Speichermedien und Speicherarten im Computer

In diesem Teil des Grundkurses zur Informationstechnologie (IT) geht es um Hauptspeicher (RAM), die Speichermedien (Festplatte, CDs usw.) und die Speicherarten.

Einen wesentlichen Bestandteil des Mainboards bildet der Hauptspeicher (RAM – Random Access Memory). In den Arbeitsspeicher werden Programme und Daten hineingeladen, die gerade vom Prozessor (CPU) bearbeitet werden. Er ist also eine Art kurzzeitiger Zwischenspeicher. RAM-Bausteine verlieren ihre Information, sobald sie (oder besser: der Rechner) vom Strom getrennt werden.

Hauptspeicher (RAM)

Als standardmäßige Speicherbestückung reichen heute im Officebereich 1 bis 2 GB RAM. Sobald Sie allerdings rechenintensive Aufgaben durchführen, sind Speichergrößen bis in den Bereich von 4 GB und mehr üblich (Bildbearbeitung, DTP, Videobearbeitung usw.)

Die Speicherbausteine (Speichermodule) können einfach mit der Hand in die dafür vorgesehenen Halterungen eingedrückt werden.

Speichermedien

Zu den Speichermedien zählen

  • Diskettenlaufwerk,
  • Festplatte als zentraler Massenspeicher,
  • Streamer zur Datensicherung,
  • CD- und DVD-Laufwerke zur Datenarchivierung,
  • magnetische Zusatzspeicher wie Wechselplatten, externe Festplatten, externe USB-Speichersticks

Zum Lesen und Beschreiben von Speichermedien benötigt man Komponenten wie Disketten-, Festplatten- und CD-/DVD-ROM/RW-Laufwerke, die an der Frontseite des Gehäuses in speziellen Schächten angebracht werden, wo sie durch Schrauben gegen Vibrationen durch ihren Eigenbetrieb geschützt sind.

Der Begriff „Cache“ bezeichnet demnach keinen physikalisch definierten Speicher, sondern ein Speicherungsprinzip zur Optimierung des Zugriffs. Caching ist eine Methode und Speicherarten sind konkrete physikalische Übertragungswege. Der Cache wird daher hier nicht behandelt.

Festplatten

Festplatten (Hard Disks) bestehen aus einer oder mehreren Kunststoff- oder Aluminiumplatten, die beidseitig mit hochfein polierten, magnetisierbaren Metalloxiden beschichtet sind. Ein Kamm von beweglichen Schreib/Leseköpfen greift seitlich in den rotierenden Plattenstapel hinein und kann so konzentrische Kreise von Magnetisierungsmustern abtasten oder erzeugen.

Schema einer Festplatte

Eine Abbildung zum Aufbau einer Hard Disk findet sich unten.

Platten, Schreib-Lese-Köpfe, Positionierungsmechanismus für die Köpfe und Spindelmotor befinden sich in einem luftdicht versiegelten Gehäuse, das vor äußeren Einflüssen wie Verschmutzung oder Staub schützt, sodass die Daten magnetisch aufgezeichnet werden können und die Schreib/Lese-Köpfe weder durch Luftwiderstand noch Partikel behindert werden. Dies ermöglicht eine größere Annäherung des Lesekopfs über die Plattenoberfläche und damit eine größere Transferrate.

Meist erfolgt eine Aufteilung der einzelnen Scheiben in Spuren, die kreisförmig auf der Platte liegen. Die Spuren werden wiederum in Sektoren, z.B. von jeweils 512 Byte, unterteilt. Da Festplatten meist zwei bis acht Platten besitzen, liegen mehrere solcher Sektoren übereinander und können daher gleichzeitig von den Schreib /Leseköpfen bearbeitet werden: die Zylinder.

Durch die geschützte Umgebung kann der Kopf mit 25 bis 65 Millionstel Zentimeter Abstand über der Oberfläche einer Platte bewegt werden, die sich in der Regel mit 3600 bis 7.200 Umdrehungen/Minute dreht. Die neueren Modelle von Festplatten erreichen heute Drehzahlen größer 10.000 U/min. So können mehr Daten gespeichert, und es kann schneller auf die Daten zugegriffen werden, als dies bei einer konventionellen Diskette der Fall ist.

Speicherarten

Primärspeicher – Unter Primärspeicher versteht man Massenspeicher, die Daten im Random Access (im direkten Zugriff auf Informationsblöcke z.B. der Festplatte) verfügbar machen. Zu dieser Gruppe zählen Halbleiterspeicher und die magnetischen Festplattenlaufwerksysteme. Sie sind die schnellsten, aber auch die teuersten verfügbaren Speicher.

  • Magnetische Speicher: Festplatte (fest eingebaut oder extern verbunden, Hard Disk); Wechselplatte (auswechselbar, Removable Hard Disk)
  • Halbleiterspeicher: DRAM/SRAM-Memory; FLASH-Memory, z.B. als PC-Card bzw. PCMCIA-Card oder USB-Stick (Speicherbausteine, die ihren Inhalt auch ohne Strom behalten

Sekundärspeicher – Mit Sekundärspeicher sind sämtliche Speichersysteme gemeint, die dem Schutz, der Archivierung und der schnellen Verfügbarmachung oder Verbreitung (Verkauf und Vertrieb) dienen.

  • Magnetische Speicher: Diskette (auswechselbar, Floppy Disk); Magnetbandkassette (Streamer Tape)
  • Optische Datenträger: CD-ROM (Compact Disk, Read Only Memory); CD-Recordable (Write Once, Read Many CD-R); CD-Rewritable (Write Many, Read Many CD-RW); DVD-Platte (Digital Versatile Disk); Magneto-optische Platte (Rewritable Opto-Magnetical Disk)

Beurteilungskriterien

Die Primär- und Sekundärspeicher lassen sich anhand der untenstehenden Grafik „Kriterien für Speichermedien“ bewerten.

  • Größe des Speichers

Angabe der maximalen Speicherkapazität einer Speichereinheit. Diese Größe ist nicht identisch mit der durch den Benutzer direkt nutzbaren Größe, da die Speicher meistens aus verschiedenen Gründen (organisatorische Daten, Formatierung und Trennbereiche) nicht zu 100% ausgenützt werden können. Während man die Größe des Hauptspeichers i.d.R. als Vielfaches von 8 Bit angibt (z.B. 8 x 128 = 1024 MB), rechnen Festplattenhersteller mit der tatsächlichen Größe der Zylinder-Platten, z.B. 1.000 MB.

  • Zugriffszeit

Zeit zwischen dem Moment der Datenanforderung und der Auslieferung der Daten durch den Speicher. Bei sequenziellen Speichermedien (Magnetband) ist die Zugriffszeit zusätzlich abhängig vom Standort der Daten auf dem Speichermedium – analog der normalen Ton-Kassette in Kassettenrecordern. Bei direkt adressierbaren Speichern ist der Zugriff im Mittel gleich schnell und unabhängig von der Speicherstelle (Diskette, Festplatte).

  • Übertragungsrate

Daten können in sehr unterschiedlichen Mengen pro Zeiteinheit in einen Speicher geschrieben und daraus abgerufen werden. Sie wird gemessen in Byte/s oder bit/s (zu beachten ist die Groß-/Kleinschreibung).

  • Kosten

Die Kosten des Primär- und Sekundärspeichers sind von der Größe und der Zugriffszeit abhängig. Es sind zudem die Kosten für die Speichereinheit, für das Speichermedium (Disketten, auswechselbare Platte) und die Personalkosten (Archivar, Backup) zu beachten.

Zusammenfassung: Kriterien für Speichermedien

  • Größe
  • Zugriffszeit
  • Übertragungsrate
  • Kosten

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