widerstand, der 0 darstellt, w\u00e4hrend der kristalline Zustand 1 darstellt. Durch die Zuweisung von Datenwerten an die dazwischen liegenden Widerst\u00e4nde kann PCM verwendet werden, um mehrere Zust\u00e4nde in Form von MLC<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Spin-Transfer-Drehmoment-RAM (STT-RAM)<\/h3>\n

\nSTT-RAM besteht aus zwei ferromagnetischen, permanenten Magnet-Schichten, die durch ein Dielektrikum getrennt sind, also einem Isolator, der elektrische Energie ohne Leitung \u00fcbertragen kann. Es speichert Bits von Daten, basierend auf der Differenz der magnetischen Ausrichtungen. Eine Magnet-Schicht, die als Referenzmagnet bezeichnet wird, hat eine feste magnetische Ausrichtung, w\u00e4hrend die andere Magnet-Schicht, die als freier Magnet bezeichnet wird, eine magnetische Ausrichtung hat, die durch den flie\u00dfenden Strom kontrolliert wird. F\u00fcr 1 richten sich die Magnetisierungsrichtungen der beiden Schichten aus. F\u00fcr 0 haben beide Schichten entgegengesetzte magnetische Ausrichtungen.<\/p>\n

Resistive Speicher mit zuf\u00e4lligem Zugriff (Resistive random access memory, ReRAM)
\nEine ReRAM-Zelle besteht aus zwei metallischen Elektroden, die durch eine Oxidschicht getrennt sind. Es \u00e4hnelt etwas dem Design von Flash-Speicher Masuoka, wo Elektronen durch die Oxidschicht dringen und in schwimmenden Toren stecken bleiben oder umgekehrt. Bei der Verwendung von ReRAM hingegen wird der Zustand der Zelle auf der Grundlage der Konzentration von freiem Sauerstoff in der Oxidschicht des Metalls bestimmt.<\/p>\n

Obwohl diese Technologien vielversprechend sind, haben sie dennoch Nachteile. PCM und STT-RAM haben eine hohe Schreibverz\u00f6gerung. Die Verz\u00f6gerungen bei PCM sind zehnmal h\u00f6her als die von DRAM, w\u00e4hrend sie bei STT-RAM zehnmal h\u00f6her sind als bei SRAM. PCM und ReRAM haben eine Einschr\u00e4nkung bez\u00fcglich der Schreibdauer bis zum Auftreten eines schwerwiegenden Fehlers, was bedeutet, dass das Speicherelement auf einem bestimmten Wert<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Im August 2015 k\u00fcndigte Intel die Einf\u00fchrung von Optane an, einem Produkt, das auf 3DXPoint basiert. Optane behauptet, dass die Leistung 1000 Mal h\u00f6her ist als die von NAND-Flash-Laufwerken, w\u00e4hrend der Preis vier- bis f\u00fcnfmal h\u00f6her ist als der von Flash-Speicher. Optane ist der Beweis daf\u00fcr, dass SCM nicht nur eine experimentelle Technologie ist. Es wird interessant sein, die Entwicklung dieser Technologien zu beobachten.<\/p>\n

Festplatten (HDD)<\/h2>\n

<\/p>\n

Heliumfestplatte (HHDD)<\/h3>\n

\nEine Heliumplatte ist eine hochkapazitive Festplatte (HDD), die mit Helium gef\u00fcllt und w\u00e4hrend der Produktion luftdicht verschlossen wird. Wie bei anderen Festplatten, wie bereits erw\u00e4hnt, \u00e4hnelt sie einem Plattenspieler mit einer drehenden Platten mit magnetischer Beschichtung. Normale Festplatten haben einfach Luft im Geh\u00e4use, jedoch verursacht diese Luft einen gewissen Widerstand beim Drehen der Platten.<\/p>\n

Heliumkugeln fliegen, weil Helium leichter als Luft ist. Tats\u00e4chlich betr\u00e4gt die Dichte von Helium 1\/7 der Dichte von Luft, was die Bremskraft beim Drehen der Platten verringert und so die ben\u00f6tigte Energie zum Drehen der Platten reduziert. Dennoch ist dieses Merkmal sekund\u00e4r; die Hauptunterscheidungsmerkmale von Helium bestehen darin, dass es erm\u00f6glicht, 7 Platten im gleichen Formfaktor unterzubringen, der normalerweise nur 5 Platz bietet. Wenn wir die Analogie mit dem Fl\u00fcgel unseres Flugzeugs betrachten, ist das ein ideales Beispiel. Da Helium den Widerstand verringert, wird Turbulenz ausgeschlossen.<\/p>\n

Wir wissen auch, dass Heliumballons nach ein paar Tagen absinken, weil das Helium entweicht. Dasselbe gilt f\u00fcr die Speicherpuffer. Es dauerte Jahre, bis die Hersteller einen Beh\u00e4lter entwickeln konnten, der das Entweichen von Helium aus dem Formfaktor w\u00e4hrend der gesamten Lebensdauer des Laufwerks verhindert. Backblaze hat Experimente durchgef\u00fchrt und festgestellt, dass bei Heliumfestplatten die j\u00e4hrliche Fehlerquote 1,03 % betrug, w\u00e4hrend sie bei Standardplatten 1,06 % lag. Nat\u00fcrlich ist dieser Unterschied so gering, dass es schwierig ist, daraus ernsthafte Schlussfolgerungen zu ziehen. ganz sch\u00f6n schwierig<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Ein Heliumgef\u00fcllter Formfaktor kann eine Festplatte enthalten, die mithilfe von PMR eingekapselt ist, wie wir oben erw\u00e4hnt haben, oder mikrohohe Magnetaufzeichnung (MAMR) oder W\u00e4rme\u00fcbertragung (HAMR). Jede magnetische Technologie zur Datenspeicherung kann mit Helium anstelle von Luft kombiniert werden. 2014 kombinierte HGST zwei fortschrittliche Technologien in ihrer 10-TB-Heliumfestplatte, die eine hostgesteuerte Schindelmagnetspeicherung oder SMR (Shingled Magnetic Recording) verwendete. Lassen Sie uns einen Moment \u00fcber SMR sprechen und dann MAMR und HAMR betrachten.<\/p>\n

Schindelmagnetspeicherung<\/h3>\n

\nFr\u00fcher haben wir die senkrechte Magnetaufzeichnung (PMR) betrachtet, die der Vorg\u00e4nger von SMR war. Im Gegensatz zu PMR zeichnet SMR neue Spuren auf, die teilweise mit zuvor geschriebenen Magnetspuren \u00fcberlappen. Dies macht die vorhergehende Spur schmaler und erm\u00f6glicht eine h\u00f6here Spurendichte. Der Name der Technologie stammt von dem \u00dcberlappen der Spuren, das sehr an die Schindeln auf einem Dach erinnert.<\/p>\n

SMR f\u00fchrt zu einem viel komplizierteren Schreibprozess, da beim Schreiben auf eine Spur die benachbarte Spur \u00fcberschrieben wird. Dies zeigt sich nicht, wenn die Unterlage der Festplatte leer ist und die Daten zusammenh\u00e4ngend sind. Aber sobald Sie auf eine Reihe von Spuren schreiben, die bereits Daten enthalten, werden die bestehenden benachbarten Daten gel\u00f6scht. Wenn die benachbarte Spur Daten enth\u00e4lt, muss sie neu geschrieben werden. Dies \u00e4hnelt ziemlich dem NAND-Flash, \u00fcber das wir zuvor gesprochen haben.<\/p>\n

SMR-Ger\u00e4te erm\u00f6glichen es, diese Komplexit\u00e4t durch die Steuerung der Firmware zu verbergen, wodurch eine Benutzeroberfl\u00e4che entsteht, die jeder anderen Festplatte \u00e4hnelt. Auf der anderen Seite erlauben SMR-Ger\u00e4te, die vom Host gesteuert werden, ohne spezielle Anpassung der Anwendungen und Betriebssysteme nicht die Nutzung dieser Platten. Der Host muss die Daten auf den Ger\u00e4ten strikt sequenziell schreiben. Dabei ist die Leistung der Ger\u00e4te zu 100 % vorhersehbar. Seagate begann 2013 mit der Lieferung von SMR-Festplatten und behauptete, dass deren Dichte um 25 % \u00fcbertrifft<\/a><\/noindex> die Dichte von PMR.<\/p>\n

Mikrowellenmagnetaufzeichnung (MAMR)<\/h3>\n

\nMicro-Assistierte Magnetaufzeichnung (MAMR) ist eine Technologie der Magnetdatenspeicherung, die Energie \u00e4hnelt wie bei HAMR (wird sp\u00e4ter behandelt). Ein wichtiger Bestandteil von MAMR ist der Spin Torque Oscillator (STO) oder \u201eGenerator auf Basis von Spin-Drehmoment\u201c. Der STO befindet sich in unmittelbarer N\u00e4he zum Schreibkopf. Wenn Strom durch den STO flie\u00dft, wird ein zirkulares elektromagnetisches Feld mit einer Frequenz von 20-40 GHz durch die Polarisation der Elektronenspins erzeugt.<\/p>\n

Durch das Einwirken eines solchen Feldes in einem Ferromagneten, der f\u00fcr MAMR verwendet wird, entsteht Resonanz, was zu einer Pr\u00e4zession der magnetischen Momente der Dom\u00e4nen in diesem Feld f\u00fchrt. Im Wesentlichen weicht das magnetische Moment von seiner Achse ab, und um seine Richtung (Umdrehung) zu \u00e4ndern, ben\u00f6tigt der Schreibkopf deutlich weniger Energie.<\/p>\n

Die Verwendung der MAMR-Technologie erm\u00f6glicht es, ferromagnetische Substanzen mit h\u00f6herer Koerzitivkraft zu verwenden, was bedeutet, dass die Gr\u00f6\u00dfe der magnetischen Dom\u00e4nen reduziert werden kann, ohne den superparamagnetischen Effekt zu bef\u00fcrchten. Der STO-Generator hilft dabei, die Gr\u00f6\u00dfe des Schreibkopfes zu reduzieren, was es erm\u00f6glicht, Informationen auf kleinere magnetische Dom\u00e4nen zu schreiben, und somit die Aufzeichnungsdichte erh\u00f6ht.<\/p>\n

Die Firma Western Digital, auch bekannt als WD, stellte diese Technologie 2017 vor. Kurz darauf, im Jahr 2018, unterst\u00fctzte die Firma Toshiba diese Technologie. W\u00e4hrend WD und Toshiba damit besch\u00e4ftigt sind, die MAMR-Technologie weiterzuentwickeln, setzt Seagate auf HAMR.<\/p>\n

Thermomagnetische Aufzeichnung (HAMR)<\/h3>\n

\nW\u00e4rmeunterst\u00fctzte magnetische Aufzeichnung (HAMR) ist eine energieeffiziente magnetische Datenspeichertechnologie, die es erm\u00f6glicht, die Menge an Daten, die auf einem magnetischen Ger\u00e4t, wie z. B. einer Festplatte, gespeichert werden kann, erheblich zu erh\u00f6hen, indem W\u00e4rme verwendet wird, die durch einen Laser zugef\u00fchrt wird, um zu helfen, Daten auf die Oberfl\u00e4che des Festplattentr\u00e4gers zu schreiben. Durch die Erw\u00e4rmung k\u00f6nnen die Datenbits viel n\u00e4her beieinander auf dem Plattentr\u00e4ger angeordnet werden, was die Dichte und Kapazit\u00e4t der Daten erh\u00f6ht.<\/p>\n

Diese Technologie ist ziemlich schwierig umzusetzen. Ein 200 mW Laser erhitzt<\/a><\/noindex> eine winzige Fl\u00e4che auf bis zu 400 \u00b0C, bevor die Daten geschrieben werden, ohne die anderen Daten auf der Festplatte zu st\u00f6ren oder zu besch\u00e4digen. Der Prozess des Erhitzens, Schreibens der Daten und K\u00fchlens muss in weniger als einer Nanosekunde abgeschlossen sein. Um diese Herausforderungen zu bew\u00e4ltigen, war die Entwicklung von nanogr\u00f6\u00dfigen Oberfl\u00e4chenplasmonen notwendig, die auch als Laser mit Oberfl\u00e4chenanregung bekannt sind, anstelle einer direkten Lasererw\u00e4rmung, sowie neuer Glasplattentypen und thermoregulierenden Beschichtungen, die schnelles punktuelles Erhitzen ohne Besch\u00e4digung des Schreibkopfes oder der angrenzenden Daten aushalten k\u00f6nnen, und verschiedene andere technische Probleme, die \u00fcberwunden werden mussten.<\/p>\n

Trotz zahlreicher skeptischer \u00c4u\u00dferungen stellte das Unternehmen Seagate diese Technologie erstmals 2013 vor. Die ersten Festplatten wurden 2018 ausgeliefert.<\/p>\n

Film Ende, spule zum Anfang!<\/h2>\n

\nWir haben im Jahr 1951 begonnen und beenden den Artikel mit einem Blick in die Zukunft der Speichertechnologie. Datenspeicher hat sich im Laufe der Zeit erheblich ver\u00e4ndert: von Papierb\u00e4ndern \u00fcber metallische und magnetische B\u00e4nder, Schnurged\u00e4chtnisse, rotierende Platten, optische Discs, Flash-Speicher und mehr. Im Zuge des Fortschritts sind schnellere, kompaktere und leistungsf\u00e4higere Datenspeicherger\u00e4te entstanden.<\/p>\n

Vergleicht man NVMe mit dem metallischen Band UNISERVO aus dem Jahr 1951, kann NVMe 486.111 % mehr Ziffern pro Sekunde lesen. Im Vergleich zu meinem Kindheitsfavoriten, den Zip-Disks, kann NVMe 213,623 % mehr Ziffern pro Sekunde lesen.<\/p>\n

Das Einzige, was bleibt, ist die Verwendung von 0 und 1. Die Methoden, mit denen wir dies tun, variieren stark. Ich hoffe, dass Sie beim n\u00e4chsten Mal, wenn Sie eine CD-RW mit Songs f\u00fcr einen Freund brennen oder ein Heimvideo im Optical Disc Archive speichern, dar\u00fcber nachdenken, wie die nicht reflektierende Oberfl\u00e4che den Wert in 0 und eine reflektierende Oberfl\u00e4che in 1 \u00fcbersetzt. Oder wenn Sie ein Mixtape auf ein Kassettenband aufnehmen, denken Sie daran, dass dies eng mit dem Datasette verbunden ist, das im Commodore PET verwendet wurde. Schlie\u00dflich sollten Sie nicht vergessen, freundlich zu sein und zur\u00fcckzuspulen.<\/p>\n

Danke Robert Mustakki<\/a><\/noindex> und Rick Alterra<\/a><\/noindex> f\u00fcr die Leckerbissen (ich kann nichts daf\u00fcr) w\u00e4hrend des gesamten Artikels!<\/p>\n

Was gibt es noch N\u00fctzliches im Blog zu lesen Cloud4Y<\/a><\/noindex><\/b><\/p>\n

\u2192 Easter Eggs auf topografischen Karten der Schweiz<\/a><\/noindex>
\n\u2192 Computer-Marken der 90er, Teil 1<\/a><\/noindex>
\n\u2192 Wie die Mutter eines Hackers ins Gef\u00e4ngnis eindrang und den Computer des W\u00e4chters infizierte <\/a><\/noindex>
\n\u2192 Diagnose von Netzwerkverbindungen auf dem virtuellen EDGE-Router.<\/a><\/noindex>
\n\u2192 Wie die Bank \u201ekaputt ging\u201c<\/a><\/noindex><\/p>\n

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