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Name der Autoren:	Marion Müller, Gunnar Lübke, Thomas Erich
Titel der Arbeit:	"Leistungsvergleich aktueller Speichertechnologien und zukünftige Entwicklungen"
Hochschule und Studienort:	FOM Hamburg

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
2 Aktuelle Technik
3 Analyse verschiedener Einsatzgebiete
4 Zukünftige Entwicklungen
5 Fazit
6 Abkürzungsverzeichnis
7 Abbildungsverzeichnis
8 Tabellenverzeichnis
9 Fußnoten
10 Literatur- und Quellenverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Motivation

Auf dem Markt für Computerhardware sind viele unterschiedliche Speicherlösungen mit teilweise sehr unterschiedlicher Leistungsfähigkeit verfügbar. Im Rahmen dieser Arbeit soll einerseits ein Überblick über die aktuellen Möglichkeiten gegeben und deren Eignung für den jeweiligen Anwendungsfall untersucht werden. Andererseits wird versucht einen Blick nach vorn zu werfen, welche Speicherlösungen die Zukunft bringen wird. Da viele der vorgestellten innovativen Lösungen noch nicht erhältlich sind und ein Leistungsvergleich nur mit großer Unschärfe erfolgen könnte, werden die Zukunftstechniken nur vorgestellt und von einer umfassenden Leistungsbewertung wird abgesehen.

1.2 Aufbau

In Kapitel 2 werden die aktuellen Techniken dargestellt. Eine Untergliederung erfolgt in volatile und persistente Speichertechniken. Danach wird weiter unterschieden in Speichermedien mit magnetischer Aufzeichnungstechnik, (magneto-)optischer Aufzeichnungstechnik, sowie elektronischer Datenaufzeichnungstechnik. In jeder Kategorie erfolgt ein Leistungsvergleich anhand der nachfolgend kurz dargestellten Leistungskriterien. In Kapitel 3 erfolgt eine Analyse der Eignung der einzelnen Technologien in Bezug auf verschiedene Einsatzszenarien. In Kapitel 4 wird ein Blick in die Zukunft der Speichertechniken gerichtet. Kapitel 5 enthält eine Zusammenfassung und ein kurzes Fazit. Die Bewertung der Leistungsfähigkeit der einzelnen Techniken erfolgt anhand folgender Kriterien:^[1]

Derzeitig verfügbare Kapazität: Es wird dargestellt, mit welcher Kapazität die vorgestellten Speichertypen zur Zeit massenhaft am Markt verfügbar sind. Dabei wird, analog zu den meisten Herstellern, die Einheit MByte, Gigabyte, Terabyte in der dezimalen Notation gewählt. Die Notation in der Dual-Schreibweise hat sich nicht großflächig durchgesetzt. Es wird aber darauf hingewiesen, dass die Diskrepanz, insbesondere bei großen Speichermedien, teilweise erheblich ausfällt.

Laufwerkskosten: Es wird ein durchschnittlicher Marktpreis in Euro ermittelt, sofern für den Betrieb des Speichermediums ein Laufwerk notwendig ist. Es liegt in der Natur der Sache, dass die genannten Preise nur einen groben Anhaltspunkt darstellen können, insbesondere bei dem schnellen Preisverfall, der in der IT-Branche seit Jahren üblich ist.

Medienkosten: Sollte zur Verwendung des betrachteten Speichermediums ein Datenträger o.ä. nötig sein so findet der Marktpreis hier Berücksichtigung. Für die Höhe des Marktpreises gilt das unter Laufwerkskosten Genannte.

(Mittlere) Zugriffszeit: Sie umfasst die Zeitspanne zwischen dem Eintreffen eines Schreib- oder Lesebefehls am Laufwerk bzw. dem Beginn seiner Abarbeitung und dem Beginn des eigentlichen Schreib-Lese-Vorgangs.

Haltbarkeit (Langzeitarchivierung): Es wird dargestellt, wie lange eine gespeicherte Information bei sachgerechter Lagerung sicher vom gewählten Speichermedium wieder ausgelesen werde kann. Da die Technologien teilweise noch nicht lange genug am Markt verfügbar sind, ist man auf Herstellerangaben angewiesen, die ihrerseits nur aufgrund von simulierenden Langzeittests in die Zukunft extrapolieren können.

Verfügbarkeit: Es wird bewertet ob eine Speicherart bereits massenhaft am Markt verfügbar ist oder gffs. erst angekündigt ist.

Revisionssicherheit: Um rechtliche Sicherheit zu erlangen, ob Informationen nach ihrer Speicherung unbemerkt wieder verändert werden können, wird das Kriterium Revisonssicherheit einbezogen.

Aufzeichnunsgform: Das Kriterium beinhaltet die Form der Aufzeichnung. Dies beinhaltet die Art wie die Daten auf dem Datenspeicher physikalisch gespeichert werden. Mögliche Ausprägungen dieses Kriteriums sind: magnetisch, optisch, elektrisch, chemisch sowie Kombinationen daraus.

Basismaterial des Mediums: Beschreibt aus welchem Basismaterial der verwendete Datenspeicher besteht. Im Wesentlichen kommen in Frage: Kunststoff, Glas, Metall, Halbleitermaterial.

Gestalt des Datenträgers: Hiermit ist die Geometrie des Datenträgers gemeint. Also beispielsweise: Magnetstreifen (Band), Scheibe Platte, Trommel (Zylinder), Halbleiterplättchen, versteckt in einem Alltagsgegenstand usw.

Transportierbarkeit: Es wird eingeschätzt, wie gut der entsprechende Datenträger transportierbar bzw. zum Transport geeignet ist.

Dabei werden in den jeweiligen Abschnitten bei den entsprechenden Speicherarten jeweils nur diejenigen Kriterien ausgewählt, für die ein Vergleich sinnvoll erscheint. Weniger oft eingesetzte und exotischere Speicher wie beispielsweise die Zip- und Jazz-Drives der Firma Iomega bei den magnetischen Datenträgern oder optische Speicherplatten mit nur 8 cm Durchmesser bleiben unberücksichtigt. Stehen ggfs. mehrere Schnittstellen oder Controllervarianten zur Auswahl, so wird jeweils derjenige mit der größten Performance angenommen, damit die jeweiligen Speichermedien dadurch nicht limitiert werden. Es werden nur Laufwerke für den Einsatz in Computersystemen berücksichtigt. Geräte für reine Audio- oder Videoanwendungen werden nicht betrachtet.

1.3 Zielsetzung

Ziel dieser Arbeit ist es einerseits, dem Leser einen Überblick zu verschaffen, welche aktuellen Speichermöglichkeiten derzeit verfügbar sind. Andererseits soll er auch unterstützt werden bei der Auswahl eines geeigneten Speichermediums für den jeweiligen Anwendungsfall. Außerdem soll noch ein Überblick über zukünftige Datenspeicher erfolgen, die sich zum Teil noch in der Entwicklung befinden. Bei den jeweiligen Speichermedien werden nur solche betrachtet, die eine wirklich großflächige Verbreitung gefunden haben und heute noch erhältlich sind.

2 Aktuelle Technik

2.1 Volatile Speicher

Volatile Speicher, auch flüchtige Speicher genannt, halten die Daten nur so lange vor, wie Spannung anliegt. Fällt die Spannung weg, oder wird der Speicherinhalt nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit aufgefrischt, hat das einen Datenverlust zur Folge. Daraus resultierend werden volatile Speicher hauptsächlich zum Speichern von ständig wechselnden Informationen genutzt, z.B. als Arbeitsspeicher, oder als Cache-Speicher auf CPUs oder Festplatten. ^[2]

2.1.1 RDRAM

RDRAM (Rambus Dynamic Random Access Memory) basiert auf der Speicherarchitektur der DRAMs und wurde von der Firma Rambus entwickelt. RDRAMs unterstützen höhere Taktraten als SDRAMs (bis zu 1.200 MHz) und erreichen dabei eine maximale Transferrate von bis zu 10,7 GB/s. Speichermodule, die auf RDRAM-Technik basieren werden RIMM (Rambus In-line Memory Module) genannt. Ein RIMM kann bis zu 16 Speicherchips aufnehmen und besitzt 184 Kontakte auf beiden Seiten.^[3]
Intel und Rambus haben Ende 1996 ein Lizenzabkommen geschlossen. Die Pentium-Chipsätze sollten, nach Intels Plänen, zukünftig nur noch RDRAM unterstützen, was sich aber nicht durchgesetzt hat, da der Speicher aufgrund der Lizenzpolitik teurer als SDRAM war. Intel hat dann auch Chipsätze für SDRAM produziert.^[4] Mittlerweile ist RDRAM nur noch ein Nischenprodukt und wird daher in diesem Vergleich nicht näher untersucht.

2.1.2 DRAM

DRAM ist die Abkürzung für Dynamic Random Access Memory. Jede Speicherzelle besteht hier aus einem Kondensator, der innerhalb weniger Millisekunden aufgefrischt werden muss, da sonst die Kondensatoren entladen werden und die Daten dann nicht mehr gehalten werden können. Die Zugriffszeit liegt gewöhnlich bei ca. 60-70 ns. Die Zykluszeit, die auch das Zurückschreiben der Daten und die Vorbereitung auf den nächsten Zyklus beinhaltet, beträgt ca. das Doppelte (130 ns bei 70-ns-DRAM). Dieser Speicher ist relativ kostengünstig, aber auch langsam. Daher kommt er in seiner ursprünglichen Form heute kaum noch zum Einsatz. Dennoch stellt DRAM das Grundprinzip moderner Speicherchips dar.^[5]
Da diese Speichertechnik mittlerweile veraltet ist und in der Praxis in dieser Form kaum noch zu finden ist, wird in dieser Studie nicht weiter auf DRAM eingegangen.

2.1.3 SDRAM

Heutzutage sind SDRAMs (Synchronous Dynamic Random Access Memory), die ebenfalls aus Kondensatoren bestehen, weiter verbreitet. Eine Leistungssteigerung wird bei diesen Speichern durch den, zum Systembustakt synchronen, Speicherzugriff erreicht. Bei den SDRAM wird zwischen PC 66-, PC100- und PC133-Module (entsprechend dem Bustakt) unterschieden.
Ein SDRAM-Chip besteht aus 2 Speicherbänken, auf die abwechselnd zugegriffen werden kann. Dadurch kann die Latenzzeit zwischen den Speicherzugriffen besser überbrückt werden. Mit SDRAMs können Zugriffszeiten von 8-12 ns erreicht werden.
Typische Bauformen von SDRAMs sind:^[6]

SIMM: Single In-line Memory Module
DIMM: Dual In-line Memory Module
RIMM: Rambus In-line Memory Module

2.1.4 DDR-SDRAM

DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) sind eine Weiterentwicklung von SDRAMs. Durch die Nutzung der aufsteigenden und abfallenden Flanken des Systembustaktes kann hier eine Verdoppelung der Datenrate, bei gleichem Systemtakt, im Vergleich zum SDRAM, erreicht werden.
Die Taktraten der derzeit verwendeten DDR-SDRAM Chips liegen zwischen 100 und 300 MHz. Die effektive Takrate beträgt hier immer das Doppelte des Bustaktes.^[7]

2.1.5 DDR2-SDRAM

DDR2-SDRAM (Double Data Rate Two Synchronous Dynamic Random Access Memory) ist eine Weiterentwicklung des DDR-SDRAMs. DDR2-SDRAMs sind in der Lage, die aufsteigende und absteigende Flanke jeweils 2-mal für die Datenübertragung zu nutzen. Somit ergibt sich eine Datenübertragungsrate, die doppelt so hoch ist wie die der DDR-SDRAMs und 4-mal so hoch ist wie der Bustakt (engl.: quad pumped).
Ein weiterer Vorteil gegenüber DDR-SDRAMs ist der geringere Stromverbrauch, der durch die Absenkung der Spannung von 2,5 auf 1,8 Volt ermöglicht wird. Die Zugriffsverzögerung ist gegenüber den DDR-RAMs um ca. 10% gestiegen (auf 12 bis 20 ns).^[8]

Ein DDR-SDRAM erreicht mit einer Taktrate von 266 MHz (effektiv: 533 MHz) eine Datenrate von 4,2 GB/s. Ein DDR2-SDRAM erreicht im Vergleich mit einer Taktrate von 133 MHz (effektiv: 533 MHz, Bezeichnung: PC2-4300) eine Datenrate von 4,3 GB/s (pro Kanal, maximal 2 Kanäle). Das zeigt, dass bei gleicher effektiver Taktrate die Datenübertragungsrate etwas gesteigert werden konnte.^[8]

Die Bauform DIMM wird sowohl für DDR-SDRAM als auch für DDR2-SDRAM verwendet, wobei am häufigsten 184-polige DIMMs verwendet werden. Für den Einbau in kleineren Geräten, wie z.B. Notebooks, eignen sich SO-DIMMs (Small Outline Dual In-line Memory Module), die Steckverbindungen mit 72 - 200 Kontakten nutzen. Heutige DDR2-SDRAM besitzen üblicherweise 240-polige Steckverbindungen.^[8]

2.1.6 DDR3-SDRAM

Die neueste Spezifikation im DDR-Speichersegment ist der DDR3-SDRAM-Speicher. Dieser ist eine Weiterentwicklung des DDR2-Speichers. Der DDR3-SDRAM besitzt die gleiche Anzahl Pins wie der DDR2-SDRAM (240), wobei die Pin-Belegung etwas anders ist. Des Weiteren ist die PIN-Lücke um einige Millimeter versetzt, um eine Verwechslung mit DDR- und DDR2-SDRAM auszuschließen. Dadurch, dass die Abschlusswiderstände auf der Speicherplantine, anstatt auf dem Mainboard untergebracht sind, soll die Qualität der Signalübertragung verbessert werden.
DDR3-SDRAM arbeiten mit einer Spannung von 1,5 V und sind damit energiesparender, als DDR- und DDR2-SDRAMs, die mit einer höheren Spannung arbeiten. Die Speicherbausteine bestehen aus Chips mit einer Kapazität von 512 MBit und sollen eine Datenrate von 8.500 MBit/s erreichen können. Damit ist die Geschwindigkeit höher, als die der Speicherchips, die für DDR- und DDR2-SDRAM verwendet werden. Dafür ist die CAS-Latenz bei diesem Speicher deutlich höher.
^[9]

Die theoretische Bandbreite von DDR3-SDRAM liegt bei 25,6 GByte/s bei 800 MHz. Diese lässt sich derzeit aber nicht nutzen, da der FSB-Takt nur eine maximale Datenübertragungsrate zur CPU von 10,6 GByte/s ermöglicht. Diese lässt sich schon mit DDR2-800 Speichermodulen ausnutzen. Mit der neuen Prozessorgeneration von Intel (Nehalem) wird der Speichercontroller direkt in die CPU integriert. Damit gibt es dann auch keine Beschränkungen seitens des FSB-Takts mehr.^[10]

Vergleich von DDR2 und DDR3 Modulen^[11]

2.2 Leistungsvergleich

Leistungsvergleich SDRAM, DDR-SDRAM, DDR2-SDRAM, DDR3-SDRAM
Bezeichnung	Speicherchip	Spannung	Bustakt	Bandbreite (single channel)	Bandbreite (dual channel)	Zykluszeit	FSB	Kontakte
PC66	PC66 (SDR)	3,3 V	66 MHz	0,49 GByte/s	n.a.	n.a.	FSB100	168
PC100	PC100 (SDR)	3,3 V	100 MHz	0,8 GByte/s	n.a.	10 ns	FSB100	168
PC133	PC133 (SDR)	3,3 V	133 MHz	1,066 GByte/s	n.a.	7,5 ns	FSB133	168
PC150	PC150 (SDR)	3,3 V	150 MHz	n.a.	n.a.	n.a.	FSB150	168
PC1600/PC200	DDR200	2,5 V	100 MHz	1,6 GByte/s	3,2 GByte/s	10 ns	FSB200/FSB100	184
PC2100/PC266	DDR266	2,5 V	133 MHz	2,1 GByte/s	4,2 GByte/s	7,5 ns	FSB266/FSB522	184
PC2700/PC333	DDR333	2,5 V	166 MHz	2,7 GByte/s	5,4 GByte/s	6 ns	FSB333/FSB667	184
PC3200	DDR400	2,6 V	200 MHz	3,2 GByte/s	6,4 GByte/s	5 ns	FSB400/FSB800	184
PC2-3200	DDR2-400	1,8 V	200 MHz	3,2 GByte/s	6,4 GByte/s	5 ns	FSB800	240
PC2-4200	DDR2-553	1,8 V	233 MHz	4,2 GByte/s	8,4 GByte/s	3,75 ns	FSB1066	240
PC2-5300	DDR2-667	1,8 V	333 MHz	5,3 GByte/s	10,6 GByte/s	3 ns	FSB1333	240
PC2-6400	DDR2-800	1,8 V	400 MHz	6,4 GByte/s	12,8 GByte/s	2,5 ns	FSB1600	240
PC2-8500	DDR2-1066	1,8 V	533 MHz	8,5 GByte/s	17,0 GByte/s	1,875 ns	n.a.	240
PC3-6400	DDR3-800	1,5 V	400 MHz	6,4 GByte/s	12,8 GByte/s	2,5 ns	n.a.	240
PC3-8500	DDR3-1066	1,5 V	533 MHz	8,5 GByte/s	17,0 GByte/s	1,875 ns	n.a.	240
PC3-10600	DDR3-1333	1,5 V	667 MHz	10,6 GByte/s	21,2 GByte/s	1,5 ns	n.a.	240
PC3-12800	DDR3-1600	1,5 V	800 MHz	12,8 GByte/s	25,6 GByte/s	1,25 ns	n.a.	240

Tabelle 1: Leistungsvergleich SDRAM, DDR-SDRAM, DDR2-SDRAM, DDR3-SDRAM^[12]

Da in aktuellen PCs DDR2-SDRAM-Module verwendet werden und DDR3-SDRAM-Module mittlerweile preisgünstiger geworden sind und auch schon im Massenmarkt zu finden sind, werden hier noch detaillierte Benchmarkergebnisse vorgestellt, um eine Übersicht zu geben, ob zum jetzigen Zeitpunkt der Einsatz von DDR3-SDRAM eine sinnvolle Alternative zum DDR2-SDRAM ist.
Die aktuellen Preise für DDR2-SDRAM 2GB-Speichermodule von OCZ liegen zwischen ca. € 20,17 und € 85,00. DDR3-SDRAM-Module von OCZ sind von € 25,16 bis € 69,90 erhältlich.^[13] Das zeigt, dass der große Preisunterschied zwischen DDR2 und DDR3, der bei der Markteinführung von DDR3-SDRAM bestand, sich mittlerweile starkt verringert hat und die Preise von DDR3 fast auf dem Niveau von DDR2-Speicher liegen.

2.2.1 Test mit AMD-Prozessor

Das AMD-Testsystem besteht aus folgenden Komponenten:

CPU: AMD Phenom II X3 720 (2,8 GHz)
Mainboards (beide AMD 790FX Chipsatz):
- Sockel AM2+ : ASUS M4A79 Deluxe
- Sockel AM3 : ASUS M4A79T Deluxe
RAM:
- 2x 1 GByte A-DATA DDR2-1066 @ 1066-5-7-7-24-2T, 2,2 V
- 2x 1 GByte takeMS DDR3-1333 @ 1333-9-9-9-25-1T, 1,64 V

Für den Benchmark-Vergleich wird in diesem Fall PCMark-Vantage herangezogen. In diesem Test werden folgende Anwendungsszenarien für einen PC praxisnah durchlaufen:

Arbeitsspeicher-Suite-Test
TV-und-Film-Suite-Test
Spiele-Suite-Test
Musik-Suite-Test
Kommunikations-Suite-Test
Produktivitäts-Suite-Test

Im Gesamtergebnis ist zu erkennen, dass in diesem Testszenario der DDR3-Speicher keinen Vorteil gegenüber dem DDR2-Speicher hat. Insgesamt erreicht er sogar weniger Punkte als der DDR2-Speicher.

PCMark Vantage^[14]

2.2.2 Test mit Intel-Prozessor

CPU: Intel Core 2 Extreme QX6800
Mainboard: Gigabyte P35C-DS3R
Speicher I (DDR3) Corsair DDR3-1066 (CL7.0-7-7-21)
Speicher II (DDR2) Aeneon X-Tune DDR2-1066 (CL5.0-5-5-12)

PCMark 05, P35-FSB 1066^[15]

PCMark 05, P35-FSB 1333^[15]

Auch beim Intel-Prozessor und einem Mainboard mit P35 Chipsatz zeigen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen dem DDR2 und dem DDR3-Speicher. Die Unterschiede sind so gering, dass man sie beim normalen Arbeiten nicht merken würde.

2.3 Persistente Speicher

2.3.1 Magnetische Datenträger

2.3.1.1 Magnetstreifenkarten

Magnetstreifenkarten sind Datenträger, die aus Vollplastik, oder mehreren Kunstoffschichten bestehen. Sie haben eine Standardgröße von 85,6 x 54,0 x 0,76 mm. Auf der Rückseite der Karte ist ein 12,7 mm breiter Magnetstreifen eingelassen, der in 3 Spuren aufgeteilt ist, die bit- und byteseriell beschrieben werden. Spur 1 und 3 sind für alphanumerische Daten vorgesehen und haben eine Speicherkapazität von insgesamt 592 Bit. Spur 2 kann numerische Daten speichern und besitzt eine Kapazität von bis zu 210 Bit. Die 3 Spuren sind voneinander unabhängig. Im normalen Betrieb werden die Spuren 1 und 2 nur zum Lesen und die Spur 3 zum Schreiben verwendet.
Insgesamt beträgt die Speicherkapazität 1394 Bit, das sind bis zu 278 Zeichen bei Verwendung eines 4-Bit Codes (unter Berücksichtigung von einem Prüfbit pro Zeichen).^[16]

Technische Daten Magnetstreifenkarten
Spur Nr.	Datenkapazität (max.)				Aufzeichnungsdichte (Bits/mm)
Spur Nr.	Bits	4-Bit-Zeichen	6-Bit-Zeichen	7-Bit-Zeichen	Aufzeichnungsdichte (Bits/mm)
1	592	118	84	74	8,3
2	210	42	30	26	3,0
3	592	118	84	74	8,3

Tabelle 2: Technische Daten Magnetstreifenkarten

Vorteile:^[16]

Klein und leicht zu transportieren
Erleichterung des bargeldlosen Zahlungsverkehrs
visuelle und maschinelle Lesbarkeit
Vertraulichkeit gespeicherter Daten durch Chiffrierung
Datenerfassung an wechselnden Orten

Nachteile:^[16]

Hoher Entwicklungsaufwand des Datenerfassungssystems
Hohe Gerätekosten für Präge- und Codiermaschinen, sowie Kartenleser und Tastaturen
keine wirtschaftlich vertretbare Anwendung bei nur wenigen Karteninhabern
geringe Speicherkapazität der einzelnen Karte. Dadurch ist es nur begrenzt möglich, neben den Stammdaten Bewegungsdaten zu erfassen.

2.3.1.2 Magnetbänder

Magnetbänder sind dünne Polyesterbänder, die auf einer Seite mit einer magnetischen Schicht versehen sind. Auf dieser Schicht werden die Informationen mit Hilfe eines Magnetkopfes gespeichert.

Für die Aufzeichnung existieren 2 Verfahren:^[17]

Bei der Längsspuraufzeichnung wird das Band gerade über den Aufnahmekopf geführt und die Daten werden in Längsrichtung des Bandes geschrieben. Das Schreiben erfolgt in mehreren Durchläufen, in denen das Band die Laufrichtung mit jedem Durchlauf ändert, so dass die Daten serpentinenartig geschrieben werden.
Bei der Schrägspuraufzeichnung läuft das Band, ähnlich wie in einem Videorekorder, in einem definierten Winkel an dem Aufnahmekopf vorbei. Der Aufnahmekopf rotiert dabei und schreibt Millionen kurzer Spuren auf das Band. Dabei wird die volle Länge und Breite des Bandes genutzt und die Aufnahmedichte ist bei diesem Verfahren sehr hoch.

Magnetbänder werden vorzugsweise für die unternehmensweite Datensicherung und die Langzeitarchivierung von Daten verwendet.

LTO Medium, Quelle: Tom's Hardware [49]

Übersicht aktueller und geplanter Magnetbandtypen
Laufwerkstyp	max. Kapazität nativ	maximale Transferrate	Kosten / Einheit	Kosten / GB	Kosten / Laufwerk	erhältlich
AIT-4	200 GB	24 MB/s	~ € 45	~ € 0,225	~ € 1000	x
AIT-5	400 GB	24 MB/s	~ € 45	~ € 0,113	~ € 1300	x
AIT-6	800 GB	96 MB/s	n.a.	n.a.	n.a.	-
DLT-V4	160 GB	10 MB/s	~ € 30	~ € 0,188	~ € 550	x
DLT-S4	800 GB	60 MB/s	~ € 70	~ € 0,088	~ € 2300	x
SDLT 320	160 GB	18 MB/s	~ € 35	~ € 0,219	~ € 2200	x
SDLT 600	300 GB	36 MB/s	~ € 60	~ € 0,200	~ € 2200	x
LTO-1	200 GB	40 MB/s	~ € 25	~ € 0,125	~ € 1000	x
LTO-2	400 GB	80 MB/s	~ € 25	~ € 0,063	~ € 850	x
LTO-3	800 GB	160 MB/s	~ € 25	~ € 0,031	~ € 1200	x
LTO-4	1,6 TB	240 MB/s	~ € 45	~ € 0,028	~ € 1700	x
LTO-5	3,2 TB	360 MB/s	n.a.	n.a.	n.a.	-
LTO-6	6,4 TB	540 MB/s	n.a.	n.a.	n.a.	-

Tabelle 3: Übersicht aktueller und geplanter Magnetbandtypen ^[18]

Vorteile:^[19]

Zuverlässiges Speichermedium
hohe Schreib-/Leseleistung im Datenstrommodus
lange Haltbarkeit
Wiederverwendbarkeit

Nachteile:^[19]

Lange Zugriffszeiten auf gespeicherte Daten
Empfindlichkeit gegen Staub, Feuchtigkeit, Wärme und magnetische Einflüsse
Datensätze lassen sich nur durch erneute Aufzeichnung sortieren

2.3.1.3 Disketten

Disketten sind Wechseldatenträger, die aus einem Gehäuse und einer runden Kunststoffscheibe bestehen. Die Kunststoffscheibe ist auf beiden Seiten mit einer magnetisierbaren Schicht versehen, die mit Hilfe eines Schreib-/Lesekopfes magnetisiert und entmagnetisiert wird. Die Daten werden in konzentrischen Kreisspuren auf den Träger geschrieben. Dabei dreht sich die Kunststoffscheibe über dem Schreib-/Lesekopf. Die Diskette wurde Mitte der 70er Jahre eingeführt. Zu Anfang waren 8-Zoll-Disketten erhältlich, die dann von den 5,25-Zoll-Disketten und später von den 3,5-Zoll-Disketten verdrängt wurden. Letztere bieten die höchste Speicherkapazität von bis zu 2,88 MB (Extra High Density). Am meisten durchgesetzt haben sich die Disketten mit 1,44 MB (High Density). Der Vorteil der 3,5-Zoll-Disketten ist das, im Vergleich zur 5,25-Zoll-Diskette, robuste Gehäuse und die Speicherkapazität, die das Doppelte einer 5,25-Zoll-Diskette beträgt, trotz kleinerer Baugröße.
Heutzutage werden Diskettenlaufwerke fast nicht mehr in neuen PCs verbaut und die Verbreitung hat in den Industriestaaten seit Anfang 2000 stetig abgenommen. Für die heutigen Datenvolumen sind Disketten nicht mehr ausreichend und wurden durch andere Medien, wie z.B. USB-Speichersticks, verdrängt.^[20]

Vorteile:^[20]

Direkter Zugriff auf die Daten, ohne besondere Software
Einfache Handhabung
Wiederverwendbarkeit
Günstiger Preis von Laufwerk und Datenträger

Nachteile:^[20]

Zu geringe Kapazität für heutige Anwendungen
Empfindlich gegenüber Magnetfeldern, Verschmutzungen und Knicken
Fehleranfälliger und langsamer als andere Wechselspeichermedien^[21]

Technische Daten Disketten
Format	Spuren	Sektoren/Spur	Datenkapazität (max.)	Datenübertragungsrate (max.)
3,5" DS/DD	80	9	720 KB	31,25 KB/s
3,5" DS/HD	80	18	1,44 MB	62,5 KB/s
3,5" DS/ED	80	36	2,88 MB	125 KB/s

Tabelle 4: Technische Daten Disketten^[22]

2.3.1.4 Magnetplatten (Festplatten)

Festplatten sind derzeit die gebräuchlichsten Massenspeicher für Rechner aller Art. Sie werden in Servern, Dektop-PCs, sowie Notebooks und Netbooks verwendet. Die Daten werden auf einer oder mehreren Platten gespeichert, die aus Aluminium oder Glassubstrat bestehen und auf beiden Seiten mit einer magnetisierbaren Schicht überzogen sind. Die Platten, die sich in einem hermetisch geschlossenen und mit Edelgas gefülltem Gehäuse befinden, sind übereinander auf einer Achse gelagert und werden als Plattenstapel bezeichnet. Sie drehen sich mit 5.400 U/min bei herkömmlichen Festplatten für Arbeitsplatzrechner und bis zu 15.000 U/min bei Hochleistungs-Server-Festplatten. Je geringer die Drehzahl ist, desto länger dauert auch der Zugriff auf zufällig ausgewählte Sektoren. Einige Energiesparplatten benötigen bis zu 15 ms, bis der Kopf positioniert ist. Schnelle Festplatten mit 7200 U/Min sind im Vergleich doppelt so schnell. ^[23] ^[24]

Die Information wird bit- und byteseriell auf konzentrischen Spuren aufgezeichnet, welche wiederum in Sektoren aufgeteilt sind. Die Anzahl der Spuren und Sektoren variiert je nach Art und Hersteller der Festplatte. Die kleinste adressierbare Einheit stellt der Sektor dar, der üblicherweise 512 Byte bis einige KB groß ist. Geschrieben und gelesen werden die Daten mit Hilfe von mehreren Schreib-/Leseköpfen (Zugriffskamm). Diese Köpfe schweben auf einem Luftpolster in geringem Abstand über der Platte. Die typische Flughöhe der Köpfe beträgt 15-25 nm. Da jeder Punkt auf der Platte direkt angesteuert werden kann, können Informationen sehr schnell gefunden und gelesen werden. ^[23]

Die erste Festplatte IBM350 hatte eine Größe von 14 Zoll. Danach kamen Größen von 8 Zoll und 5,25 Zoll auf den Markt, die mittlerweile nicht mehr gebaut werden. Die derzeit erhältlichen Festplatten haben eine Größe von 3,5 Zoll, 2,5 Zoll und 1,8 Zoll.^[25] Die 3,5-Zoll-Festplatten der neuesten Generation besitzen eine Kapazität von 500 GB, statt bislang höchstens 375 GByte, pro Scheibe. Western Digital verbaut derzeit als einziger Hersteller von diesen Platten 4 Stück übereinander, so dass das Laufwerk eine Kapazität von 2 TB besitzt.^[24]

Die schnellsten Festplatten, die am Markt für Desktop-PCs erhältlich sind, erreichen eine sequentielle Transferrate von bis zu 130 MByte/s. Bei Notebook-Festplatten schreitet die Erhöhung der Speicherdichte in kleineren Schritten voran, als im letzten Jahr. Der maximale Speicherplatz pro 2,5-Zoll-Magnetplatte liegt derzeit bei 250 MB und bei 125 MB bei 1,8-Zoll-Platten. Mit den heute verwendeten Techniken wie Perpendicular Magnetic Recording (PMR) mit Giant Magnetoresistance- (GMR) und Tunnel Magneto Resistance (TMR)-Köpfen wird es immer schwieriger, die dicht gepackten Daten zu lesen. Nachfolgetechniken wie Thermally- oder Heat-Assisted Magnetic Recording (TAMR/HAMR) sind derzeit noch nicht marktreif.^[24] Vor vier Jahren prognostizierte Seagate, dass durch den Einsatz von HAMR Datendichten von 50 TBit pro Quadratzoll möglich wäre. Hitachi hielt hingegen eine Datendichte von 100 TBit pro Quadratzoll für möglich.^[26]

1,8-Zoll-Festplatten, die hauptsächlich für den Einsatz in Subnotebooks konzipiert sind, werden derzeit nur von Samsung und Toshiba angeboten. Am Markt erhältlich sind Größen bis zu 250 GB.^[24]

Durschschnittliche Datentransferrate^[27]

Kapazität aktueller Festplatten im Vergleich^[27]

Durchschnittliche Zugriffszeiten^[27]

2.3.2 Leistungsvergleich

Leistungsvergleich Magnetische Datenträger
Medium	max. Kapazität	max. Transferrate	mittlere Zugriffszeit	Kosten Laufwerk	Kosten Datenträger	Transpotierbarkeit
Magnetstreifenkarte	170 Bytes	n.a.	1 s	sehr günstig	sehr günstig	sehr gut
Magnetband	1,6 TB	240 MB/s	25 s	sehr teuer	günstig	gut
Standarddiskette	1,44 MB	125 KB/s	100 ms	günstig	sehr günstig	gut
Festplatte	2 TB	103 MB/s	8 ms	günstig	eingebaut	mittel

Tabelle 5: Leistungsvergleich Magnetische Datenspeicher^[28]

2.3.3 (Magneto-)optische Datenträger

2.3.3.1 CD (Compact Disc)

Die Compact Disc gehört zu den optisch beschreibbaren Datenträgern. Sie wurde 1982^[29] als CD-DA (Compact Disc Digital Audio) standardisiert und sollte bei ihrer Einführung als Vertriebsmedium für Musik die analoge LP (Langspielplatte) ersetzen. Bei ihrer Markteinführung waren nur gepresste CD-ROMs (Compact Disc Read Only Memory) verfügbar. Es handelt sich um einen optischen Speicher, weil die Informationen mit physikalisch optischer Technologie (Laserstrahl) ausgelesen und heute auch gespeichert werden. Der Laserstrahl, der dabei zum Einsatz kommt, hat eine Wellenlänge von 780 nm^[30] und liegt damit im Infrarotbereich. Die massenhafte Verbreitung als Datenspeicher begann 1996 mit der Verfügbarkeit der entsprechenden Schreiblaufwerke (CD-Brenner) und Medien (CD-Rohlinge). Für die Datenspeicherung in der EDV sind vor allem zwei Ausprägungen relevant, obwohl noch weitere verfügbar sind, wie z. B. Photo-CD, Video-CD, CD-I, CD-MO u. a. Erstens als CD-R, als einmal beschreibbares, sogenanntes WORM-Medium (Write Once Read Many). Außerdem ist die CD-RW (Read/Write) verbreitet, die nachdem sie beschrieben wurde, auch wieder gelöscht werden kann. Die Schreib-/Lesegeschwindigkeit wird häufig in x-fach (z.B. 48-fach) angegeben. Dabei entspricht 1-fach der Datenübertragungsrate der Audio-CD, die mit 150 KB/s vorgegeben ist.

Alle CD-Formate und auch nachfolgende optische Speicherformate, bis hin zur Blu-ray-Disc sind aus Kompatibilitätsgründen einheitlich 12 cm im Durchmesser. Bei den Schreib-/Lesegeräten sind CD-ROM-Geräte inzwischen fast gänzlich aus dem Handel verschwunden. Durch die Abwärtskompatibilität von DVD-Geräten werden diese auch zum Erstellen von CD-ROM eingesetzt.

Die Hersteller legen bei der Einführung neuer Technologien für optische Datenspeicher allgemein großen Wert auf Abwärtskompatibilität. Es sind Geräte der neuesten Generation verfügbar, die ebenfalls auch noch in der Lage sind CDs und DVDs zu lesen und zu beschreiben. Die Laufwerke enthalten dann jeweils mehrere optische Systeme mit unterschiedlichen Lasereinheiten.

2.3.3.1.1 CD-R (Compact Disc Recordable)

Die Information wird durch mikroskopisch kleine Vertiefungen, sogenannte Pits in die Speicherschicht eingebrannt. Die Stellen an denen nichts eingebrannt wurde, heißen entsprechend Lands. Weitere Einzelheiten können der folgenden Abbildung entnommen werden:

Speichervertiefungen auf einer CD^[31]

Anders als bei Disketten oder Festplatten erfolgt die Aufzeichnung nicht konzentrisch, sondern spriralförmig. Die aus Pits und Lands bestehende Spur ist in gleich große Sektoren aufgeteilt. Daher kann eine CD am äußeren Rand mehr Informationen speichern als innen. Auf einem Kunstoffträger ist eine fotoempfindliche Schicht aufgebracht, in die beim Schreiben die jeweiligen Bitmuster eingebrannt werden. Der Schreibvorgang beginnt innen und erfolgt dann durchgängig spiralförmig bis in die Außenbereiche.^[32]
Sollen Daten in mehreren Sitzungen (Sessions) geschrieben werden, so ist dies mit aktuellen Geräten möglich, jedoch geht dadurch Speicherplatz verloren, da für jede Session ein weiteres Inhaltsverzeichnis angelegt werden muss.

2.3.3.1.2 CD-RW Compact Disc Rewriteable)

Bei einer CD-RW lassen sich die auf ihr gespeicherten Daten im Gegensatz zu einer CD-R wieder löschen. Das Löschen ist allerdings nicht auf Dateiebene möglich, sondern es kann nur das gesamte Medium, ähnlich dem Formatieren einer Festplatte wieder zum Beschreiben freigegeben werden. Die Hersteller geben dabei eine max. Anzahl von Wiederbeschreibungen von 1.000 Mal an. In der Praxis werden diese Werte allerdings selten erreicht. Bei der CD-RW werden die Datenmuster nicht in die Scheibe eingebrannt, sondern eine Metalllegierung ändert ihre physikalischen Eigenschaften mittels dualer Phasenwechseltechnik. Dabei nutzen die Hersteller die Eigenschaft, dass einige Stoffe bei Zimmertemperatur zwei verschieden Zustände annehmen können. Je nach Temperatur nimmt der Werkstoff einen besser reflektierende kristallinen Zustand an, oder einen amorphen Zustand, der weniger stark reflektiert. Die unterschiedlichen Zustände werden mit unterschiedlichen Energien und damit unterschiedliche Temperaturen am Werkstoff bestimmt. Das Auslesen erfolgt mit einer dritten Laser-Stärke, die der zum Lesen von herkömmlichen CD-ROMs entspricht.^[33]

Vorteile:^[34]

Medien und Laufwerke sehr preisgünstig
Ausgereifte und erprobte Technik
Durch Abwärtskompatibilität der Laufwerke weiter nutzbar
Weltweit standardisiert und verbreitet

Nachteile:

Speicherplatz nicht mehr zeitgemäß
Geräuschemission durch hohe Drehzahl
Gefahr von schlechter Qualität wenn Medium und Laufwerk schlecht abgestimmt sind.

Technische Daten Compact Discs
Art	Kapazität (GB)	Mittlere Zugriffszeit (ms)	Max. Lesegeschw. (MB/s)¹	Max. Schreibgeschw. (min)²	Wieder- beschreibar	Preis/ Einheit (€)	Preis/GB (€)	Preis/ Laufwerk (€)³
CD-R	0,7⁴	~ 100	5	~ 3:30	nein	~ 0,30	~ 0,43	~ 40
CD-RW	0,7	~ 100	5	~ 4:15⁵	~ 1000-mal	~ 1,30	~ 1,85	~ 40
¹Rate wenn voll beschriebenes Medium eingelesen wird. ²Zeit wenn Medium voll beschrieben wird. ³CD-Brenner sind nicht mehr erhältlich. Die Funktion wird von DVD-Brennern übernommen. Preis für DVD-Brenner angegeben. ⁴Die Standardkapazität beträgt 0,7 GB. Es gibt auch nicht standardkonforme Medien mit mehr Inhalt. ⁵Gemessen mit 24-fach Rohling.

Tabelle 6: Technische Daten Compact Discs^[35]

2.3.3.2 DVD (Digital Versatile Disc)

Die DVD wurde 1995 durch einen Zusammenschluss von Herstellern standardisiert. Ähnlich wie die CD die LP ablösen sollte, wurde die DVD entwickelt um die analoge VHS-Kassette zu ersetzen und Video-Filme in verlustfreier digitaler Qualität sowie in Mehrkanalton anbieten zu können.^[36]
Daneben dient die DVD ebenfalls als Datenspeicher in der EDV. Die größte Innovation bei der Einführung der DVD war die Möglichkeit, mehrschichtige (dual-layer) und doppelseitige (double-sided) Ausführungen herzustellen. Der Durchmesser einer Standard-DVD beträgt ebenfalls 12 cm. Jedoch ist ihre maximale Speichermöglichkeit deutlich erhöht worden. Sie liegt bei 4,7 GB für eine einschichtige und einseitige DVD und reicht bis 17,08 GB bei Verwendung von zwei Lagen und zwei Seiten. Dies wurde möglich durch die Verwendung einer anderen Art von Laser-Element mit einer Wellenlänge im roten sichtbaren Bereich von 625 nm - 650 nm.^[37]
Dadurch konnte die Spur- und Pitdichte erheblich erhöht werden. Durch einen variabel fokossierbaren Laser ist es möglich, die zweite, tiefer liegende Schicht abzutasten.^[38] Die Schreib-/Lesegeschwindigkeit von DVD-Laufwerken wird ähnlich wie bei CDs in x-fach angegeben. Dies ist jedoch nicht mit den CD-Raten vergleichbar. 1-fach DVD-Geschwindigkeit bedeutet eine Datenrate von 1,385 MB/s und damit bereits ca. 9-fache CD-Geschwindigkeit. Gleichzeitig stellt dies die maximale Datenrate dar, die bei einer Video-DVD maximal übertragen werden kann.

2.3.3.2.1 DVD(+/-R) (DVD-Recordable)

Bei der Markteinführung von beschreibbaren DVD-Medien ergab sich ein Formatstreit. Es entstanden dabei zwei Lager, von denen jedes sein eigenes DVD-Format propagierte. Das eine Format heißt DVD-R und das andere DVD+R. Die Formate unterscheiden sich im Wesentlichen in der Kopierschutztechnologie, sind sich ansonsten sehr ähnlich, aber dennoch inkompatibel. Da die Käufer mit Kaufzurückhaltung reagierten, aus Angst auf das falsche Pferd zu setzen, antworteten die Hersteller mit Multiformatlaufwerken, die in der Lage sind, beide Formate zu beschreiben. Heute existieren eigentlich nur noch solche Multiformatlaufwerke.

2.3.3.2.2 DVD(+/-RW) (DVD-Rewriteable)

Bei den wieder beschreibbaren bzw. löschbaren DVD-Formaten gibt es ebenfalls einen Wettbewerb, da beide Lager auch eigene Produkte anbieten. Technisch unterscheiden sich die Formate wenig vom Vorgänger der CD-RW. Es wird ebenfalls mit dualer Phasenwechseltechnik gearbeitet. Ihre Kapazität beträgt genau wie die DVD-R 4,7 GB. wobei mehrlagige Varianten dieser Art von DVD-Medien allerdings nicht existieren. Die Hersteller setzen für eine DVD-RW eine Rate für mögliche Wiederbeschreibbarkeit von 1.000 Mal und für eine Haltbarkeit der Medien einen Zeitraum von 25 - 100 Jahren an.^[39]

2.3.3.2.3 DVD-RAM (Random Access Memory)

Die DVD-RAM ist unter den DVD-Formaten eigentlich diejenige, welche für die Datenspeicherung am besten geeignet ist. Dennoch führt sie in Europa eher ein Schattendasein. In Asien ist sie jedoch weit verbreitet. Auf einer heute gängigen DVD-RAM lassen sich 4,7 GB Daten speichern. Die Zugriffszeit beträgt 150 ms. Es sind auch zweiseitige Exemplare verfügbar. Diese speichern entsprechend 9,4 GB. Im Gegensatz zu den anderen DVD-Formaten benötigt man für die DVD-RAM keine Brennsoftware. Eine DVD-RAM muss vor dem Gebrauch formatiert werden. Es ist möglich, einzelne Dateien ähnlich wie bei einer Festplatte zu löschen. Eine DVD-RAM kann laut Herstellerangaben über 100.000-mal wieder beschrieben werden und soll eine Haltbarkeit von 25 - 100 Jahren erreichen. Neben den normalen Versionen, die wie CDs und DVDs in Plastikschutzhüllen (Jewel-Case) vertrieben werden, existieren Varianten die in Schutzhüllen verarbeitet werden können (Caddy bzw. Cartridge). Im Betrieb verbleiben diese DVD-RAMs in ihrer Schutzhülle und sind damit besonders gut vor äußeren Einflüssen wie Schmutz, Fingerabdrücken, Sonneneinstrahlung usw. geschützt. Damit sind sie besonders gut für Datensicherung geeignet. Allerdings benötigt man, um diese DVD-RAMs beschreiben zu können, auch besondere Laufwerke, die geeignet sind, die Medien mit Schutzhülle zu verarbeiten. Auf den nachfolgenden beiden Abbildungen ist zum einen eine DVD-RAM im Caddy und die Unterseite einer DVD-RAM in Nahaufnahme zu sehen. Man erkennt deutlich die Sektorierung, die sie bereits rein äußerlich von den anderen DVD-Formaten unterscheidet:

DVD-RAM in einem Caddy^[40]

DVD-RAM Unterseite^[41]

Diese Sektorierung sorgt unter anderem dafür, dass die DVD-RAM unter den DVD-Formaten die größte Datensicherheit besitzt. Ein weiterer Grund ist, dass das DVD-RAM-Laufwerk eine Schreibkontrolle (Verify) auf Hardwarebene besitzt, die sich auch nicht abschalten lässt. Dadurch halbiert sich allerdings die Schreibgeschwindigkeit zu Gunsten der Datensicherheit. Dabei wird jeder Bereich direkt nachdem er geschrieben wurde, direkt wieder eingelesen und auf Korrektheit überprüft. Die DVD-RAM besitzt außerdem ein Defektmanagement, bei dem defekte Segmente erkannt, markiert und durch Ersatzsegemente belegt werden können. Viele der heute erhältichen DVD-Brenner sind auch in der Lage DVD-RAM Medien (ohne Cartridge) zu verarbeiten.

Vorteile DVD-RAM gegenüber Standard-DVD-Formaten:

Einzelne Dateien löschbar, kein Brennprogramm nötig
Höhere Haltbarkeit als DVD(+/-)RW
Defektmanagement und Verifizierung der Daten nach dem Schreiben
Gut zur Datensicherung geeignet

Nachteile DVD-RAM gegenüber Standard-DVD-Formaten:

Medien sind wesentlich teurer
Geringere Verbreitung, schlechter für Datenaustausch geeignet
Deutlich geringere Schreibgeschwindigkeit

Technische Daten DVD-Formate
Art	Kapazität (GB)	Mittlere Zugriffszeit (ms)	max. Lesegeschw. (MB/s)	max. Schreibgeschw. (min)	Wieder- beschreibbar	Preis/ Einheit (€)	Preis/GB (€)	Preis/ Laufwerk (€)
DVD(+/-)R	4,7	~ 120	~ 12	~ 5:30	nein	~ 0,50	~ 0,10	~ 40
DVD(+/-)RW	4,7	~ 120	~ 10	~ 8:00	~ 1000-mal	~ 1,50	~ 0,32	~ 40
DVD(+/-)R DL	8,5	~ 120	~ 10	~ 18:00	nein	~ 2,00	~ 0,25	~ 40
DVD-RAM Jewel Case	4,7	~ 150	~ 6	~ 20:00¹	100.000 (10.000)²	~ 2,3	~ 0,5	~ 40
DVD-RAM Cartridge	4,7	~ 150	~ 6	~ 20:00¹	100.000 (10.000)²	~ 4,5	~ 1	~ 150
Die Werte sind über mehrere Geräte gemittelt. Die Preise sind Anhaltswerte für Markenrohlinge und -geräte. ¹Zeit für das Schreiben von 1 GB Daten und 500 Dateien. ²Für Medien mit 5-facher Schreibgeschwindigkeit garantieren die Hersteller nur noch 10.000 Löschzyklen.

Tabelle 7: Technische Daten DVD-Formate^[42]

2.3.3.3 Blu-Ray-Disc (BD) und HD-DVD

Die Einführung dieser beiden Speichermedien wurde stark durch die Filmindustrie forciert, um den Konsumenten Hollywood-Filme in hochauflösender Qualität nahezubringen. Ähnlich wie zuvor bei der DVD(+/-)R zeichnete sich ein Formatstreit zwischen zwei Lagern ab. Das eine Lager propagierte Format HD-DVD, das andere Lager die Blu-Ray Disc. Seit 2008 ist dieser Formatstreit beigelegt, indem man sich auf das Blu-Ray-Format geeinigt hat. Damit ist absehbar, dass das HD-DVD-Format zukünftig keine große Rolle als Datenspeicher mehr spielen wird. Daher wird das HD-DVD-Format von den weiteren Betrachtungen ausgeschlossen. Die nicht korrekte Schreibweise hat vermutlich den Grund, dass die entwickelnden Unternehmen das Format markenrechtlich schützen lassen konnten.

Der Name der Blu-ray-Disc ist ursächlich darauf zurückzuführen, dass bei dieser Technologie ein blau-violetter Laserstrahl zur Anwendung kommt, dessen Wellenlänge nur 405 nm beträgt. Die 1-fache Datenrate für Blu-ray Laufwerke beträgt 4,5 MB/s und somit ca. daas 4-fache der DVD-Geschwindigkeit. Die Datenrate für Video-Blu-ray-Discs ist somit auf diesen Maximalwert begrenzt. BD-Brenner für Computer unterstützen auch höhere Geschwindigkeiten. Durch die Verwendung des blau-violetten Lasers konnte die Datendichte gegenüber der DVD noch einmal erheblich erhöht werden. Auf einer einlagigen BD lassen sich 25 GB an Daten Speichern. Es sind auch doppelschichtige Scheiben erhältlich, deren Fassungsvermögen 50 GB (Double Layer) beträgt. Ähnlich wie bei der DVD und der CD sind auch von der Blu-ray-Disc wieder beschreibbare Medien (BD-RE) erhältlich, die ebenfalls die Phasenwechseltechnik verwenden. Spätere Ausbaustufen der BD-R sollen einmal bis zu 16 Lagen unterstützen mit einer Speicherkapazität von 400 GB. Die Datenschicht liegt nur 0,1 mm unterhalb der Scheibenunterseite, so dass ursprünglich geplant war, die Medien nur in einer Schutzhülle (Cartridge), siehe DVD-RAM) zu vertreiben. Heute sind die aktuellen Scheiben mit einer Schutzschicht versehen, die sie vor Kratzern schützen soll.

Technische Daten Blu-ray-Disc-Formate
Art	Kapazität (GB)	Mittlere Zugriffszeit (ms)	max. Lesegeschw. (MB/s)	max. Schreibgeschw. (min)	Wieder- beschreibbar	Preis/ Einheit (€)	Preis/GB (€)	Preis/ Laufwerk (€)
BD-R	25	~ 270	~ 8	~ 47 (2-x)	nein	~ 7	~ 0,30	~ 200
BD-R DL	50	n.a.	n.a.	n.a.	nein	~ 12	~ 0,25	~ 200
BD-RE	25	n.a.	n.a.	~ 47 (2-x)	~ 1000-mal	~ 8	~ 0,32	~ 200
Die Preise sind Anhaltswerte für Markenrohlinge und -geräte.

Tabelle 8: Technische Daten Blu-ray-Disc-Formate^[43]

2.3.3.4 MO-Disc

Magneto-optische Speicherplatten arbeiten anders als z.B. CD-RWs nicht nach dem Phasenwechselverfahren, sondern unter Ausnutzung des Kerr-Effektes. Er besagt, dass bestimmte Materialien unter großer Hitze und unter Einfluss von starken Magnetfeldern ihre magnetische Drehrichtung ändern. Beim Schreiben wird ein Magnetfeld angelegt und mit Hilfe eines starken Lasers in den erwärmten Bereichen die Polarisationsrichtung geändert. Zum Auslesen der Datenbereiche kommt ein schwächerer Laserstrahl zum Einsatz. Es existieren sowohl WORM als auch wieder beschreibbare Medien, bei denen der Prozess reversibel ist, so dass diese magneto-optischen Speicher auch wieder gelöscht werden können.

Magneto-optische Speicher gelten als sehr sicheres Aufzeichnungsverfahren, da die Speicherplatten sowohl unempfindlich gegen magnetische Einflüsse, als auch gegen Lichteinflüsse sind. Um Daten auf der Speicherplatte zu verändern, müssen beide Einflüsse gleichzeitig wirken. Somit werden magneto-optische Datenträger gern zur professionellen Datensicherung eingesetzt. Zusätzlich sind die Medien durch eine Cartridge geschützt.

Eine Ausprägung der magneto-optischen Speicherplatten ist die MO-Disc (Magneto-Optical Disc). Die MO-Disc ist verfügbar in 3,5“ und 5,25“ Ausführung. Die 3,5“ Variante speichert bis zu 2,3 GB und die 5,25-Zoll-Ausführung bis zu 9,1 GB.

Technische Daten MO-Disc
Art	Kapazität (GB)	Mittlere Zugriffszeit (ms)	max. Lesegeschw. (MB/s)	max. Schreibgeschw. (min)	Wieder- beschreibbar	Preis/ Einheit (€)	Preis/GB (€)	Preis/ Laufwerk (€)
MO-Disc (5,25 Zoll) WORM	2,3	~ 60	~ 5	16:20¹	nein	~ 19	~ 8,30	~ 599²
¹Zeit für das Schreiben von 500 MB Daten. ²Preis von 2004 zusammen mit Software Arcasys light.

Tabelle 9: Technische Daten MO-Disc^[44]

2.3.4 Leistungsvergleich

Leistungsvergleich (Magneto)-optische Datenspeicher
Medium	max. Kapazität (GB)¹	Geschw. Lesen/Schreiben	Haltbarkeit (Archivierung)	Preis Datenträger	Preis Laufwerk	Transportierbarkeit	Schutz vor äußeren Einflüssen
CD-R	0,7	schnell	gut	günstig	sehr günstig	gut	schlecht
DVD-R	4,7	schnell	gut	sehr günstig	sehr günstig	gut	schlecht
DVD-RAM²	4,7	mittel	sehr gut	mittel	sehr günstig (mittel)	gut (sehr gut)	schlecht (sehr gut)
MO-Disc	9,1	mittel	sehr gut	teuer	teuer	sehr gut	sehr gut
BD-R	25	mittel	gut	günstig	mittel	gut	schlecht
¹Doppelseitige und mehrlagige Medien bleiben hier unberücksichtigt. ²Die Bewertungen in Klammern gelten für DVD-RAM Medien die in Cartriges geschützt sind.

Tabelle 10: Leistungsvergleich (Magneto-)optische Datenträger

2.3.5 Elektronische Datenträger

2.3.5.1 Flash-Speicherkarten

Flash-Speicher besitzt, ähnlich wie RAM-Speicher, keine beweglichen Teile. Dennoch behält er seine Daten, auch ohne das die Speicherzellen ständig mit Energie versorgt werden. Der Name leitet sich davon ab, dass in den Toshiba-Laboratorien, wo der Speicher erfunden wurde, ein Mitarbeiter beim Löschvorgang an das Blenden eines Fotoblitzes erinnert wurde. Im Gegensatz zu gängigen magnetischen oder optischen Speichertechniken sind aber keine beweglichen Teile nötig. Damit ist der Flash-Speicher unempfindlich gegen mechanische Beanspruchung. "Wie fast alle Halbleiterbauelemente besteht auch eine Flash-Zelle aus einer geschickten Anordnung unterschiedlich dotierter Siliziumbereiche. Ein solcher Bereich wird mit Atomen gespickt (dotiert), die mehr oder weniger freie Valenzelektronen mitbringen, als das Trägermaterial (Substrat). An den Grenzen solcher Gebiete treten dann Halbleitereffekte auf, die man sich zunutze macht, um bestimmte Schaltungselemente wie Dioden (Einbahnstraßen für Elektronen) oder Transistoren (Schalter) zu realisieren."^[45]

Der größte Nachteil von Flash-Speicher besteht darin, dass sich die Speicherzellen nicht beliebig oft löschen lassen. Es treten im Laufe der Zeit Alterungserscheinungen auf. Die entsprechende Speicherzelle steht dann nicht mehr für Speichervorgänge zur Verfügung. Die Hersteller garantieren bei den heute üblichen NAND-Speichern (spezielle Art der Verschaltung) 100.000 Löschzyklen, rechnen aber durchschnittlich mit dem 10-fachen. Damit ergibt sich die Notwendigkeit für ein Defektmanagement, welches Daten aus defekten Bereichen sichert, die Bereiche als defekt markiert und die Daten in Reservebereiche verschiebt. Außerdem werden Mechanismen benötigt, die die Schreibvorgänge statistisch zufällig über den gesamten Speicherbereich verteilen, um nicht bestimmte Bereiche (z. B. Dateitabellen) zu früh zu zerstören. Dies übernimmt i. d. R. für den Anwender und das Betriebssystem transparent der Controller bzw. die Laufwerkselektronik. Prinzipiell bedingt dauern Schreibvorgänge bei Flash-Speichern länger als Lesevorgänge.^[46]

Flash-Speicherkarten gibt es in großer Vielfalt in einer großen Bandbreite von Speichergrößen und Geschwindigkeiten. Verschiedene Hersteller von Mobiltelefonen, MP3-Playern, Digitalkameras usw. unterstützen dabei nur bestimmte Formate. Die meisten sind zueinander inkompatibel, gelegentlich gibt es aber Adapter. Im Folgenden sind die wichtigsten aktuellen Speicherkartenformate abgebildet:

Compact-Flash-Karte^[47]

Micro-SDHC-Karte^[47]

Memory-Stick^[47]

SDHC-Karte^[47]

Mini-SD-Karte^[47]

In der nachfolgenden Tabelle sind die Leistungsdaten einiger wichtiger Speicherkartenformate aufgeführt.

Technische Daten Flash-Speicherkarten
Art	Abmessungen (mm)	theor. max. Kapazität (GB)	erhältl. Kapazität (GB)	theor. Datenrate (MB/s)	tatsächl. Datenrate Lesen/Schreiben (MB/s)	Preis/Einheit (€)	Preis/GB (€)
Compact-Flash-Karte (CF I)	42,8x36,4x3,3	128	32	133	25/20	~ 70	~ 2,20
Multimedia Card (MMC)	24x32x1,4	128	4	52	~ 20/11	~ 20	~ 5
Secure Digital Memory Card (SD)	32x24x2,1	2	2	25	~ 17/6	~ 8	~ 4
SD High Capacity-Karte SDHC	32x24x2,1	32	32	25	~ 19/13	~ 120	~ 3,75
XD Picture Card (XD)	25x20x1,8	8	2	15	~ 8/5	~ 20	~ 10
Memory Stick Pro Duo (MS Pro Duo)	31x20,0x1,6	32	16	20	~ 10/3	~ 90	~ 5,50

Tabelle 11: Technische Daten Flash-Speicherkarten^[48] ^[49] ^[50]

2.3.5.2 USB-Memory-Sticks (USB-Sticks)

USB-Sticks verdanken ihren Erfolg der Verbindung von Flash-Speicher-Bausteinen mit einer standardisierten, weit verbreiteten Schnittstelle, der USB-Schnittstelle (Universal Serial Bus). Sie benötigen nur noch einen herstellerabhängigen Steuerchip und, anders als Flash-Speicherkarten, kein weiteres Lesegerät, um Daten zu schreiben oder auszulesen. Treibersoftware ist bei modernen, heute im Einsatz befindlichen Betriebssystemen ebenfalls nicht erforderlich, da das Betriebssystem bereits Standardtreiber mitliefert. Damit sind USB-Sticks in der Regel kurz nach dem Verbinden mit der USB- Schnittstelle des Rechners sofort einsatzbereit. USB-Speichersticks existieren sowohl in USB 1.1 und USB 2 Versionen. Die USB-Spezifikationen sehen Übertragungen in unterschiedlichen Geschwindigkeitsstufen vor:

USB-Low-Speed (1,5 Mbit/s)
USB-Full-Speed (12 Mbit/s)
USB-High-Speed (480 Mbit/s)
USB-Super-Speed (5 Gbit/s - USB-3, neueste Generation, Geräte sind noch nicht erhältlich)^[51]

USB-Sticks sind heute massenhaft mit einer Kapazität bis 128 GB erhältlich. Auch wenn es sich um High-Speed Geräte handelt, entstehen durch Protokolloverhead oder nicht optimal angebundene Controllerchips niedrigere Übertragungsraten von selten mehr als 30 MB/s. Dadurch kann die theoretisch mögliche Übertragungsrate nicht erreicht werden. Außerdem stellt die USB-Schnittstelle selbst einen Engpass dar, ohne den deutlich höhere Schreib- und Leseraten möglich wären. Seit kurzem sind erste Schnittstellen mit dem neuen USB-3-Standard erhältlich mit einer theoretischen Übertragungsrate von 5 GB/s und einer geplanten tatsächlichen Nettotransferrate von 300 MB/s und mehr.^[52] Es ist zu erwarten, dass damit in naher Zukunft USB-Speichersticks mit deutlich erhöhten Schreib-/Leseraten erhältlich sein werden. Bei der Differenzierung von USB-Sticks kommen vor allem die Kriterien Speichergröße, Schreib-/Leserate und Gehäusegröße zum Tragen. Bei der Auswahl ist darauf zu achten, dass die Hersteller gelegentlich Komponenten verwenden, die die Leistungsfähigkeit der USB-Sticks einschränken. Beispielhaft sind nachfolgend einige Modelle abgebildet:

USB-Stick 4 GB^[53]

USB-Stick 16 GB^[53]

USB-Stick 32 GB^[53]

Die Leistungsdaten einiger ausgewählter USB-Sticks können der folgenden Tabelle entnommen werden.

Technische Daten USB-Memory-Sticks
Bezeichnung	Kapazität (GB)	Schnittstelle	Max. Lesegeschw. (MB/s)	Max. Schreibgeschw. (MB/s)	Preis/Einheit(€)	Preis/GB(€)
BUFFALO USB-STICK 16GB FIRESTIX TYPE R	16	USB 2.0	~ 38	~ 29	~ 220	~ 13,80
Corsair USB-Stick 16 GB Survivor	32	USB 2.0	~ 24	~ 11	~ 90	~ 2,80

Tabelle 12: Technische Daten USB-Memory-Sticks^[53]

2.3.5.3 SSD (Solid State Disc)

Als Solid State Disc bezeichnet man Flash-Speicher-Laufwerke, die typischerweise den Formfaktor von Festplatten aufweisen und diese auch ergänzen bzw. mittel- und langfristig auch ganz ersetzen sollen. Es handelt sich dabei noch um eine relativ neue Technik, die erst seit etwa 2007 auf dem Markt verfügbar ist. Insbesondere kann sie ihre Stärken in mobilen Einsatzszenarien ausspielen. In erster Linie sind hier ihre Robustheit gegenüber herkömmlichen Festplatten zu nennen. Dadurch, dass komplett auf mechanische Teile verzichtet werden kann, sind SDD gegenüber Stößen und ähnlichen mechanischen Einflüssen und nicht zuletzt auch Temperatureinflüssen, wesentlich unempfindlicher. Weiterhin kann sie im Betrieb mit weniger Energie auskommen, als herkömmliche Festplatten, was sich bei mobiler netzunabhängiger Nutzung ebenfalls als besonders vorteilhaft erweist, da sich damit ggf. die Gesamtnutzungsdauer des Gerätes erhöht. Da die Zugriffszeit nicht mit Verkleinerung des Formfaktors sinkt, wie es etwa bei 1,8"-Festplatten der Fall ist, besitzt die SSD besonders in diesem Bereich Vorteile. Durch Parallelisierung mit Mehrkanalcontrollern können auch in anderen Einsatzszenarien deutlich höhere Geschwindigkeiten bei den Transferraten, als bei den prinzipiell trägeren Festplatten erzielt werden, wie z. B. bei Zugriffen auf eine Datenbank. Der größte Geschwindigkeitsvorteil ergibt sich hierbei bei über das Laufwerk verteilten Lesezugriffen, bei denen herkömmliche Festplatten erst die Mechanik bewegen müssen und zusätzlich warten, bis der entsprechende Datenblock unter dem Schreib-Lesekopf auftaucht.^[54]

Allerdings unterscheiden sich die Schreib-Lesegeschwindigkeiten bei SSD. Schreibzugriffe dauern erheblich länger als Lesezugriffe. Sollen bestehende Speicherzellen geändert werden, so müssen zunächst die bestehenden Daten gelesen, gepuffert, modifiziert und dann in den geflashten (gelöschten) Datenbereich zurückgeschrieben werden. Nur wenn leere Zellen beschrieben werden sollen, geht der Vorgang erheblich schneller vonstatten.^[55]
Als weitere Nachteile ergeben sich der erheblich höhere Preis und die heute noch deutlich geringere Kapazität als bei aktuell erhältlichen Festplatten.

Technische Daten Solid State Discs
Bezeichnung	Kapazität (GB)	Formfaktor	Mittlere Zugriffszeit (ms)	Max. Lesegeschw. (MB/s)	Max. Schreibgeschw. (MB/s)	Preis/Einheit(€)	Preis/GB(€)
Samsung MCAQE32G5APP	32	2,5"	0,26	53,4	44,4	~ 250	~ 8
OCZ OCZSSD2-2C250G	256	2,5"	~ 0,3	~ 170	~ 100	~ 720	~ 2,80

Tabelle 13: Technische Daten Solid State Discs^[56] ^[57]

2.3.6 Leistungsvergleich

Leistungsvergleich Elektronische Datenspeicher
Medium	max. Kapazität (GB)	Geschw. Lesen/Schreiben	Haltbarkeit (Archivierung)	Preis/Einheit	Preis/GB	Transportierbarkeit	Schutz vor äußeren Einflüssen
Flash-Speicherkarte	128	mittel	gut	günstig	mittel	gut	gut
USB-Stick	128	mittel	gut	günstig	mittel	gut	gut
SSD	256	sehr schnell	gut	sehr teuer	mittel	gut	gut

Tabelle 14: Leistungsvergleich Elektronische Datenspeicher

3 Analyse verschiedener Einsatzgebiete

Für Speichertechniken gibt es eine Vielzahl von Einsatzgebieten, die jeweils für sich spezielle Anforderungen an die verwendeten Speicher stellen. Auf der einen Seite ist beispielsweise Schnelligkeit gefragt, auf der anderen Seite lange Haltbarkeit. Im Folgenden sind sechs in der Praxis häufig anzutreffende Einsatzgebiete dargestellt. Für diese Einsatzgebiete werden die unterschiedlichen Speichertechniken verglichen und die am besten geeignete Technik ermittelt. Die flüchtigen Speicher, wie SDRAM und DDR-RAM, sind nicht Bestandteil der Analyse der verschiedenen Einsatzgebiete.

Die folgende Tabelle gibt eine kompakte Übersicht über die Einsatzgebiete und die Speichertechnik:

Abschließende Bewertung der Speichermedien bei Nutzung in verschiedenen Anwendungsszenarien
Speicherart		Backup	mobile Anwendung	Langzeitarchivierung	Multimedia	Server	Desktop
magnetisch	Magnetstreifenkarten	-	++	-	-	-	-
	Magnetbänder	++	-	++	-	-	o
	Disketten	-	+	-	-	-	-
	Magnetplatten	+	o	+	++	++	++
magneto-optisch/ optisch	CD	o	++	-	++	-	++
	DVD	o	++	-	++	-	++
	DVD-RAM	+	++	+	+	-	++
	BD	+	++	+	++	-	++
	MO-Disc	++	+	++	++	-	o
elektrisch	Speicherkarte	-	++	-	-	-	-
	USB-Stick	o	++	-	+	-	++
	Solid-State-Disc	+	o	+	+	++	+
Bewertungslegende: sehr gut geeignet [++], geeignet [+], eher ungeeignet [o], ungeeignet [-]

Tabelle 15: Abschließende Bewertung der Speichermedien bei Nutzung in verschiedenen Anwendungsszenarien

3.1 Backup

Unter Backup versteht man das Sichern von Daten, um im Falle eines Ausfalls des Primärspeichers, wie z.B. eines Magnetplattenspeichers, verlorene Daten von einem Medium wieder auf den Primärspeicher zurück zu transferieren. Wichtig beim Backup ist die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Medien und die Datenübertragungsrate. Weniger wichtig ist hingegen die Zugriffszeit und die Kosten des Laufwerks und der Medien. Gerade in Unternehmen ist die Datensicherheit wichtiger als der Kostenaspekt, da ein Datenverlust im schlimmsten Fall das Unternehmen handlungsunfähig machen kann. Des Weiteren sollte der verfügbare Speicherplatz pro Medium so groß sein, dass möglichst wenige Medien für die Datensicherung benötigt werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die leichte Transportierbarkeit der Medien, damit diese getrennt von der restlichen DV-Anlage gelagert werden können. Wenn diese beispielsweise durch ein Feuer zerstört wird, sollte das Backup an einem anderen, sicheren Ort gelagert sein. Ein sicherer Ort z.B. kann ein anderes Gebäude sein oder, für Daten von höchster Wichtigkeit, auch ein spezielles Hochsicherheits-Lager.

In dieser Untersuchung hat sich herausgestellt, dass Magnetbänder den Erfordernissen des Backups am Besten nachkommen. Sie besitzen eine große Speicherkapazität, sind leicht zu transportieren und im Vergleich zu anderen Medien lange haltbar.

3.2 Mobile Anwendungen

Mobile Anwendungsszenarien zeichnen sich dadurch aus, dass die Medien und zum Teil auch die Laufwerke kompakt und leicht zu transportieren sein müssen. Darüber hinaus sollten die Speicher unempfindlich gegen Umwelteinflüsse, wie z.B. Wärme oder Feuchtigkeit sein. Die Magnetstreifenkarte ist auf Grund der Größe sehr gut für mobile Anwendungen geeignet, die nicht viel Speichervolumen erfordern. Bei der Zutrittskontrolle, oder der Autorisierung an einem Geldausgabeautomaten hat sich die Magnetstreifenkarte durchgesetzt, da sie leicht mitgeführt werden kann und die genannten Anwendungen für die Speicherung der Daten nicht viel Speichervolumen benötigen. Die optischen Datenträger wie CD und DVD eignen sich sehr gut, um Daten von einem Ort zum anderen zu transportieren, oder um die Daten unterwegs zu verwenden. Musik kann z.B. zu Hause am PC auf eine CD gebrannt und dann in einem CD-Autoradio wieder abgespielt werden. USB-Speicher sind mittlerweile, trotz eines Speichervolumens von derzeit bis zu 128 GB, so kompakt, dass sie z.B. am Schlüsselbund immer mitgenommen werden können, um wichtige Daten immer dabei zu haben, oder um spontan Daten kopieren zu können.

3.3 Langzeitarchivierung

Um Daten über einen sehr langen Zeitraum, von mehreren Jahren, bis zu mehreren Jahrzehnten sicher speichern zu können, ist die Haltbarkeit der wichtigste Aspekt bei der Langzeitarchivierung. Bisher basieren die derzeit verfügbaren Speicher auf elektrischer, magnetischer oder optischer Basis. Alle drei Techniken unterliegen der Alterung und sind nicht über sehr lange Zeiträume haltbar. Ein weiteres Problem das bei der Langzeitarchivierung auftritt, ist die Verfügbarkeit von der zu den Medien passenden Infrastruktur. Es ist nutzlos, ein Medium zu besitzen, dass mehrere Jahrzehnte hält, die Technik zum Auslesen jedoch nach wenigen Jahren nicht mehr verfügbar ist, da die Technik in der Evolution weiter vorangeschritten ist.

Zur Zeit ist das Magnetband (unter allen betrachteten Medien) das Medium, das den Anforderungen der Langzeitarchivierung am weitesten entspricht.

3.4 Multimedia

Multimediadaten umfassen größtenteils Audiodateien, wie z.B. Musik, die in das MP3-Format konvertiert wurden, oder Videodateien in verschiedenen Formaten. Gängige Formate für Videodateien sind z.B. divx, avi oder mpeg. Mit der Verbreitung von effektiven Komprimierungsalgorithmen hat die analoge Speicherung von Audio- und Videodaten zunehmend an Bedeutung verloren. Während früher Fernsehsendungen auf VHS-Videobänder aufgenommen wurden, ist es heute schon üblich, einen Hard-Disc-Videorekorder zu benutzen, der je nach Modell, auch in der Lage ist, DVDs zu beschreiben. Ähnlich ist es bei der Speicherung von Musik. Hier hat die digitale Speicherung im MP3-Format, die früher gängigen, analogen Medien, wie Schallplatte oder Musikkassette weitestgehend verdrängt.

Zur Speicherung von Multimediadaten sind Speichermedien geeignet, die eine große Kapazität besitzen, da Audio- und Videodateien trotz effektiver Komprimierungsalgorithmen im Vergleich zu anderen oft verwendeten Datenformaten, relativ groß sind. Des Weiteren sollte die Zugriffszeit gering sein, um in der Datei schnell springen zu können und der Aufruf nur eine kurze Zeit benötigt. Eine hohe Datenübertragungsrate ist bei Streaminganwendungen und der Bearbeitung von Videos wichtig. Videofilme, die von DV-Camcordern auf den Computer kopiert werden, können mehrere Gigabyte groß werden. Hier kann eine Erhöhung der Übertragungsrate insgesamt schon zu einer Zeiteinsparung von mehreren Sekunden bis Minuten beitragen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Transportierbarkeit von Audio- und Videodateien. Oft ist es gewünscht, diese Daten auch unterwegs, z.B. mit dem Autoradio, oder mit Hilfe eines portablen CD-Players abzuspielen.

Für die stationäre Nutzung von Multimediadateien ist ein Magnetplattenlaufwerk am besten geeignet, da es die Kriterien der hohen Kapazität, des schnellen Zugriffs und der hohen Datenübertragungsrate am Besten erfüllt.

Für die mobile Nutzung sind Magnetspeicherplatten aufgrund der Baugröße eher weniger gut geeignet. Hier bieten sich optische Medien wie CD, DVD oder BD an. Diese besitzen zwar eine geringere Speicherkapazität, sind aber einfacher zu transportieren. Geeignete Lesegeräte für diese Medien (mit Ausnahme von BD) sind mittlerweile schon sehr weit verbreitet und gehören zur Standardausstattung eines handelsüblichen PCs.

3.5 Server

Server sind Computer, die in den meisten Fällen in einem Rechenzentrum stehen. Sie dienen hauptsächlich als Plattform für Anwendungen, für Datenbanken oder werden als Fileserver eingesetzt. Eine hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ist für Server ein sehr wichtiges Kriterium, da Ausfälle des Servers zu Ausfällen von unternehmenskritischen Anwendungen führen können. Die Zugriffsgeschwindigkeit und die Datenübertragungsrate sind ebenso von hoher Wichtigkeit, da pro Zeiteinheit mehr Transaktionen ausgeführt werden können und die Produktivität dadurch steigt. Weniger wichtig sind die Medienkosten und die Transportierbarkeit.

Für den Online-Betrieb eines Servers sind Magnetspeicherplatten zur Zeit die einzigen geeigneten Speichermedien, da sie eine hohe Datenübertragungsrate bei einer schnellen Zugriffszeit besitzen. Magnetspeicherplatten für Server unterscheiden sich von den Standard-Magnetspeicherplatten für Desktop-PCs oft dadurch, dass die Platten sich mit einer höheren Drehzahl bewegen und damit auch mehr Abwärme und einen höheren Schalldruck erzeugen. Des Weiteren haben die Magnetspeicherplatten für Server häufig eine andere Schnittstelle, die eine höhere Leistung und Flexibilität aufweist als Schnittstellen für Desktop-PCs. SCSI (Small Computer System Interface) ist beispielsweise eine Schnittstelle, die oft in Servern verwendet wird.

3.6 Desktop

Desktop-Rechner (PC) sind sowohl im geschäftlichen Bereich, wie auch im privaten Bereich, als Arbeitsplatzrechner, bzw. Rechner für Anwendungen und Spiele im Einsatz. In dieser Untersuchung soll der private Bereich betrachtet werden. Der private Anwender hat in den meisten Fällen mehrere Einsatzszenarien, für die er den PC nutzt. Mögliche Anwendungen sind z.B. Textverarbeitung, World-Wide-Web, Multimedia-Anwendungen, Bildbearbeitung oder Spiele. Die Zuverlässigkeit ist hier von geringerer Bedeutung als ein günstiger Medienpreis. Daher ergibt sich eine große Auswahl an Medien, die für den Einsatz im Desktop-PC geeignet sind. Für die Speicherung der täglich anfallenden Daten und der Programme ist das Magnetplattenlaufwerk am besten geeignet, da die Zugriffszeit gering ist, die Datenübertragungsrate hoch und der Preis pro Megabyte vergleichsweise gering ist. Für Daten, die transportiert werden müssen, eignen sich optische Medien oder USB-Speichersticks sehr gut. Solid-State-Festplatten sind zur Zeit noch zu teuer für den effizienten Einsatz und die Unterstützung vom Betriebssystemen ist noch nicht optimal gelöst.

Das Datenbackup sollte auch bei privaten PCs Beachtung finden. In den meisten Fällen wird zwar kein finanzieller Schaden durch den Verlust von Daten entstehen, aber der Verlust von Daten mit ideellem Wert, wie z.B. Digitalbildern, ist sehr ärgerlich. Viele Daten sind auch nur mit großem zeitlichen Aufwand wieder zu beschaffen. Backup-Lösungen für den professionellen Bereich sind für den privaten Bereich zu kostenintensiv und meistens zu aufwändig in der Handhabung. Hier bieten sich zum einen DVD-RAM-Medien an, die im Vergleich zu CDs und DVDs eine längere Haltbarkeit und Datensicherheit besitzen. Nachteil ist hier die begrenzte Speicherkapazität und die vergleichsweise langsame Datenübertragungsrate. Eine Alternative sind sog. externe Festplatten, die mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet sind. Diese können bei Bedarf an den PC angeschlossen werden und die zu sichernden Daten können auf die externe Festplatte kopiert werden. Wenn die Festplatten nur bei Bedarf an den PC angeschlossen werden, kann mit einer langen Lebensdauer der Festplatte gerechnet werden.

4 Zukünftige Entwicklungen

4.1 Holografischer Speicher

Seit ca. 1960 wird an holografischen Techniken geforscht. Derzeit werden im Zusammenhang mit der Entwicklung von holografischen Speichertechniken bzw. Speichermedien die Unternehmen General Electric, InPhase Technologies, Maxel und IBM in den Medien genannt. Bei der Speichertechnik wird eine Datenseite durch die Interferenz (Überlagerung) von 2 Lichtstrahlen aus einer gemeinsamen Lichtquelle erzeugt. Unterschieden wird hierbei in den Referenz- und Signalstrahl. Während der Referenzstrahl direkt auf das Medium gerichtet ist, wird der Signalstrahl zunächst auf einen Modulator gerichtet. Durch das dort vorliegende Bitmuster wird der Signalstrahl verändert. Die hellen und dunklen Pixel des Bitmusters entsprechen Nullen und Einsen. Kreuzen sich dann Referenz- und Signalstrahl entsteht ein Interferenzmuster bzw. Hologramm, wodurch der Zustand des lichtempfindlichen Speichermaterials verändert wird. Dadurch wird das Hologramm dauerhaft in einem Datenfeld gespeichert. Dieses Datenfeld wird auch als „Seite" bezeichnet. Durch die Veränderung des Winkels können mehrere Seiten zueinander platziert werden, was dann auch als Buch bezeichnet wird. Durch dieses Verfahren wird die Speicherdichte erhöht.^[58]

Speichervorgang^[59]

Lesevorgang^[60]

Das tapestry 300r der Fa. Inphase hat eine Kapazität 300 GB. Auf dem Medium können 4,4 Millionen Seiten mit 1,48 mb gespeichert werden. Die Schreibgeschwindigkeit beträgt 20 MB/s, die Transferrate beträgt 160 Mb/s. Gespeichert wird auf einer Disc mit einem Durchmesser von 130 mm und einer Stärke von 3,5 mm. Die Haltbarkeit des Mediums wird mit 50 Jahren angegeben. Geplante Nachfolger sind das tapestry 800r mit einer Kapazität von 800 GB und einer Lesegeschwindigkeit von 80 MB/s, sowie das tapestry 1600r mit einer Kapazität von 1,6 TB und einer Lesegeschwindigkeit von 120 MB/s. Die neuen Geräte sollen in einem Abstand von ca. 18-24 Monaten auf den Markt kommen. ^[61]

Das tapestry 300r befindet sich seit 2008 bei Testkunden in der Anwendung.^[62] Die Kosten für ein Laufwerk sollen bei ca. 18.000$ und für eine Disc bei ca. 180$ liegen. Die geplante Markteinführung für Mai 2008 wurde aber bis zum Stand Mai 2009 noch nicht durchgeführt.^[63] Nachteilig ist, dass es sich derzeit bei der Disc um eine einmalig beschreibbare, eine sogenannte WORM-Disc (write once read many)^[64], handelt. Die Entwicklung von preisgünstigen, wiederbeschreibbaren Speichermedien wird noch Jahre dauern.

4.2 Biologischer Speicher

Die Entwicklung der biologischen Speicher geht in verschiedene Richtungen:

Polymerspeicher
Atomare Speicher (Eisenatome)
Bakterienspeicher

4.2.1 Polymerspeicher

Ungefähr 1997 wurde die Meldung bekannt, dass die Fa. Opticom aus Oslo ein Verfahren entwickelt hat, mit der es möglich ist 170.000 GB auf der Größe einer Scheckkarte speichern zu können. Die Wissenschaftler reagierten auf diese Meldung jedoch skeptisch. ^[65]

Das dafür entwickelte Speichermedium wird aus 2 Polymerschichten und einer dazwischen gelagerten Proteinschicht aus Bakteriorhodopsin (BR) gebildet. Die obere Polymerschicht wird über eine Passiv-Matrix angesteuert. Hierdurch wird Licht auf die dazwischen gelagerte Proteinschicht gespeichrt. Durch die Lichteinstrahlung verändert das Proteinmolekül seine Farbe in gelb oder lila. Der Zustand des Moleküls wird erst durch eine erneute Lichtenstrahlung verändert. Die untere Polymerschicht dient als Photodetektor und misst das am Protein gestreute Licht. Das Auslesen der Daten erfolgt über einen Lichtstrahl mit geringerer Intensität.^[65]

Polymerspeicher^[66]

Schwachstelle des organischen Speichers ist jedoch die Ansteuerung der Matrix. Sämtliche Leiterbahnen der Matrix müssen an einen Transistor angeschlossen und von diesem betrieben werden. Der mögliche Linienabstand der einzelnen Leiterbahnen kann nicht genutzt werden, da die derzeitige Transistoren nur Breiten von einigen Mikrometern Breite zulassen. Zweite Schwachstelle ist, dass die Leitbahnen auf engstem Raum mit vielen Transistoranschlüssen kontaktiert werden müssen.^[65]

2006 wurde der Prototyp eines Polymerspeichers in Form einer Disc (protein-coated disc kurz PCD) der Öffentlichkeit vorgestellt. Entwickelt wurde dieser von Professor Venkatesa Renugopalakrishnan in Zusammenarbeit mit NEC. Der entwickelte Speicher soll in der Lage sein, 50TB an Daten aufzunehmen. Die angekündigte Markteinführung für ca. 2008, wurde aber bisher noch nicht durchgeführt.^[67]

Auf der Grundlage des Bacteriorhodopsins (BR) wird die Forschung von dem Chemie-Professor Birge, an der Universität von Syracuse im Staat New York, weitergeführt. Jedoch wird nicht mit Polymerschichten gearbeitet, sondern der Schwerpunkt wird darauf gelegt, dass der Prozessor aus Silizium, aber RAM und Massenspeicher aus Proteinen aufgebaut werden.^[68]

4.2.2 Atomare Speicher

Ein internationales Forschungsteam hat die Grundlage für die Speicherung eines Bits in einem Eisenatom geschaffen. Dafür wurde auf einer Kupferoberfläche ein zweidimensionales Netz aus Eisenatomen in 1,5 Nanometer Abstand und Terephtalsäuremolekülen geknüpft. Die Kupferoberfläche bildet dafür die Ordnungsfläche. Die Eisenatome und die Terepthalsäure werden, unter Temperatureinwirkung in einer Vakuumkammer, auf der Kupferoberfläche gebunden. Die Eisenatome können sich an 4 Seiten mit den Säurezangen verbinden. Es entstehen dadurch propellerartige Gebilde die durch Bindungen ein metallorganisches Netz bilden. Das magnetische Eisenatom wird vom Spin bestimmter Elektronen erzeugt und dadurch wird das Eisenatom zu einem winzigen Stabmagneten. Die winzigen Stabmagneten liegen waagerecht im metallorganischen Netz. Der Zustand des Stabmagneten kann dadurch verändert werden, indem Sauerstoff mit dem eisenhaltigen Netz gefangen wird. Durch die Verbindung der Eisenatome mit den Sauerstoffmolekülen verändert sich die Richtung des Stabmagneten und ragt aus dem Netz heraus. Der waagerechte oder senkrechte Zustand des Stabmagnets kann für die Null oder Eins eines Bits stehen. Welche Stabmagneten herausgeklappt werden, wird durch den Einsatz von polarisiertem Röntgenlicht, einem magnetischen Zirkulardichroismus, beeinflusst. Über einen Synchrotronstrahl wird das Licht rechts oder links polarisiert. Die Elektronen des Eisenatoms absorbieren die Energie. Die Absorption ist abhängig von der Stärke der Magnetisierung des Eisens in Richtung des Röntgenstrahls.^[69]

Metallorganisches Netz^[69]

Durch das Verfahren ist eine große Speicherdichte möglich. Im Vergleich zu einer Festplatte von 400 Gigabits pro Quadratzoll , d.h. ca. 60 Gigabits/ cm² können knapp 50 Billionen Gigabits/cm² gespeichert werden.^[69]

Die Schwierigkeiten bei diesem Verfahren liegen darin, dass es noch nicht gelungen ist, die Verbindung einzelner Eisenatome mit Sauerstoffkronen zu steuern. Des Weiteren wurde die zuverlässige Datenspeicherung noch nicht bestätigt. Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass die Stabmagnete nur bei knapp -270°Grad eine bevorzugte und gewünschte Richtung einnehmen. Abweichungen in der Temperatur führen zu Richtungsänderungen.^[69]

4.2.3 Bakterienspeicher

Einem japanischen Forschungsteam ist es, nach Angaben des Wissenschaftlers Masaru Tomita von der Keio Universität in Fujisawa, gelungen die Formel "E=MC²" der Relativitätstheorie sowie deren Veröffentlichungsjahr 1905, in Bakterien zu speichern. Die Daten werden in den genetischen Code von Bakterien geschrieben und bleiben solange die Organismen leben bestehen. Über den genetischen Code, der mit den Buchstaben A,T,G und C dargestellt wird, werden die Daten programmiert. Die digitalen Informationen werden durch Kombination der Basenpaare dargestellt und dadurch wird es ermöglicht, dass in DNA-Strängen Multimediadaten und andere Inhalte abgespeichert werden können. Einem Verlust von Daten durch die Mutation von Bakterien wollen die Forscher entgegenwirken, indem die Information an vier Stellen gleichzeitig im Bakterium gespeichert werden. Durch die Entschlüsselung des Codes können die Informationen wieder abgerufen werden.^[70]

Um marktfähige Speicher zu entwickeln, bedarf es jedoch noch etlicher Jahre.

4.3 Racetrack-Speicher

Einem internationalen Physikerteam ist ein Durchbruch gelungen, mit dem die Kapazität, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit von Festplatten erhöht werden kann. Hierfür wird ein nur Bruchteile von Sekunden dauernder Impuls von spinpolarisiertem Strom verwendet, um die Domänenwände magnetischer Bereiche mit einer Geschwindigkeit von 110 m/sec auf einer Oberfläche zu verschieben. Zum Lesen von Informationen wurde ein hochauflösendes Röntgenmikroskop verwendet. Mit dem Röntgenmikroskop wurde der Zustand der Wände vor und nach dem Versschiebevorgang festgehalten. Zukünftige Festplatten könnten dann die Daten über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Domänenwand in die binäre Eins oder Null interpretieren. Die derzeitigen Festplatten sind noch verschleißanfällig an den mechanischen Teilen. Dieser Schwachpunkt könnte durch die neue Entwicklung behoben werden.^[71]

Mehrer Forscherteams arbeiten an der Weiterentwicklung dieser Technik. Dem Team von Dr. Stuart Parkin vom kalifornischen IBM-Forschungslabor Almaden ist es gelungen, die Trennwände zwischen den magnetischen Domänen permanentmagnetischer Nanodrähte mit spinpolarisierten Strömen zu beeinflussen (Spin Torque Transfer, STT). Eine Kopplung der Nanodrähte zu Silizium-Halbleiterbauelementen soll möglich sein. Die Nanodrähte liegen flach auf, können aber auch vertikal orientiert werden. Durch die Möglichkeit der 3D-Anordnung können extrem hohe Speicherdichten erreicht werden. Anders als bei herkömmlichen Festplatten, wird bei diesem Speicher jeder Nanodraht mit einer Schreib-/Leseeinheit ausgestattet, wodurch das Lesen und Schreiben von Daten sehr schnell erfolgen kann.^[72]

4.4 Nano Datenspeicher Millipede-Chip

Das nanomechanische Speichersystem ist mit dem Funktionsprinzip der klassischen Lochkarte vergleichbar und wurde von einem Forschungsteam des IBM-Forschungslabors Rüschlikon entwickelt. Das Verfahren ist unter dem Namen „Millipede“ (Tausendfüssler) bekannt geworden. Durch v-förmige Silizium-Federzungen (Kantilever) die 0,5 Mikrometer dick und 70 Mikrometer lang sind und an deren Spitze eine 2 Mikrometer hohe Spitze herausragt, werden winzige Vertiefungen in einen dünnen Polymerfilm auf Siliziumsubstrat geschrieben bzw. geschmolzen. Eine Vertiefung repräsentiert ein einzelnes Bit.^[73]

Animation^[73]

Millipede-Konzept^[74]

Der experimentielle Chip von IBM enthält 1024 Spitzen (32 x 32), die auf einem Quadrat von 3mm Seitenlänge aufgebracht sind. Die Adressierung erfolgt im Parallelbetrieb durch eine Zeitmultiplexing-Elektronik. Durch elektromagnetische Aktuation kann das Substrat mit dem Speichermedium auf dessen Oberfläche sehr präzise in X- und Y-Richtung bewegt werden. Dadurch kann jede Spitze in ihrem Speicherfeld eine Fläche von 100 Mikrometern Seitenlänge lesen und schreiben. Das Schreiben der Bits erfolgt durch Aufheizen des Widerstandes in der Silizium-Federzunge auf 400°C. Dadurch erwärmt sich auch die Spitze und weicht den Polymerfilm auf und hinterlässt eine Vertiefung mit einem Durchmesser von 10 Nanometern. Beim Lesen wird der Widerstand der Silizium-Federzunge auf 300°C reduziert. Bei dieser Temperatur kann der Polymerfilm nicht mehr aufgeweicht werden. Die Silizium-Federzunge „sinkt“ in die Vertiefung, kühlt sich der Widerstand ab und führt zu einer messbaren Veränderung. Bei der Überschreibung der Daten schmilzt die Spitze versetzt Vertiefungen in die Oberfläche. Die Ränder der neuen Vertiefungen überlappen die alten Vertiefungen und löschen somit die alten Daten. IBM sieht bei mehr als 100.000 Schreib- und Überschreibungszyklen den Nachweis erbracht, dass sich um einen wiederbeschreibbaren Speichertyp handelt. Mit dem Chip konnte vorerst eine Speicherdichte von 200 Gigabits/Quadratzoll und eine Kapazität von 0,5 Gigabyte erreicht werden. Ziel der Entwicklung ist es, auf einem Quadratzoll eine Speicherdichte im Bereich von Terabit zu schaffen. Die nächste Chipgeneration, an der gearbeitet wird, hat 64 x 64 Spitzen (4096) in einem Quadrat von 7 mm zu erreichen. Das sind 4mal höhere Spitzen auf einer etwas mehr als doppelt so großen Fläche. ^[73]

Seit November 2004 gibt es den ersten Prototypen, in dem alle notwendigen Systemkomponenten integriert wurden. In diesen Prototypen wurde ein Text eingegeben und wieder ausgegeben. Dabei wurde jedoch die Kapazität, die Datenrate und der Energiebedarf außer Acht gelassen. 2005 wurde von IBM eine kleine Platine mit Steckverbindern, bestehend aus einem mechanischen Teil das „MEMS Assembly“ der auf einem Chip mit einer Fläche von 6,4 x 6,4 Millimetern ruht, auf der CeBIT vorgeführt.^[75]

Weitere Entwicklungsfortschritte wurden in den Medien nicht vermeldet. Wann es einen kommerziellen Speicher basierend auf dem Verfahren gibt, ist nicht prognostizierbar.

4.5 Near-Field-Optical-Recording

2002 wurde bekannt, dass ein Forscherteam der National Taiwan University in Taipeh in Zusammenarbeit mit dem Disc-Hersteller Ritec einen Prototyp einer wiederbeschreibbaren optischen 100GB-Disc entwickelt hat. Die Steigerung der Kapazität wird durch den Einsatz der Near-Field-Optik erreicht. Herkömmliche optische Speicher arbeiten mit einem blauen Laserlicht, der Protoyp der 100 GB-Disc arbeitet mit einem langwelligen roten Laserlicht. Dieser ist auch in Schreib-Lese-Köpfen von CD- und DVD-Playern zu finden. Bei dem Verfahren wird die beugungsbedingte Auflösungsbeschränkung der klassischen Optik umgangen, indem der Fokus des Lasers in einem sehr geringem Abstand über der Disc positioniert wird. Dadurch wird das Auflösungsvermögen durch die Größe des Fokus und nicht durch die verwendete Wellenlänge des roten Lasers bestimmt. Der Prototyp besteht aus einem 10-20 nm dicken transparenten Layer (Spacer) und einem zweiten Layer auf der Höhe des Laser-Focus. Die Technologie soll durch ein Upgrade des Player-Chips, der die höhere Kapazität unterstützt, möglich sein. Auch bei Laufwerken die sich nicht updaten lassen, kann die Disc mit eingeschränkter Kapazität genutzt werden.^[76]

Philips entwickelt mit Ingenieuren ebenfalls einen neuen optischen Datenträger und baut dabei auf die Technik des Near-Field-Recording. Bei dieser Technik schwebt bei der Aufnahme eine Solid Immersion Lens (SIL) nur 25 nm über der Discoberfläche. Durch den Umstand, dass die SIL einen deutlich höheren Brechungsindex als Luft hat, kann der Laser auf der Unterseite der SIL auf einen wesentlich kleineren Punkt fokussiert werden. Im Gegensatz zu der Blu-Ray-Disc, die mit 0,85 numerischen Apertuden arbeitet, können bei der neuen Disc mit bis zu 1,9 numerischen Apertuden gearbeitet werden. Durch den Auftrag eines drei Mikrometer dicken Lacks auf die Informationsschicht, wird das Medium vor Schmutz und Kratzern geschützt. Durch diesen Lack soll, nach Angabe von Philips, ein Cartridge überflüssig sein. Jedoch wird dadurch die numerische Apertur auf 1,5 reduziert. Mit dem zuvor genannten Verfahren können auf einer Disc mit 12 cm Durchmesser so pro Aufnahmeschicht 75 GB gespeichert werden. Durch den Einsatz eines weiteren Layers, der weitere drei Mikrometer unter dem ersten liegt, sind sogar 150 GB möglich. ^[77]

Eine kommerzielle Version der neuen optischen Disc und der dazugehörigen Hardware ist langfristig noch nicht erhältlich.

4.6 SuperRENS-Verfahren

Der Nachteil beim Near-Field-Optical-Recording-Verfahren liegt darin, dass der rote Laser extrem nah an der Disc geführt werden muss. Bei Philips arbeitet man mit einem Abstand von nur 25 nm über der Discoberfläche. Dadurch sind die Anforderungen an die Glätte, Ebenheit und Sauberkeit der Discoberfläche sehr hoch. Die Gefahr des Aufsetzens der SIL wird durch den Einsatz eines Servo, Philips nutzt derzeit ein Standardbauteil aus einem DVD-Laufwerk, ausgeglichen. Mit dem Servo können Unebenheiten von 50 Hz ausgeglichen werden. Verbiegungen der Disc können über die konisch geformte Unterseite der Linse aufgefangen werden.^[78]

Vergleich Near-Field-Opic- und SuperRENS-Verfahren^[79]

Bei dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekt 4GOOD (4th-Generation, Omni-purpose Optical Discsystem) wird anstelle des Near-Field-Optical-Recording-Verfahrens der vielversprechende Ansatz des SuperRENS-Verfahrens („Super-Resolution Near-field Structure“) verfolgt. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Disc und die Entwicklung eines dazugehörigen Laufwerkes.^[79]

Bei der Disc soll die Flächenspeicherdichte im Vergleich zu der Blu-ray-Disc um den Faktor 3 bis 4 erhöht werden. Der neue Datenträger soll eine Kapazität von mindestens 200 GB (dual layer) haben. Zusätzlich soll es eine kleinere Variante von z.B. 3 cm mit mindestens 5 GB (single layer) geben. Die folgende Tabelle vergleicht die wichtigsten Parameter der Discgenerationen 1-4.^[79]

Discvergleich^[79]

Erste Prototypen, basieren auf einem Halbleitermaterial, das für die SuperRENS-Schicht wurden entwickelt. Der Schichtaufbau besteht aus:

Deckschicht
Dieletrische Schicht
Maskierungs-Schicht
Dielektrische Schicht
Substrat mit Pit-Struktur

Beim SuperRENS-Verfahren werden auf das im Spritzgussverfahren hergestellte Substrat, die für den SuperRENS-Effekt erforderlichen Schichten mittels Sputtering aufgetragen. Der Schutz erfolgt über eine abschließende Deckschicht. Die Informationen werden, ähnlich wie bei der Blue-ray-Disc durch die Deckschicht ausgelesen. Die angestrebten kleineren Pits benötigen jedoch eine höhere Leistung zum Auslesen. Die Frage des Materials und der einzelnen Schichtdicken wird aber noch untersucht.^[79]

Der Vorteil des Super-RENS-Verfahren liegt in dem großen Abstand 0,2 – 1,0 mm zwischen Optik und Disc. Je größer der Abstand zwischen Optik und Disc ist, desto leichter ist das Laufwerk auch im auto(mobilen) Bereich mit entsprechenden Vibrationsbeanspruchungen einsetzbar.^[79]

Für das zur Disc zugehörige Laufwerk wurde ein Schwingarm entworfen, der die Laserdiode, den Strahlteiler, die Linse und den Detektor vereint. Die Speicherung von Daten erfolgt über eine galliumnitridbasierte Halbleiterlaserdiode im blauvioletten Wellenlängenbereich (bei 405nm). Zur Fokussierung des Laserstrahls wird eine Miniaturlinse mit einem Durchmesser von <1 mm eingesetzt. Problematisch ist bei der Entwicklung der Linse noch die Konturgenauigkeit. Zur Erreichung der angestrebten hohen Flächenspeicherdichte sind Verfahren für die Kanalcodierung zu entwickeln, die an die Eigenschaften des optischen Speicherkanals angepasst sind. Für die Mobilität des Gerätes sind Sensoren für die Detektion von Laufwerksbeschleunigung zu entwickeln.^[79]

Eine Prognose, wann die Disc der 4. Generation marktfähig ist, wird von den Entwicklern nicht getroffen.

4.7 Multiplexed Optical Recording

Ein Forschungteam der Swinburne-Universität Melbourne hat im Wissenschaftsmagazin Nature ihre neue Speichertechnik, das "Multiplexed Optical Recording", vorgestellt. Bei diesem Verfahren werden Nanostrukturen und eine Disc miteinander, kombiniert. Auf die Disc werden Goldpartikel in Nanometer-Größe auf die Disc aufgebracht. Dadurch wird die Speicherdichte drastisch auf bis zu 1012 Bit pro Zentimeter erhöht. In einem Versuch konnten so 1,6 TB aufgebracht werden. Angestrebt werden in der Zukunft 10 TB. Eine marktreife Version dieser optischen Disc ist in naher Zukunft nicht zu erwarten. Es ist zu erwarten, dass die Technik erst in 5-10 Jahren ausgereift ist, da die Schreibgeschwindigkeit noch sehr niedrig ist.^[80]

4.8 PRAM bzw. PCRAM

Eine PRAM-Speicherzelle (Phase Change Random Access Memory) ähnelt im Aufbau der DRAM-Speicherzelle. In dem resistiven Phase-Change-Element, das aus einer metallischen Top-Elektrode, einer metallischen Bottom-Elektrode und einem dazwischen liegenden Phasenwechselmaterial besteht, findet die Informationsspeicherung statt. Über einen Stromimpuls erfolgt eine Amorphisierung des Phasenwechselmaterials. Abhängig von der Stromimpulsdauer kristallisiert das amorphe Material oder nicht. Zum Auslesen der Informationen wird über dem Speicherelement eine Spannung angelegt. Die Stromspannung, die dabei erreicht wird, ist so niedrig, dass das Material keinen Phasenwechsel vollziehen kann. Je nach Zustand fließt ein anderer Strom, wodurch die Daten ausgelesen werden können. Vorteil von PRAM soll die hohe Schreibgeschwindigkeit sein. Zuvor gespeicherte Daten müssen nicht gelöscht werden. Damit sollen PRAM-Speicher 30mal schneller als normale Flash-Speicher sein, eine zehnmal längere Lebensdauer besitzen und nur halb so groß sein wie ein NOR-Flash-Speicher.^[81]

Mit PRAM bzw PCRAM-Speicherzellen sollen die Flashspeicher abgelöst werden. Erste kommerzielle Speicherchips werden in den nächsten Monaten erwartet.^[82]

4.9 ReRAM bzw. RRAM

Fujitsu, Samsung aber auch Forscher von dem japanischen Forschungskonsortium Selete und das italienische Institut INFM-CNR sprachen 2007auf der IEDM (International Electron Devices Meeting) über ihre RRAM-Ansätze (Resistive Random Access Memory).^[83] Die ReRAM-Zelle von Fujitsu besteht aus einem Transistor und einer vierlagigen Schichtstruktur. Zwischen den außen liegenden Platinfilmen liegt eine Titanoxid- und eine Titan-dotierte Nickeloxidschicht. Gemäß Angabe von Fujitsu soll sich eine Zelle innerhalb von 5 Nanosekunden löschen lassen. Dabei soll weniger als 100 Mikroampere Strom benötigt werden. Samsung arbeitet bei ihrem ReRAM mit Oxid-Dioden und die Matsushita-Entwickler wollen als Speichermaterial Eisenoxid nutzen.^[83]

ReRAM^[83]

Mit ReRAM-Speicherzellen sollen die Flashspeicher in den nächsten Jahren abgelöst werden.^[84]

4.10 CMOx

Die CMOx Technik von Unity Semiconductor benötigt für die Speicherzellen keine Transistoren. Die Speicherzellen arbeiten passiv. Dabei handelt es sich um Kreuzungspunkte einer mehrlagigen Struktur aus bestimmten Metalloxiden. Über die Bewegung ionischer Ladungsträger werden Informationen gespeichert. Die CMOXx-Zelle soll eine vierfache Packungsdichte heutiger NAND-Flash-Speicher besitzen und es können mehrere Bits (Multi Level Cell MLC) in einer Zelle gespeichert werden. Des Weiteren können mehrere Schichten übereinandergelegt werden. Nach Angaben von Unity Semiconductor arbeitet der Speicher trotzdem 4-10 Mal schneller als NAND-Flash-Speicher. Ein 64 GBit-Prototyp mit 100 Mhz und einer Datentransferrate von 60MByte/s Schreib- und 100 MByte/s Lesegeschwindigkeit ist in der Entwicklung.^[85]

Der CMOx-Speicher könnte nicht nur den NAND-Flash-Speicher ablösen. Sie könnten auch bei kompakten System-on-Chip (SoCs) für Mobilgeräte interessant sein.^[85]

4.11 MRAM

MRAM-Speicher (Magnetoresistive Random Access Memory) stellen eine Alternative zu den klassischen Speichern wie DRAM und SRAM dar.^[86] Im Gegensatz zu der elektrischen Speicherung wie bei DRAM und SRAM gibt es bei MRAM-Speichern eine magnetische Speicherung.„Das Grundelement eine - „MRAM-Zelle“ - ist ein Schichtsystem aus zwei dünnen ferromagnetischen Schichten (FM), die durch eine sehr dünne isolierende Schicht (Tunnelbarriere) voneinander getrennt sind.“^[86]

Schichten und Magnetisierung MRAM^[87]

Ist die isolierende Schicht sehr dünn, können die Elektronen der ferromagnetischen Schichten die Trennschicht durch den quantenmechanischen Tunneleffekt überwinden. Daraus resultiert, dass durch den Kontakt Strom fließen kann und es sich eine Abhängigkeit des elektrischen Tunnelwiderstands von der Magnetisierung der beiden ferromagnetischen Schichten einstellt. Der Höhe des Widerstandes richtet sich danach, ob die Magnetisierung parallel oder antiparallel erfolgt. Bei antiparalleler Magnetisierung ist der Widerstand hoch, bei paralleler Magnetisierung ist der Widerstand niedrig (GMR-Effekt). Diesen Zuständen können die Null und Eins zugeordnet werden. Die Speicherung der Daten erfolgt somit durch die relative Magnetisierungsausrichtung der zwei ferromagnetischen Schichten. Das Auslesen der Daten erfolgt über die Messung des Widerstandes.^[88]

Die ersten MRAM-Speicher wurden Mitte 2003 vorgestellt. 2009 stellte NEC einen 32-MBit-MRAM mit zwei Transistoren (T) und einer Magnetic Tunnel Junction (MTJ) pro Zelle vor (2T1MTJ), das bei 90-nm-Fertigung auf ein Die mit 91 Quadratmillimetern Fläche passt. Die Zugriffszeit soll bei 12 Nanosekunden liegen. Mit diesem Speicher kann doppelt soviel gespeichert werden, wie die bisher erhältlichen Speicher der Fa. Freescale.^[89]

Die Vorzüge bei MRAM liegen bei schnelleren Zugriffszeiten und dem geringeren Energieverbrauch. Anders als bei DRAM und SRAM wird keine Energie benötigt, um die Daten zu erhalten.

4.12 FeRAM

Bei FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory) auch teilweise FRAM abgekürzt, handelt es sich um einen nichtflüchtigen Speicher aus ferroelektrischen kristallinen Dünnschichten. Diese Speicher werden als möglicher Ersatz für Flash- und DRAM-Speicher angesehen. Die zukünftigen FeRAM-Speicher werden ca. 5000 mal schneller beschreibbar sein. Des Weiteren unterscheidet sich ein FeRAM erheblich vom Flash-Speicher in der Höhe der Schreibzyklen.^[90] Bei FeRAMs wird das Dieeletrikum eines Kondensators durch das Anlegen einer Spannung polarisiert. Die Polarsierung bleibt auch dann erhalten, wenn der Kondensator wieder spannungslos geschaltet wird. Über diesen Effekt können Informationen gespeichert werden. Im Vergleich zu EEPROMs benötigen FeRAMS deutlich weniger Energie zur Speicherung von Daten. Auch die Endurance der neuen Speicher ist deutlich höher.^[91]

Seit ca. 2001 der erste 256 KBit-FeRAM vorgestellt wurde, hat die Entwicklung weitere Fortschritte gemacht.^[92]Auf der Halbleiterenwicklerkonferenz ISSCC (International Solid-State Circuits Conference) stellt Toshiba einen 128 MBIT-DDR2-FeRAM Speicher vor. Bei der Fertigung in einem 130-Nanometer-Prozess belegt dieser 88 Quadratmillimeter Fläche. Der Speicher selbst arbeitet bei einer Taktfrequenz von 400 MHz. Aus der Datentransferrate von 1,6 GByte/s lässt sich schließen, dass offenbar 16 Datensignalleitungen vorhanden sind. Dieser vorgestellte 128MBit-Speicher ist somit zwar größer als das aktuelle SDRAM, aber fast ebenso schnell. Des Weiteren ist der Speicher wahlfrei adressierbar und nichtflüchtig.^[93]

5 Fazit

Die Weiterentwicklung der Speicher ist ein wichtiger Bestandteil der Informatik. Im Jahr 1941 wurde der erste voll funktionsfähige Computer Z3 vom Berliner Bauingenieur Konrad Zuse entwickelt. Der Computer hatte eine Speicherkapazität von 64 Zahlen zu je 22 Dualspeichern. ^[94] Seitdem hat sich sowohl die Computertechnologie als auch die Speichertechnologie rasant weiterentwickelt. Gordon E. Moore, ein Mitbegründer von Intel, stellte 1965 eine Prognose auf, dass sich jedes Jahr die Anzahl von Transistoren pro Chipfläche verdoppeln wird. 1975 revidierte er seine Prognose mit der Aussage, dass sich die Anzahl pro Chipfläche nur noch alle 2 Jahre verdoppeln wird. ^[95]

Neben der Computertechnologie und der Speichertechnik, hat sich die Programmtechnologie ebenfalls weiterentwickelt. Es hat sich gezeigt, dass Programme immer mehr Arbeitsspeicher benötigen und die daraus erzeugten Dateien immer größer werden. Ein Grund dafür sind z.B. hohe Auflösungen von Grafiken oder Bildern. Der Anwender hat die Möglichkeit, aus einer Anzahl unterschiedlicher Speichermedien zu wählen, die jeweils Vor- und Nachteile aufweisen. Bei der Auswahl des Speichers ist es daher wichtig das Einsatzgebiet zu kennen und die Auswahl des Speichers hiervon abhängig zumachen.

Problematisch bei allen Speichermedien ist jedoch die Langzeitarchivierung. Die Herstellerangaben basieren auf simulierenden Langzeittests mit optimalen Lagerungsbedingungen. Einfluss auf die Haltbarkeit nehmen z.B. Temperatur, Staub, magnetische Felder etc. Selbst wenn ein Medium 20 Jahre unter optimalen Bedingungen gelagert wird und die Daten auslesbar wären, hat der Nutzer das Problem, dass er nicht mehr über die entsprechende Technik verfügt, um die Daten zu lesen. Der Anwender ist somit gezwungen, seine Medien mit der Entwicklung der Technik zu ändern. Diese Problematik ist langfristig jedoch nicht zu vermeiden.

Um jedoch die Anforderungen, wie hohe Speicherkapazität, schnelle Zugriffszeit, Wiederverwendbarkeit auch langfristig erfüllen zu können, arbeiten Forscher weltweit an der Entwicklung neuer Speichertechnologien.

Sehr weit ausgereift ist bislang die holografische Speichertechnologie. Diese Technologie befindet sich derzeit in der Testanwendung und es ist absehbar, dass diese in den nächsten 1-2 Jahren für Geschäftsanwendungen einsetzbar ist. Ob sich diese Technologie als neues Speichermedium durchsetzen wird und ob sie für Privatanwendungen nutzbar ist, ist unklar.

Bei der Weiterentwicklung der optischen Speicher ( 4. Generation) zeichnet sich das SuperRENS-Verfahren ab. Der Vorteil des SuperRENS-Verfahren liegt im Abstand von 0,2 bis 1,0 mm zwischen der Disc und dem Laser. Dieser Abstand erlaubt den mobilen Einsatz der Technik. Bei dem SuperRENS-Verfahren wird schwerpunktmäßig an der höheren Flächenspeicherdichte und an der Entwicklung eines neuen Schreib-Lesegerätes gearbeitet.

Weitere interessante Ansätze in der Entwicklung sind die biologischen Speicher, das Racetrack-Verfahren und die Nanotechnologie. Bei den biologischen Speichern wurde der Polymerspeicher die PCD als Prototyp vorgestellt. Die für 2008 angekündigte Markteinführung wurde bisher jedoch noch nicht durchgeführt. Wann dieses Speichermedium den Markt erobert, ist nicht prognostizierbar.

Für die heutigen NAND-Flashspeicher stellen die PRAM-, RRAM- und CMOx-Speichertechnologie eine mögliche Weiterentwicklung dar. Die Speicher zeichnen sich durch einen schnelleren Zugriff und eine höhere Speicherdichte aus. Ein kommerziell erwerbbarer PRAM-Speicher soll in den nächsten Monaten erhältlich sein. Die RRAM-und CMOx-Speichertechnologie wird noch einige Jahre Entwicklungszeit bis zur Marktreife benötigen.

Auf dem Gebiet der Arbeitsspeichertechnologie stellen die MRAM- und FeRAM –Speicher eine wichtige Weiterentwicklung dar. Die entwickelten Speicher bieten jetzt schon teilweise einen schnelleren Speicherzugriff und benötigen weniger Energie.

Es gibt viele interessante Forschungsansätze, mit denen das Mooresche Gesetz in seiner Richtigkeit aufrecht erhalten werden soll, welche zukünftige Technologie sich bei Privat- und Geschäftsanwendungen durchsetzen wird, ist schwer prognostizierbar. Es ist jedoch davon auszugehen, dass es auch weiterhin Speichermedien geben wird, die auf unterschiedlichen Speichertechnologien basieren.

6 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung	Bedeutung
4GOOD	4th-Generation, Omni-purpose Optical Discsystem
AMD	Advanced Micro Devices
CD	Compact Disc
CD-DA	Compact Disc Digital Audio
CD-ROM	Compact Disc Read Only memory
CD-RW	Compact Disc Rewriteable
CPU	Central Processing Unit
DDR2-SDRAM	Double Data Rate Two Synchronous Dynamic Random Access Memory
DDR3-SDRAM	Double Data Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory
DDR-SDRAM	Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory
DIMM	Dual In-line Memory Module
DRAM	Dynamic Random Access Memory
DVD	Digital Versatile Disc
DVD-R	Digital Versatile Disc Recordable
DVD-RAM	Digital Versatile Disc Random Access Memory
DVD-RW	Digital Versatile Disc Rewritable
EDV	elektronische Datenverarbeitung
Fa	Firma
FeRAM	Ferroelectric Random Access Memory
FSB	Front Side Bus
GB	Gigabyte
GHz	Giga-Hertz
GMR	Giant Magnetoresistance
HAMR	Heat-Assisted Magnetic Recording
HD-DVD	High Density Digital Versatile Disc
IEDM	International Electron Devices Meeting
ISSCC	International Solid-State Circuits Conference
LP	Langspielplatte
MB	Megabyte
Mb	Megabit
MHz	Mega-Hertz
MLC	Multi Level Cell
MRAM	Magnetoresistive Random Access Memory
MTJ	Magnetic Tunnel Junction
NAND	not and
PC	Personal Computer
PCD	protein-coated disc
PMR	Perpendicular Magnetic Recording
PRAM	Phase Change Random Access Memory
RAM	Random Access Memory
RDRAM	Rambus Dynamic Randm Access Memory
ReRAM	Resistive Random Access Memory
RFID	Radio Frequency Identification
RIMM	Rambus In-line Memory Module
SCSI	Small Computer System Interface
SDRAM	Synchronous Dynamic Random Access Memory
SIL	Solid Immersion Lens
SIMM	Single In-line Memory Module
SSD	Solid State Disc
STT	Spin Torque Transfer
SuperRENS	Super-Resolution Near-field Structure
T	Transistoren
TAMR	Thermally-Assisted Magnetic Recording
TB	Terabyte
TMR	Tunnel Magneto Resistance
USB	Universal Serial Bus
V	Volt
VHS	Video Home System
WORM	Write Once Read Many

7 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr.	Abbildung
1	Vergleich von DDR2 und DDR3 Modulen
2	PCMark Vantage
3	PCMark 05, P35-FSB 1066
4	PCMark 05, P35-FSB 1333
5	LTO Medium
6	Durschschnittliche Datentransferrate
7	Kapazität aktueller Festplatten im Vergleich
8	Speichervertiefungen auf einer CD
9	DVD-RAM in einem Caddy
10	Speichervorgang
11	Lesevorgang
12	Polymerspeicher
13	metallorganisches Netz
14	Animation
15	Millipede-Konzept
16	Vergleich Near-Field-Optic- und SuperRENS-Verfahren
17	Discvergleich
18	ReRAM
19	Schichten und Magnetisierung MRAM

8 Tabellenverzeichnis

Tabelle Nr.	Tabellenbezeichnung
1	Leistungsvergleich SDRAM, DDR-SDRAM, DDR2-SDRAM, DDR3-SDRAM
2	Technische Daten Magnetstreifenkarten
3	Übersicht aktueller und geplanter Magnetbandtypen
4	Technische Daten Disketten
5	Leistungsvergleich Magnetische Datenspeicher
6	Technische Daten Compact Discs
7	Technische Daten DVD-Formate
8	Technische Daten Blu-ray-Disc-Formate
9	Technische Daten MO-Disc
10	Leistungsvergleich (Magneto-)optische Datenträger
11	Technische Daten Flash-Speicherkarten
12	Technische Daten USB-Memory-Sticks
13	Technische Daten Solid State Discs
14	Leistungsvergleich Elektronische Datenspeicher
15	Abschließende Bewertung der Speichermedien bei Nutzung in verschiedenen Anwendungsszenarien

9 Fußnoten

↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 96
↑ Vgl. o.V. IT-Wissen A (2009)[1]
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 67
↑ Vgl. Schnabel (2009)[2]
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 64-65
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 65-66
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 66
↑ ^8,0 ^8,1 ^8,2 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 66-67
↑ Vgl. Schade (2007)[3]
↑ Vgl. Kretschmann (2007)[4]
↑ Vgl. o.V. Tom (2007)[5]
↑ In Anlehnung an Schnabel (2009)[6]
↑ Vgl. o.V. Geizhals (2009)[7]
↑ In Anlehnung an Schräer/Kaiser (2009)[8]
↑ ^15,0 ^15,1 In Anlehnung an o.V. Tom (2007)[9]
↑ ^16,0 ^16,1 ^16,2 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S 110-112
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 116
↑ Vgl. o.V. Qualstar (2009)[10]und o.V. LTO Technology (2008)[11]
↑ ^19,0 ^19,1 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 118
↑ ^20,0 ^20,1 ^20,2 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 118-122
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 118-122
↑ Vgl. o.V. Die Hardware-Bastelkiste (2009)[12]
↑ ^23,0 ^23,1 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 123-127
↑ ^24,0 ^24,1 ^24,2 ^24,3 Vgl. Feddern (2009), S. 104-107
↑ Vgl. Steudten (2006) [13]
↑ Vgl. Feddern A (2006), o. S.
↑ ^27,0 ^27,1 ^27,2 In Anlehnung an Feddern (2009)
↑ In Anlehnung an Hansen/Neumann (2005), S. 188
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 146
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 154
↑ Vgl. Schnabel (2009) [14]
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 146-148
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 149-150
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 148
↑ Vgl. Marianna (2006)[15]
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 149-150
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 154
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 151
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 157
↑ Vgl. o.V. Media A (2009) [16]
↑ Vgl. o.V. Media B (2009) [17]
↑ Vgl. Gieselmann A (2007), o. Seitenangabe
↑ Vgl. Gieselmann B (2007), o. Seitenangabe
↑ Vgl. Gieselmann (2004), o. Seitenangabe
↑ Quelle: Benz (2006), o. Seitenangabe
↑ Vgl. Benz (2006), o. Seitenangabe
↑ ^47,0 ^47,1 ^47,2 ^47,3 ^47,4 Vgl. o.V. K&M Elektronik AG (2009) [18]
↑ Vgl. Benz (2006), o. Seitenangabe
↑ Vgl. Feddern B (2006), o. Seitenangabe
↑ Vgl. o.V. Alternate (2009), o. Seitenangabe
↑ Vgl. Benz (2008), S. 213
↑ Vgl. Benz (2008), S. 212
↑ ^53,0 ^53,1 ^53,2 ^53,3 Vgl. o.V. Conrad (2009) [19]
↑ Vgl. Feddern A (2008), S. 157 -158
↑ Vgl. Feddern A (2008), S. 158
↑ Vgl. o.V. Alternate (2009), o. Seitenangabe
↑ Vgl. Feddern B (2008), o. Seitenangabe
↑ Vgl. o.V. TR (2009) [20]
↑ Vgl. o.V. Inphase A (2009) [21]
↑ Vgl. o.V. Inphase B (2009) [22]
↑ Vgl. o.V. Inphase C (2009) [23]
↑ Vgl. o.V. Bayer (2008) [24]
↑ Vgl. o.V. Heise A (2008) [25]
↑ Vgl. o.V. IT-Wissen B (2009) [26]
↑ ^65,0 ^65,1 ^65,2 Vgl. Kuhlmann/Rink (1998) und Schweickhardt/Gruber (1997) o. Seitenangabe
↑ Vgl. Kuhlmann/Rink (1998)
↑ Vgl. Lauerer (2007)[27]
↑ Vgl. Strass (2003) S. 7
↑ ^69,0 ^69,1 ^69,2 ^69,3 Vgl. o.V. Chemie (2009)[28]
↑ Vgl. o.V. PTE (2007)[29]]
↑ Vgl. o.V. Heise A (2007) [30]
↑ Vgl. o.V. Heise B (2008) [31]
↑ ^73,0 ^73,1 ^73,2 Vgl. o.V. IBM A (2002) [32]
↑ Vgl. o.V. IBM B (2002) [33]
↑ Vgl. Stieler (2005), S. 57
↑ Vgl. o.V. Tecchannel (2002) [34]
↑ Vgl. o.V. Heise (2005) [35]
↑ Vgl. o.V. Heise (2005) [36]
↑ ^79,0 ^79,1 ^79,2 ^79,3 ^79,4 ^79,5 ^79,6 Vgl. o.V. FKT (2007), S. 594-598 [37]
↑ Vgl. Kretschmann (2009) [38]
↑ Vgl. o.V. MRAM B (2009)[39]
↑ Vgl. o.V. Heise B (2009) [40]
↑ ^83,0 ^83,1 ^83,2 Vgl. o.V. Heise C (2007) [41]
↑ Vgl. o.V. Heise B (2009) [42]
↑ ^85,0 ^85,1 Vgl. o.V. Heise B (2009) [43]
↑ ^86,0 ^86,1 Vgl. Paschen et al.(2004), S. 173
↑ Vgl. Winkler (2008), S. 72
↑ Vgl. Wecker/Müller (2001), o. Seitenangabe
↑ Vgl. o.V. Heise A (2009)[44] und o.V. MRAM A (2009)[45]
↑ Vgl. Puchalla (2007), S. 13
↑ Vgl. Kesel/Bartholomä (2006), S. 179
↑ Vgl. o.V. Heise A (2007)[46]
↑ Vgl. o.V. Heise A (2009)[47]
↑ Vgl. Precht et al. (2004) S. 55
↑ Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 63 und o.V. Intel (2009) [48]

10 Literatur- und Quellenverzeichnis

Benz (2006)	Benz, B.: Erinnerungskarten - Die Technik der Flash-Speicherkarten, c’t 2006 Heft 23, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2006
Benz (2008)	Benz, B.: Pfeilschnell - Die dritte USB-Generation liefert Transferraten von 300 MByte/s, c’t 2008 Heft 22, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2008
Feddern A (2006)	Feddern, B.: Fujitsu quetscht Daten eng aneinander, http://www.heise.de/newsticker/Fujitsu-quetscht-Daten-eng-aneinander--/meldung/81872, Stand 28.05.2009
Feddern B (2006)	Feddern, B.: Boi Feddern: In die Karten geschaut - 164 Flash-Speicherkarten im Vergleich, c’t 2006 Heft 23, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2006
Feddern A (2008)	Feddern, B.: Evolutionär - Solid State Disks als Festplattenersatz, c’t 2008 Heft 9, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2008
Feddern B (2008)	Feddern, B.: Gemischte Gefühle - Solid State Disks mit bis zu 128 GByte, c’t 2008 Heft 11, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2008
Feddern (2009)	Feddern, B.: Platten-Karussell, c’t 2009 Heft 10, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2009
Gieselmann (2004)	Gieselmann, H.: Speicherwurm - Fujitsus MO-WORM-Laufwerk Dynamo 2300U2/W, c’t 2004 Heft 4, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2004
Gieselmann A (2007)	Gieselmann, H.: Billige Schreibkräfte - DVD-Brenner mit IDE- und SATA-Anschluss , c’t 2007 Heft 11, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2007
Gieselmann B (2007)	Gieselmann, H.: Blaue Zwillinge: Blu-ray-Brenner mit SATA, c’t 2007 Heft 2, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2007
Greene (2006)	Greene, Kate: Lebenserhaltende Maßnahmen für Moores Gesetz, http://www.heise.de/tr/Lebenserhaltende-Massnahmen-fuer-Moores-Gesetz--/artikel/69103, Stand 02.02.2006
Hansen/Neumann (2005)	Hansen, H. R., Neumann, G.: Wirtschaftsinformatik 2, 9. Auflage, Lucius & Lucius Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 2005
Kesel/Bartholomä (2006)	Kesel F., Bartholomä R.: Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs, 1. Auflage, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München 2006
Kretschmann (2007)	Kretschmann, T.: [IDF] Nehalem mit integriertem Speichercontroller, http://www.tomshardware.com/de/Intel-Nehalem-Speichercontroller,news-239937.html, Stand 28.05.2009
Kretschmann (2009)	Kretschmann, T.: Optisches Medium mit 10 TByte Kapazität, http://www.tomshardware.com/de/Nano-Gold-Partikel-Multiplexed-Optical-Recording,news-242915.html, Stand 22.05.2009
Kuhlmann/Rink (1998)	Kuhlmann U., Rink, J.: Terabytes in Plastikfolie, c’t 1998 Heft 03, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 1998
Lauerer (2007)	Lauerer, M.: Die Eiweiß-Scheibe, http://www.stern.de/computer-technik/technik/:Speichermedien-Die-Eiwei%DF-Scheibe/597282.html, Stand 10.09.2007
Marianna (2006)	Marianna, R.: Prüfstand: Fünf 16x DVD-Brenner für 8.5 GB, http://www.tomshardware.com/de/pruefstand-fuenf-16x-dvd-brenner-8-5-gb,testberichte-1359-13.html, Stand 12.06.2009
o.V. Alternate (2009)	o.V.: Alternate Computerversand GmbH, http://www.alterante.de, Stand 14.06.2009
o.V. AS (2009)	o.V.: Machbarkeit von atomaren Datenspeichern bestätigt, http://www.organische-chemie.ch/chemie/2009mae/datenspeicher.shtm, Stand 17.03.2009
o.V. Bayer (2008)	o.V.: Die Zukunft beginnt heute, http://www.bayer.de/de/die-zukunft-beginnt-heute.aspx, Stand 22.08.2008
o.V. Chemie (2008)	o.V.: Datenspeicher gehen ins Netz, http://www.organische-chemie.ch/chemie/2009mae/datenspeicher.shtm, Stand 17.03.2009
o.V. Conrad (2009)	o.V.: Conrad Electronic SE, http://www.conrad.de, Stand 14.06.2009
o.V. Die Hardware-Bastelkiste (2009)	o.V.: Die Hardware-Bastelkiste, http://www.hardware-bastelkiste.de/index.html?floppy.html, Stand 28.05.2009
o.V. FKT (2007)	o.V.: 4GOOD – Optischer Datenspeicher der 4. Generation nach CD, DVD und Blu-ray Disc, http://www.4goodtechnology.org/media/documents/FKT2007-11and2008-07.pdf,FKT Heft 11/2007, Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Berlin 2007
o.V. Geizhals (2009)	o.V.: Geizhals Preisvergleich Deutschland, http://geizhals.at/de, Stand 25.05.2009
o.V. Heise (2005)	o.V.: Blu-rays Erben: Philips treibt Near-Field Recording voran, http://www.heise.de/newsticker/meldung/print/61459, Stand 06.07.2005
o.V. Heise A (2007)	o.V.: 4-MBit-FRAM, http://www.heise.de/newsticker/meldung/print/86588, Stand 12.03.2007
o.V. Heise B (2007)	o.V.: Festplatten ohne mechanische Drehung, http://www.heise.de/newsticker/Festplatten-ohne-mechanische-Drehung--/meldung/89905 Stand 18.05.2007
o.V. Heise C (2007)	o.V.: ReRAM als Flash-Speicher-Alternative, http://www.heise.de/newsticker/ReRAM-als-Flash-Speicher-Alternative--/meldung/100606, Stand 14.12.2007
o.V. Heise A (2008)	o.V..: Holografischer Speicher vor der Martkeinführung, http://www.heise.de/newsticker/Holografischer-Speicher-vor-der-Markteinfuehrung--/meldung/106746, Stand 20.04.2008
o.V. Heise B (2008)	o.V..: IBM: Racetrack-Speicher statt MRAM oder Festplatte, http://www.heise.de/newsticker/IBM-Racetrack-Speicher-statt-MRAM-oder-Festplatte--/meldung/106366, Stand 11.04.2008
o.V. Heise A (2009)	o.V.: ISSCC: Neue Fe- und Re-RAMs, http://www.heise.de/newsticker/meldung/print/127109, Stand 09.02.2009
o.V. Heise B (2009)	o.V.: Ablösung für (NAND-)Flash-Speicher, http://www.heise.de/newsticker/Abloesung-fuer-NAND-Flash-Speicher--/meldung/138129, Stand 19.05.2009
o.V. Inphase A (2009)	o.V.: Inphase,Speichervorgang, http://inphase-technologies.com/technology/tour/index.html, Stand 31.05.2009
o.V. IBM A (2002)	o.V.: IBM's 'Millipede' Project Demonstrates Trillion-Bit Data Storage Density , http://domino.research.ibm.com/comm/pr.nsf/pages/news.20020611_millipede.html, Stand 11.06.2002
o.V. IBM B (2002)	o.V.: Höchste Speicherdichte mit "Tausendfüssler" aus der IBM Forschung, http://www.zurich.ibm.com/news/02/millipede_d.html, Stand 11.06.2002
o.V. Inphase B (2009)	o.V.: Inphase, Lesevorgang, http://inphase-technologies.com/technology/tour/tour2.html, Stand 31.05.2009
o.V. Inphase C (2009)	o.V.: Inphase, tapestry + disc, http://inphase-technologies.com/products/media.asp?subn=3_2, Stand 31.05.2009
o.V. IT-Wissen A (2009)	o.V.: NVM, http://www.itwissen.info/definition/lexikon/Nichtfluechtiger-Speicher-NVM-non-volatile-memory.html, Stand 28.05.2009
o.V. IT-Wissen B (2009)	o.V.: WORM, http://www.itwissen.info/definition/lexikon/write-once-read-many-WORM.html, Stand 31.05.2009
o.V. K&M Elektronik AG (2009)	o.V. K&M Elektronik AG: http://www.kmelektronik.de, Stand 14.06.2009
o.V. LTO Technology (2008)	o.V.: Generations, http://lto.org/technology/ugen.php?section=0&subsec=ugen, Stand 28.05.2009
o.V. Media A (2009)	o.V.: DVD-RAM in einem Caddy, http://www.mediaforge.co.uk/mt/archives/dvd-ram.jpg, Stand 07.06.2009
o.V. Media B (2009)	o.V.: DVD-RAM Unterseite mit Sektorierung, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9c/DVD-RAM_Unterseite.jpg/390px-DVD-RAM_Unterseite.jpg, Stand 07.06.2009
o.V. MRAM A (2009)	o.V.: Wie funktioniert MRAM, http://www.mram-memory.eu/wie-funktioniert-mram, Stand 07.06.2009
o.V. MRAM B (2009)	o.V.: Wie funktioniert PRAM, http://www.mram-memory.eu/wie-funktioniert-der-pram-speicher, Stand 13.06.2009
o.V. Qualstar (2009)	o.V.: AIT Roadmap, http://www.qualstar.com/146105.html, Stand 28.05.2009
o.V. Quantum (2009)	o.V.: DLT Drive Overview, http://www.quantum.com/Products/TapeDrives/DLT/Index.aspx, Stand 28.05.2009
o.V. PTE (2007)	o.V.: Bakterien als Langzeitspeicher, http://www.photoscala.de/Artikel/Bakterien-als-Langzeitspeicher, Stand 21.05.2007
o.V. Tom (2007)	o.V.: Intel P35-Chipsatz im Test: DDR3 enttäuscht, http://www.tomshardware.com/de/intel-chipsatz-p35-ddr3,testberichte-239355-32.html, Stand 28.05.2009
o.V. Tecchannel (2002)	o.V.: Forscher entwickeln optische 100-GByte-Disk, http://www.tecchannel.de/news/themen/business/411382/forscher_entwickeln_optische_100_gbyte_disk/index.html, Stand 20.05.2002
Paschen et al. (2004)	Paschen, H., Coenen, C., Fleischer, T., Grünwald, R., Oertel, D., Revermann, C.: Nanotechnologie, 1. Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2004
Precht et al. (2004)	Precht, M., Meier, N., Tremel, D.: EDV-Grundwissen: Eine Einführung in Theorie und Praxis der modernen EDV, 7. Auflage, Addison Wesley Verlag, München 2004
Puchalla (2007)	Puchalla, J.: Metallorganische Chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) ferroelektrischer Dünnschichten: Herstellung und Charakterisierung, 1. Auflage, Forschungszentrum Jülich 2007
Schade (2007)	Schade, C.: DDR3 und DDR2 im Leistungsvergleich, http://www.hardware-aktuell.com/artikel/27/ddr3_und_ddr2_im_leistungsvergleich/2/, Stand 28.05.2009
Schnabel (2009)	Schnabel, P.: Das ELKO, http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/1103241.htm, Stand 28.05.2009
Schräer/Kaiser (2009)	Schräer, F., Kaiser, M.: AMD Phenom II: DDR2 gegen DDR3, http://www.hartware.de/review_900_5.html, Stand 28.05.2009
Schweickhardt/Gruber (1997)	Schweickhardt D., Gruber, R.: Speichern mit Licht, Focus 1997 Heft 30, Focus Magazin, München 1997
Steudten (2006)	Steudten, T.: 50 Jahre Festplatte: Vom lahmen Riesen zum flotten Winzling, http://www.tecchannel.de/storage/komponenten/447433/50_jahre_festplatte_vom_lahmen_riesen_zum_flotten_winzling/index3.html, Stand 28.05.2009
Stieler (2005)	Stieler, W.: Das nächste kleine Ding, Technology Review März, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2005
Strass (2003)	Strass, H.: Zukünftige Speichertechnologien, Teil 1, Tecchannel, IDG Business Media GmbH, München 2003
Winkler (2008)	Winkler, V.: Deutlich schnelleres MRAM, c’t 2008 Heft 19, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover 2008
Wecker/Müller (2001)	Wecker, J., Müller, G.: Magnetoelektronik: Teilvorhaben MRAM. Abschlussbericht an das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Siemens AG, Corporate Technology, Erlangen 2001

[0] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 96

[1] Vgl. o.V. IT-Wissen A (2009)[1]

[2] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 67

[3] Vgl. Schnabel (2009)[2]

[4] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 64-65

[5] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 65-66

[6] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 66

[Hansen-7] 8,0 ^8,1 ^8,2 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 66-67

[8] Vgl. Schade (2007)[3]

[9] Vgl. Kretschmann (2007)[4]

[10] Vgl. o.V. Tom (2007)[5]

[11] In Anlehnung an Schnabel (2009)[6]

[12] Vgl. o.V. Geizhals (2009)[7]

[13] In Anlehnung an Schräer/Kaiser (2009)[8]

[Tom-14] 15,0 ^15,1 In Anlehnung an o.V. Tom (2007)[9]

[Hansen110-15] 16,0 ^16,1 ^16,2 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S 110-112

[16] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 116

[17] Vgl. o.V. Qualstar (2009)[10]und o.V. LTO Technology (2008)[11]

[Hansen118-18] 19,0 ^19,1 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 118

[Hansen122-19] 20,0 ^20,1 ^20,2 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 118-122

[20] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 118-122

[21] Vgl. o.V. Die Hardware-Bastelkiste (2009)[12]

[Hansen1-22] 23,0 ^23,1 Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 123-127

[Feddern-23] 24,0 ^24,1 ^24,2 ^24,3 Vgl. Feddern (2009), S. 104-107

[24] Vgl. Steudten (2006) [13]

[25] Vgl. Feddern A (2006), o. S.

[Feddern2-26] 27,0 ^27,1 ^27,2 In Anlehnung an Feddern (2009)

[27] In Anlehnung an Hansen/Neumann (2005), S. 188

[28] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 146

[29] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 154

[30] Vgl. Schnabel (2009) [14]

[31] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 146-148

[32] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 149-150

[33] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 148

[34] Vgl. Marianna (2006)[15]

[35] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 149-150

[36] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 154

[Hansen2-37] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 151

[Hansen23-38] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 157

[39] Vgl. o.V. Media A (2009) [16]

[40] Vgl. o.V. Media B (2009) [17]

[Gieselmann-41] Vgl. Gieselmann A (2007), o. Seitenangabe

[Gieselmann_A-42] Vgl. Gieselmann B (2007), o. Seitenangabe

[Gieselmann_B-43] Vgl. Gieselmann (2004), o. Seitenangabe

[44] Quelle: Benz (2006), o. Seitenangabe

[45] Vgl. Benz (2006), o. Seitenangabe

[KM-46] 47,0 ^47,1 ^47,2 ^47,3 ^47,4 Vgl. o.V. K&M Elektronik AG (2009) [18]

[Benz_C-47] Vgl. Benz (2006), o. Seitenangabe

[Feddern_B-48] Vgl. Feddern B (2006), o. Seitenangabe

[Alternate-49] Vgl. o.V. Alternate (2009), o. Seitenangabe

[50] Vgl. Benz (2008), S. 213

[51] Vgl. Benz (2008), S. 212

[Conrad-52] 53,0 ^53,1 ^53,2 ^53,3 Vgl. o.V. Conrad (2009) [19]

[53] Vgl. Feddern A (2008), S. 157 -158

[54] Vgl. Feddern A (2008), S. 158

[Alternate_B-55] Vgl. o.V. Alternate (2009), o. Seitenangabe

[Feddern_E-56] Vgl. Feddern B (2008), o. Seitenangabe

[57] Vgl. o.V. TR (2009) [20]

[58] Vgl. o.V. Inphase A (2009) [21]

[59] Vgl. o.V. Inphase B (2009) [22]

[60] Vgl. o.V. Inphase C (2009) [23]

[61] Vgl. o.V. Bayer (2008) [24]

[62] Vgl. o.V. Heise A (2008) [25]

[63] Vgl. o.V. IT-Wissen B (2009) [26]

[polymer-64] 65,0 ^65,1 ^65,2 Vgl. Kuhlmann/Rink (1998) und Schweickhardt/Gruber (1997) o. Seitenangabe

[65] Vgl. Kuhlmann/Rink (1998)

[66] Vgl. Lauerer (2007)[27]

[67] Vgl. Strass (2003) S. 7

[netz-68] 69,0 ^69,1 ^69,2 ^69,3 Vgl. o.V. Chemie (2009)[28]

[69] Vgl. o.V. PTE (2007)[29]]

[70] Vgl. o.V. Heise A (2007) [30]

[71] Vgl. o.V. Heise B (2008) [31]

[IBM-72] 73,0 ^73,1 ^73,2 Vgl. o.V. IBM A (2002) [32]

[73] Vgl. o.V. IBM B (2002) [33]

[74] Vgl. Stieler (2005), S. 57

[75] Vgl. o.V. Tecchannel (2002) [34]

[76] Vgl. o.V. Heise (2005) [35]

[77] Vgl. o.V. Heise (2005) [36]

[FKT-78] 79,0 ^79,1 ^79,2 ^79,3 ^79,4 ^79,5 ^79,6 Vgl. o.V. FKT (2007), S. 594-598 [37]

[79] Vgl. Kretschmann (2009) [38]

[80] Vgl. o.V. MRAM B (2009)[39]

[81] Vgl. o.V. Heise B (2009) [40]

[Heise_C-82] 83,0 ^83,1 ^83,2 Vgl. o.V. Heise C (2007) [41]

[83] Vgl. o.V. Heise B (2009) [42]

[Heise_B_2009-84] 85,0 ^85,1 Vgl. o.V. Heise B (2009) [43]

[paschen-85] 86,0 ^86,1 Vgl. Paschen et al.(2004), S. 173

[86] Vgl. Winkler (2008), S. 72

[87] Vgl. Wecker/Müller (2001), o. Seitenangabe

[88] Vgl. o.V. Heise A (2009)[44] und o.V. MRAM A (2009)[45]

[89] Vgl. Puchalla (2007), S. 13

[90] Vgl. Kesel/Bartholomä (2006), S. 179

[91] Vgl. o.V. Heise A (2007)[46]

[92] Vgl. o.V. Heise A (2009)[47]

[93] Vgl. Precht et al. (2004) S. 55

[94] Vgl. Hansen/Neumann (2005), S. 63 und o.V. Intel (2009) [48]

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Leistungsvergleich aktueller Speichertechnologien und zukünftige Entwicklungen