Speicher mit beweglichen Teilen:„Antriebe“

Die früheste Form der digitalen Datenspeicherung mit beweglichen Teilen war die Lochkarte.

Joseph Marie Jacquard erfand 1780 einen Webstuhl, der automatisch den Webanweisungen folgte, die durch sorgfältig platzierte Löcher in Papierkarten festgelegt wurden.

Dieselbe Technologie wurde in den 1950er Jahren an elektronische Computer angepasst, wobei die Karten mechanisch (Metall-auf-Metall-Kontakt durch die Löcher), pneumatisch (Luft durch die Löcher geblasen, das Vorhandensein eines Lochs durch den Luftdüsen-Gegendruck erfasst) gelesen wurden, oder optisch (Licht scheint durch die Löcher).

Eine Verbesserung gegenüber Papierkarten ist das Papierband, das immer noch in einigen industriellen Umgebungen (insbesondere der CNC-Werkzeugmaschinenindustrie) verwendet wird, in denen die Anforderungen an Datenspeicherung und Geschwindigkeit gering sind und Robustheit sehr geschätzt wird.

Anstelle von Holzfaserpapier wird oft Mylar-Material verwendet, wobei das optische Ablesen des Bandes die beliebteste Methode ist.

Magnetbänder (sehr ähnlich wie Audio- oder Videokassetten) waren die nächste logische Verbesserung bei Speichermedien.

Es wird auch heute noch häufig verwendet, um „Backup“-Daten für die Archivierung und Notfallwiederherstellung für andere, schnellere Methoden der Datenspeicherung zu speichern.

Wie bei Papierbändern handelt es sich bei Magnetbändern um einen sequentiellen Zugriff und nicht um einen wahlfreien Zugriff. In frühen Heimcomputersystemen wurden normale Audiokassettenbänder verwendet, um Daten in modulierter Form zu speichern, wobei die binären Einsen und Nullen durch unterschiedliche Frequenzen dargestellt wurden (ähnlich der FSK-Datenkommunikation).

Die Zugriffsgeschwindigkeit war furchtbar langsam (wenn Sie ASCII-Text vom Band lasen, konnten Sie fast mit der Geschwindigkeit der Buchstaben auf dem Computerbildschirm mithalten!), aber sie war billig und ziemlich zuverlässig.

Das Band hatte den Nachteil, dass es sequenzieller Zugriff war. Um diesen Schwachpunkt zu beheben, wurden magnetische Speicher-„Laufwerke“ mit scheiben- oder trommelförmigen Medien gebaut.

Ein Elektromotor sorgte für eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit. Es wurde eine bewegliche Schreib-/Lesespule (auch als „Kopf“ bekannt) bereitgestellt, die über Servomotoren an verschiedene Stellen auf der Höhe der Trommel oder dem Radius der Platte positioniert werden konnte, um einen nahezu zufälligen Zugriff zu ermöglichen (Sie könnten müssen noch warten, bis sich die Trommel oder Scheibe in die richtige Position dreht, sobald die Lese-/Schreibspule die richtige Position erreicht hat).

Die Diskettenform eignete sich am besten für tragbare Medien und damit die Diskette geboren wurde.

Disketten (so genannt, weil das magnetische Medium dünn und flexibel ist) wurden ursprünglich in Formaten mit einem Durchmesser von 8 Zoll hergestellt.

Später wurde die 5-1/4-Zoll-Variante eingeführt, die durch Fortschritte bei der Medienpartikeldichte praktisch gemacht wurde. Wenn alle Dinge gleich sind, hat eine größere Festplatte mehr Platz zum Schreiben von Daten.

Die Speicherdichte kann jedoch verbessert werden, indem die kleinen Körner des Eisenoxidmaterials auf dem Plattensubstrat kleiner gemacht werden.

Heute ist die 3-1/2-Zoll-Diskette mit einer Kapazität von 1,44 MByte (2,88 MByte auf SCSI-Laufwerken) das herausragende Format.

Andere tragbare Laufwerksformate werden immer beliebter, wobei die 100-Mbyte-ZIP- und 1-Gbyte-JAZ-Disketten von IoMega als Originalausrüstung auf einigen PCs erscheinen.

Dennoch haben Diskettenlaufwerke den Nachteil, dass sie rauen Umgebungen ausgesetzt sind und ständig aus dem Laufwerksmechanismus entfernt werden, der die Medien liest, schreibt und dreht.

Die ersten Scheiben waren geschlossene Einheiten, die von Staub und anderen Partikeln abgedichtet waren, und waren definitiv nicht tragbar.

Die Aufbewahrung der Medien in einer geschlossenen Umgebung ermöglichte es den Ingenieuren, Staub sowie magnetische Störfelder vollständig zu vermeiden.

Dies wiederum ermöglichte einen viel engeren Abstand zwischen dem Kopf und dem magnetischen Material, was zu einem viel stärker fokussierten Magnetfeld zum Schreiben von Daten auf das magnetische Material führte.

Das folgende Foto zeigt eine „Platte“ einer Festplatte mit einer Speicherkapazität von ca. 30 MByte. Als Größenreferenz befindet sich unten auf dem Plattenteller ein Kugelschreiber:

Moderne Laufwerke verwenden mehrere Platten aus hartem Material (daher der Name "Festplatte") mit mehreren Lese-/Schreibköpfen für jede Platte.

Der Abstand zwischen Kopf und Platte ist viel kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Wenn die hermetisch abgeschlossene Umgebung innerhalb eines Festplattenlaufwerks durch Außenluft kontaminiert wird, wird das Festplattenlaufwerk unbrauchbar. Staub wird sich zwischen den Köpfen und den Platten festsetzen und die Oberfläche des Mediums beschädigen.

Hier ist eine Festplatte mit vier Platten, obwohl der Aufnahmewinkel nur die Betrachtung der oberen Platte erlaubt.

Dieses Gerät ist komplett mit Antriebsmotor, Schreib-/Leseköpfen und zugehöriger Elektronik. Er hat eine Speicherkapazität von 340 MByte und ist ungefähr so ​​lang wie der auf dem vorherigen Foto gezeigte Kugelschreiber:

Während es unvermeidlich ist, dass die Technologie mit nicht beweglichen Teilen in Zukunft mechanische Laufwerke ersetzen wird, können die aktuellen elektromechanischen Laufwerke weiterhin mit „Solid-State“ nichtflüchtigen Speichergeräten in Bezug auf die Speicherdichte und zu niedrigeren Kosten konkurrieren. 1998 wurde eine 250-MByte-Festplatte angekündigt, die ungefähr die Größe eines Viertels hatte (kleiner als die Metallplattennabe in der Mitte des letzten Festplattenfotos)! Auf jeden Fall werden sich Speicherdichte und Zuverlässigkeit zweifellos weiter verbessern.

Ein Anreiz für die Weiterentwicklung der digitalen Datenspeichertechnologie war das Aufkommen digital codierter Musik.

Ein Joint Venture zwischen Sony und Phillips führte Ende der 1980er Jahre zur Veröffentlichung der „Compact Audio Disc“ (CD).

Diese Technologie ist schreibgeschützt, wobei das Medium eine transparente Kunststoffscheibe ist, die von einem dünnen Aluminiumfilm unterstützt wird.

Binäre Bits sind als Pits im Kunststoff codiert, die die Weglänge eines Laserstrahls geringer Leistung variieren. Die Daten werden von einem Laser mit geringer Leistung (dessen Strahl genauer fokussiert werden kann als normales Licht), der vom Aluminium reflektiert wird, zu einem Fotozellenempfänger gelesen.

Die Vorteile von CDs gegenüber Magnetbändern liegen auf der Hand. Da die Informationen digital sind, sind sie sehr korruptionsresistent.

Durch den berührungslosen Betrieb entsteht kein Spielverschleiß. Da sie optisch sind, sind sie immun gegen Magnetfelder (die Daten auf Magnetbändern oder -disketten leicht beschädigen können).

Es ist möglich, CD-Brenner zu kaufen, die den Hochleistungslaser enthalten, der zum Beschreiben einer leeren Disc erforderlich ist.

Nach der Musikindustrie hat sich die Videounterhaltungsindustrie mit der Einführung der Digital Video Disc die Technologie der optischen Speicherung zu Nutze gemacht , oder DVD.

Unter Verwendung einer ähnlich großen Plastikscheibe wie die Musik-CD verwendet eine DVD einen engeren Abstand der Pits, um eine viel größere Speicherdichte zu erreichen.

Diese erhöhte Dichte ermöglicht es, Filme in Spielfilmlänge auf DVD-Medien zu kodieren, komplett mit Wissenswertem über den Film, Regienotizen usw.

Viele Anstrengungen werden auf die Entwicklung einer praktischen optischen Lese-/Schreibplatte (CD-W) gerichtet. Es hat sich bewährt, chemische Substanzen zu verwenden, deren Farbe durch Bestrahlung mit hellem Laserlicht verändert und dann durch Licht geringerer Intensität „gelesen“ wird. Diese optischen Discs sind sofort an ihrer charakteristischen farbigen Oberfläche zu erkennen, im Gegensatz zur silberfarbenen Unterseite einer Standard-CD.

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