Datenspeicher

Grundsätzlich ist vorab die Frage zu klären; - was sind Daten?. In erster Linie ist die Antwort auf diese Frage recht simpel, Daten sind einfach nur Informationen. Hierbei spielt es erst einmal keine größere Rolle ob es sich um abstrakte Daten, Arbeitsdaten, Rohdaten, Referenzdaten, oder eine der vielen anderen Sorten und Arten von Daten handelt. Die, in der heutigen Zeit wohl mit Abstand am häufigsten anzutreffende Form von Daten ist in höchster Schachtelungstiefe als Binärdatensatz codiert. Diese binären Daten/Informationen bilden die kleinste nutzbare Informationseinheit, die es gibt – und die man braucht, um einen referenzierbaren und nachvollziehbaren Wert zu erhalten. Hierbei handelt es sich um die Antwort auf die Frage; - ja oder nein? (1 oder 0). Es ist die kleinste notwendige und quantifizierbare Einheit an Information, welche wir in unserem alltäglichen Leben finden, brauchen, anwenden und für uns nutzen können.

In der Welt der Quanten sieht diese Frage noch einmal etwas anders aus... Denn hier stellt sich die Frage nicht einfach nur nach 1 oder 0, nach ja oder nein! Vielmehr stellt sich hier die Frage nach dem; - 0 oder 1, oder alles was dazwischen kommen kann, oder doch gar nichts von allem, oder doch gleich alles davon? .

Die zweite Frage die sich jetzt stellen mag, ist die Frage nach dem Sinn; - Warum speichert man Informationen? Man Speichert Informationen um diese über längere Zeiträume verlustfrei und konsistent bewahren und erhalten zu können. Um Daten/Informationen für andere Menschen zugänglich zu machen und Wissen zu vermitteln und/oder zu bewahren.

Vom Grundgedanken aus betrachtet ist selbst ein Zettel mit einer kleinen Notiz eine Art Datenspeicher. Es werden Informationen in schriftlicher Form auf diesem Medium aufgebracht und gehalten, um diese zu einem späteren Zeitpunkt für sich oder andere analog abrufbar zu machen.

Im digitalen Bereich gibt es eine große Menge an Unterschiedlichen Arten von Datenspeichern. Diese Datenspeicher werden in erster Linie als Datenträger oder auch Speichermedien bezeichnet, wobei der Begriff Speichermedium als Synonym für einen nicht weiter spezifizierten Datenträger gilt. In Erster Linie geht es bei der Haltung von Daten, wie oben bereits angesprochen, darum Daten/Informationen auf einem Datenträger zu speichern und wieder abzurufen zu können.

Digitale Datenspeicher können viele Formen haben, es kann sich um PnP-Geräte handeln, welche mittels elektronischer Hilfsmittel wie Computern gelesen oder beschrieben werden können. Es können auch elektronische Baugruppen als Datenspeicher bezeichnet werden, welche fest in Funktionseinheiten integriert sind. Hier als Beispiel eine Cache Memory Page innerhalb eines integrierten Schaltkreises, ein semizugriffs- und wahlfreier Speicherbereich am Iterations-/Rückführausgang/Ausgabespeicher einer ALU, welcher als Dispatch-Memory bezeichnet wird. Aber auch als Vollbaugruppen, unter welche z.B. der Volatile-Dependet RandomAccessMemory fällt.

Grundsätzlich befindet sich die Welt des Datenspeichers in einem permanenten Wandel und ändert sich alle paar Jahre. So ist aktuell zu beobachten, dass digitale Datenspeicher wie optische Medien die einer mechanischen Komponente, nämlich dem „Fly/Runover-RowAccess“ zugrunde liegen, am Aussterben sind. Sie sind in ihrer Lese/Schreibreaktionszeit den Festkörperspeichermedien, wie NANDFlash Memorys idR. unterlegen.

Es gibt unterschiedlichste Bauformen von Speichermedien. Die bekanntesten und verbreitetsten sind z.B.:

ROM's

• ROM = Read Only Memory (vollkommen statisch)
• PROM = Programmable Read Only Memory (können idR. einmalig mittels UV-Brenner be-/überschrieben werden)
• EPROM = Erasable Programmable Read Only Memory (können idR. mehrfach durch gezielte Überspannung an Fusible Gate Wire Sections innerhalb des Speichers gelöscht und neu beschrieben werden.)
• EEPROM = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (können idR. sehr häufig neu beschrieben und gelöscht werden, da es sich um SLC/MLC NANDFlash Memorys handelt)

RAM's

• SRAM = Static Random Access Memory (ein statischer wahlfreier Lese-/Schreibzugriffs-speicher, der seine Daten hält bis sie überschrieben werden)
• DRAM = Dynamic Random Access Memory (einer der häufigsten Speicher, welcher als Arbeitsspeicher Verwendung findet)
• SDRAM = Synchronous Dynamic Random Access Memory

+DDR(1,2,3,4,usw.)SDRAM = Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (die Multiplizierung der Datentransfer und Interaktionsraten wurde bis zur 3. Generation der DDR SDRAM’s mittels Prefetching Architecture, ab der 4. Generation durch die Aussteuerung von Impedanzwandlerkorrespondenz oder auch Pseudo Open Drain 1.2V erzielt)

• FRAM = Ferroelectric Random Access Memory (nicht flüchtig aufgrund seiner ferroelektrischen kristallinen Eigenschaften)
• MRAM = Magnetoresistive Random Access Memory (ebenfalls nicht flüchtig, da die Daten durch magnetische Ladungsträger gehalten werden)

Flash Memory’s NAND / NOR

• USB FlashDisc = Universal Serial Bus Flash Disc (sind Plug and Play-Wechseldatenträger die über den USB-Port angeschlossen werden)
• HC-/SD Cards = High Capacity / Secure Digital Cards (sind wechselbare Speicherkarten die extrem häufig zur Speichererweiterung von Mobiltelefonen, Kameras, Navigationssystemen und vielen anderen mobilen Multimediageräten verwendet werden)
• NVMe- /SSD = Non-Volatile Memory Express - Solid State Drive (ist die festkörperphysikalische Alternative der Festplattentechnologie auf Basis des ursprünglichen Hard Disc Drive-Prinzips. Die SSD bietet ihrer technischen Beschaffenheit zugrundeliegende Vorteile, aber auch einige gravierende Nachteile. Die Ausgangsbasis dieses Speichermediums sind die oftmals verwendeten NandFlash Memory Cells SLC/MLC. Die Lese-/Schreibgeschwindigkeit, ebenso wie die weitaus geringeren Zugriffszeiten auf einzelne Speicherblöcke durch den Paging-Controller gegenüber nicht-Hochleistungsfestplattenlaufwerken bieten im Normalbetrieb einen nicht zu verachtenden Vorteil. Weitere Vorteile sind mitunter die massive Stoßunempfindlichkeit, relativ geringer Stromverbrauch und eine sehr viel platzsparendere Bauform. Nachteile sind hierbei jedoch unter anderem, die im Vergleich zu HDD’s deutlich limitierte Anzahl an möglichen Schreibzyklen je Speicher-Bit und eine daraus resultierende mutmaßlich stark verkürzte mögliche Lebensdauer.)
• Flash Memory Cells sind im Grunde genommen EEPROMS. Es gibt unterschiedliche Gatterarchitekturen, im Großen und Ganzen ist das Kernelement jedoch weitestgehend gleich aufgebaut. Es handelt sich hierbei um den FG-Transistor (gerne auch FGFET genannten). Dieser hat seinen Namen von seiner Funktionsweise erhalten! Am Gate, dem Read/Write Acknowledge Triggerinput des Transistors sitzt eine Ladungsfalle, auch als Floating Gate bezeichnet... Darum der Name FGT = Floating Gate Transistor. Es gibt verschiedene Gatterarchitekturen und Typen wie z.B. NAND (Nicht Und) und NOR (Nicht Oder). Im Grunde unterscheiden sich diese Architekturen in ihrer Speicherdichte und ihrer Geschwindigkeit. Hinzu kommt das Stackable Level Design, hier geht es darum wie viele Schichten eine FlashMemoryCell mittels Intergranulärem Levelinterposing ansteuern und beinhalten kann. Die Weiterentwicklung des Flash Memory’s führte zu der Entwicklung des 3D-CrossPoint Memory’s. Dieser Speicher arbeitet ähnlich wie der Flash Memory, ändert jedoch durch das Anlege einer Steuer oder Signalspannung auf quantenmenchanischer Ebene die proprietären konduktiven und resistiven Eigenschaften eines elektropolimorphen Halbleitermaterials.

Magnetische Datenspeicher

• Diskette = (ein wenige Millimeter dünnes Speichermedium das in unterschiedlichen quadratischen Gehäusegrößen gebaut wurde und immer ein quasi diametrisches rundes ferromagnetisches Datablate enthielt)
• HDD = Hard Disc Drive / Festplattenlaufwerk (ein elektromechanisches idR. fest verbauten, ortsunveränderliches Massenspeichermedium/Laufwerk, welches sich ferro und magnetoresistive Effekte wie den TMR und den GMR und deren Manipulation mittels Wirbelstromeffektor zu Nutzen macht, um Daten zu speichern.)
• Tape / Band = (ähnelt im Aufbau dem Prinzip der Diskette, jedoch in anderer Bauform und höheren Speicherkapazitäten, wurde und wird dieses selbst heute noch zum Erstellen von quasi statischen Abbildern von Laufwerken oder sensiblen Daten genutzt)

Optische Speichermedien

• CD-ROM = Compact Disc Read Only Memory
• DVD = Digital Versatile Disc
• Blu-ray Disc
• UHD Blu-ray Disc
• Und einige mehr, sind optische Speichermedien, welche ihre Informationen semistatisch halten und diese durch die Nutzung eines relativ starken und kompakten Infrarotlasers, mittels Reflektions- und Polarisationskurvendiskrepanz des kohärenten Infrarotlichtes bei Reflektion einer Land – und Winkelabsorbtion/verschiebung einer Pit im IR-Bereich, mittels Prismen-Einheit vor einer fotosensitiven Diode als digital codierte Signalpulsung Lesbar machen und über einen Amplifyer verstärken und in den Ausgabespeicher auf den BUS (Binary Unit System) schreiben. Hierfür wird eine konstante lineare Umlaufgeschwindigkeit des Mediums benötigt, die CLV = Constant Linear Velocity. Es gibt zwei unterschiedliche Formen dieser optischen Datenspeichermedien, zum einen die Gepressten, zum anderen die Geschichteten die gebrannt werden.

Magnetisch-optischer Speicher

• MO = Magneto-optischer Speicher (ist ein Datenspeicher, welcher mittels verschiedener metallischer Legierungen bei erhöhten Temperaturen, mittels Zuhilfenahme von Lasern und anderen Hilfsmitteln beschrieben wird, indem man magnetischen Eigenschaften der obersten Schicht verändert. Das Auslesen der Informationen erfolgt über die Nutzbarmachung des Kerr-Effektes (beim Kerr-Effekt wird polarisiertes Licht in Abhängigkeit der magnetischen Oberfläche in seiner Polarisationsachse verschoben) durch Polfilter.

Sonstige Speichermedien

• Keine Angaben