Grundlagen der Informatik III Wintersemester 2010/2011 – 17. Vorlesung Dr.-Ing. Wolfgang Heenes msg: main: int main() { printf("Hello, world!"); return 0; } 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 1 .data .asciiz "Hello, world!" .text .globl main la $a0,msg li $v0,4 syscall jr $ra Inhalt 1. Literatur 2. Festplatten 3. Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus 4. Induktion 5. Ferritkernspeicher 6. Aufbau magnetischer Festplatten 7. Leistungsdaten 8. SSDs 9. Zusammenfassung und Ausblick 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 2 Literatur [BO10] Bryant, Randal E. und David R. O´Hallaron: Computer Systems - A Programmer´s Perspective. Prentice Hall, 2010. [CWHS08] Clausert, Horst, Gunther Wiesemann, Volker Hinrichsen und Jürgen Stenzel: Grundgebiete der Elektrotechnik I. Oldenbourg, 2008. [Hil75] Hilberg, Wolfgang: Elektronische digitale Speicher. Oldenbourg, 1975. [TG06] Tanenbaum, Andrew S. und James Goodman: Computerarchitektur. Pearson Studium, 2006. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 3 Speicherhierarchie Festplatten L0: Smaller, faster, and costlier (per byte) storage devices L1: L2: Regs CPU registers hold words retrieved from cache memory. L1 cache (SRAM) L1 cache holds cache lines retrieved from the L2 cache. L2 cache (SRAM) L2 cache holds cache lines retrieved from L3 cache L3: L3 cache (SRAM) L3 cache holds cache lines retrieved from memory. Larger, slower, and cheaper (per byte) storage devices L4: L5: Main memory (DRAM) Main memory holds disk blocks retrieved from local disks. Local secondary storage (local disks) Local disks hold files retrieved from disks on remote network servers. L6: Remote secondary storage (distributed file systems, Web servers) Abbildung: Quelle: [BO10, S. 48] 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 4 Festplatten Damals I Bereits im Jahr 1878 versuchte der Amerikaner Oberlin Smith elektrische Daten auf einem magnetischen Draht zu speichern ⇒ kein Patent I Ab 1956 verkaufte IBM eine Innovation im Bereich der Speichermedien ⇒ 305 RAMAC1 I Kapazität: ca. 5 Millionen 7-Bit-Zeichen (ca. 5 MB) I 50 mit Eisenoxid beschichteten Platten I 1.200 Umdrehungen pro Minute 1 random-access method of accounting and control 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 5 Festplatten Heute I Festplatten sind in unterschiedlichen mechanischen Größen erhältlich I I I I I 5,25 “ 3,5 “ 2,5 “ 1,8 “ 1,0 “ I Aus den unterschiedlichen mechanischen Größen ergeben sich unterschiedliche Speicherkapazitäten I 3,5 “⇒ 3 TB I 2,5 “⇒ 1.5 TB I 1,8 “⇒ 320 GB I 4.200 bis 15.000 Umdrehungen pro Minute I Zunächst Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 6 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus I I Bereits im alten Griechenland stellte man fest, dass bestimmte metallische Körper Kräfte aufeinander ausüben. I Diese Tatsache wird als Magnetismus bezeichnet. I Magnete besitzen zwei magnetische Pole (Dipol), einen Nordpol und einen Südpol, welche nicht alleine auftreten können ⇒ Elektrische Ladungen lassen sich trennen, magnetische Pole nicht [CWHS08, S. 199] I Die Ursache von Magnetismus liegt in der Bewegung elektrischer Ladungsträger. I Die um den Atomkern kreisenden Elektronen stellen Kreisströme dar, die kleinste Felder erzeugen. I Desweiteren drehen sich Elektronen um die eigene Achse, was ebenfalls kleinste magnetische Felder zur Folge hat ⇒ Spin 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 7 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus II I In einem Dauermagneten heben sich diese magnetischen Wirkungen nicht gegenseitig auf ⇒ ein Magnetfeld ist zu beobachten I Wenn man Elektronen in Bewegung bringt, beispielsweise durch Anlegen einer Spanung an einen Draht, so fließt ein Strom und man bezeichnet das entstehende Feld als magnetisches Feld. I Zur Beschreibung eines Magnetfeldes nutzt man die Formel der magnetischen Flussdichte B: µI 1 B1 = 2π% I Die Einheit ist [B] = 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 8 Vs m2 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus III I Anschauung Abbildung: Quelle: Magnetischer Fluss [CWHS08, S. 202] I I Die magnetische Flussdichte hängt von dem Stoff ab, der von dem Leiter umgeben wird. Materialunabhängige Feldgröße ⇒ magnetische Feldstärke H 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 9 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus IV I Magnetische Feldstärke H= I B µ Die Einheit ist A m µ bezeichnet die Permeabilität. Sie beschreibt die Durchlässigkeit eines Materials für magnetische Felder (vgl. [CWHS08, S. 206]) [H] = I I Die Permeabilität µ = µr · µ0 entspricht im Vakuum genau der Permeabilitätskonstante µ0 = 4π · 10−7 AN2 (vgl. [CWHS08, S. 206]) I Unterteilung von Materialien in verschiedene Kategorien bzgl. der Permeabilität µr . 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 10 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus V I Kategorien der Permeabilität µr I paramagnetische Stoffe (µr ' 1): teilweise Ausrichtung der magnetischen Momente unter Anlegen eines äußeren Magnetfeldes. Nur schwache Verstärkung des äußeren Magnetfeldes. Liegt kein Magnetfeld an, ist die Restwirkung nach außen nur sehr schwach. I diamagnetische Stoffe (µr / 1): während des Anlegens eines äußeren Magnetfeldes bilden sich antiparallele Dipole aus, welche das äußere Feld abschwächen. I ferromagnetische Stoffe (µr 1): durch Wechselwirkung benachbarter Dipole entsteht eine starke Ausrichtung sehr vieler Dipole bereits beim Anlegen schwacher Felder, teilweiser Erhalt der Felder nach Abschalten des äußeren Feldes. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 11 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus VI I Diamagnetismus tritt bei allen Materialien auf, wird aber häufig durch die paramagnetischen und ferromagnetischen Eigenschaften der Stoffe überdeckt. I Bringt man einen Stoff in ein starkes Magnetfeld, etwa das einer Strom durchflossenen Spule, so werden die (induzierten oder permanenten) magnetischen Dipole im Inneren des Materials ausgerichtet ⇒ das Material wird magnetisiert. I Bei ferromagnetischen Stoffen bleibt diese Magnetisierung teilweise nach Abschalten des äußeren Feldes bestehen, was als Grundlage zur Speicherung von Informationen bei Festplatten und anderen Magnetspeichersystemen dient. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 12 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus VII I Ferromagnetimus: Typische ferromagnetische Stoffe sind reines Eisen, Cobalt, Nickel und Legierungen dieser Metalle untereinander. I Die relative Permeabilitätszahl dieser Stoffe beträgt zwischen µr = 104 ...106 . I Schon sehr schwache äußere Magnetfelder führen bei diesen Stoffen zu einer Anordnung vieler Dipole, welche nach Abschalten des äußeren Feldes bestehen bleiben. I Die Wechselwirkung der Dipole untereinander ist so stark, dass sich mikroskopisch kleine Raumbereiche durch diese Beeinflussung ausrichten. Diese Bereiche nennt man auch Weiß’ sche Bezirke. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 13 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus VIII I Hysterese Kurve Abbildung: Quelle: Hysterese Kurve [CWHS08, S. 207] I Flussdichte eines Materials als Funktion eines äußeren Magnetfeldes 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 14 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus IX I In der Abbildung wird die magnetische Flussdichte B eines Materials als Funktion eines äußeren Magnetfeldes H dargestellt. I Während das äußere Feld vom Nullpunkt ausgehend allmählich ansteigt, nimmt B entlang der vom Nullpunkt nach P1 führenden Kurve zu. I Die Abflachung der Kurve in der Nähe von P1 zeigt, dass die Weiß’schen Bezirke größtenteils ausgerichtet sind und das Material gesättigt ist. I Oberhalb der Sättigung nimmt B nur noch zu, weil das äußere Magnetfeld zunimmt. I Fällt das äußere Feld aus, so bleibt die Anordnung der Bezirke teilweise erhalten und B sinkt von P1 auf Br zurück. I Der Fluss ist im Punkt Br allerdings nicht 0. I Das zurückbleibende Magnetfeld nennt man Remanenzfeld. I An diesem Punkt ist das Material zum Dauermagnet geworden. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 15 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus X I Polt man die Spule nun um, so dass das äußere Magnetfeld H in entgegengesetzte Richtung zeigt, nimmt der Fluss allmählich ab. Er erreicht im Punkt Hc wieder 0. I Dieser Punkt wird als Koerzitivfeldstärke bezeichnet. I Eine Neutralisierung eines einmal magnetisierten ferromagnetischen Materials ist also nur möglich, wenn man ein entgegengesetztes äußeres Feld in Größe der Koerzitivfeldstärke anlegt. I Erhöht man den Strom weiter, erreicht man den Punkt P2 , über welchen hinaus wieder Sättigung auftritt. I Nach Abschalten des äußeren Magnetfeldes fällt der Fluss dann auf den Punkt −Br zurück, welcher wiederrum nur durch Anlegen eines Magnetfeldes der Stärke Hc neutralisiert werden kann. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 16 Grundbegriffe und Eigenschaften des Magnetismus XI I Im Gegensatz zu analogen Aufzeichnungsverfahren wird im digitalen Verfahren das Material stets bis in die Sättigung getrieben. I Die Punkte +Br und −Br bilden nun die Punkte, die zum Speichern der Daten genutzt werden. I Oberhalb einer bestimmten Temperatur (Curie-Temperatur) werden die ferromagnetischen Effekte aufgehoben werden. Bei Nickel beträgt diese beispielsweise 358◦ . I Theorie ⇒ Schreiben von Informationen (stationäre Magnetfelder) I Wie werden Daten wieder ausgelesen? (zeitlich veränderliche Magnetfelder) 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 17 Grundbegriffe und Eigenschaften Induktion I I Beim Leseprozess von Festplatten kommen keine stationären sondern zeitlich veränderliche Magnetfelder zum Einsatz. I Veränderliche Magnetfelder entstehen durch veränderliche Ströme oder Bewegung von Magneten. I Wie Faraday bereits im 19. Jahrhundert feststellte, erzeugen Magnete einen Strom, wenn man sie über eine geschlossene, unbewegte Leiterschleife bewegt. I Diese Eigenschaft wird bei Festplatten zum Auslesen der Informationen genutzt. I Eine umfassende Darstellung findet sich in [CWHS08, S. 213] 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 18 Grundbegriffe und Eigenschaften Induktion II I Der magnetische Fluss Φ bezeichnet den Fluss pro Fläche A und berechnet sich als Flächenintegral über der Flussdichte B. Anschaulich gesprochen stellt Φ die Anzahl der Feldlinien in einer Fläche da. ~ = Φ Z ~ Ã Bd [ Φ] = Vs 2 m = Vs = 1Wb m2 A I Bei Experimenten stelle man fest, dass jede Änderung des Flusses durch die von einer Leiterschleife umschlossene Fläche eine Spannung in der Schleife induziert, deren Stärke sich proportional zur Änderungsrate des Flusses verhält ⇒ Induktionswirkung 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 19 Grundbegriffe und Eigenschaften Induktion III I Induktionsgesetz in seiner einfachsten Form lautet (vgl. [CWHS08, S. 226]): Uind = − I dΦ dt [U] = Vs =V s Sind mehrere Leiterschleifen hintereinander geschaltet und vom gleichen Fluss durchsetzt, beispielsweise eine Spule mit N-Windungen, so verstärkt sich die induzierte Spannung gerade um N ([CWHS08, S. 228]) 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 20 Ferritkernspeicher I Speicher wurden früher auf unterschiedliche Arten realisiert I I Relais Röhren I Außerdem ⇒ Ferritkernspeicher I Anwendung als Hauptspeicher I Weiterführende Informationen in [Hil75, S. 70] 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 21 Aufbau magnetischer Festplatten I I I Eine Festplatte besteht grundlegend aus vier Komponenten Komponenten: I I I I I Aufzeichnende Oberfläche (Recording Surface) Lese-/Schreibkopf (Read/Write Heads) Stellmotor (Transport mechanism) Controller (Control electronics) Im Folgenden werden Stellmotoren und Controller nicht weiter behandelt. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 22 Aufbau magnetischer Festplatten II 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 23 Aufbau magnetischer Festplatten III 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 24 Aufbau magnetischer Festplatten IV Oberfläche I Als aufzeichnende Oberfläche werden in Festplatten typischerweise mehrere Aluminiumscheiben mit einem Durchmesser von 3 bis 12 cm verwendet. I Diese wird als nicht-magnetisches Basismaterial genutzt, auf welches eine dünne metallische Schicht mit hohem µr aufgebracht ist. I Die Scheibe wird während des Betriebes in Drehung versetzt um die Daten über den gesamten Umfang zu speichern. I Knapp darüber schwebt der Lese-/Schreibkopf auf einem Luftkissen. I Dieser detektiert die unter ihm drehenden positiven oder negativen magnetischen Felder. I Durch den induzierten Strom (bei Veränderung des Magnetfeldes) werden die Daten ausgelesen und an den Controller weitergeleitet, dekodiert und ausgegeben. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 25 Aufbau magnetischer Festplatten V Organisation I Die kreisförmig angeordneten Sequenzen von Magnetfeldern nennt man Spur (Track). I Jede Spur ist in eine Anzahl von Sektoren fester Länge unterteilt. Ein Sektor hat z. B. 512 Byte. I Hinzu kommen pro Sektor die Präambel, ein Teil vor den eigentlichen Daten, welcher zur Synchronisation dient, sowie ein Fehlerkorrekturcode am Ende. I Zwischen zwei Sektoren befindet sich eine kleine Lücke, die Zwischensektor-Lücke. I Die Verwaltungsdaten betragen etwa 15% der gesamten Sektordaten. [TG06, S. 100] 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 26 Aufbau magnetischer Festplatten VI Organisation Abbildung: Quelle: [TG06, S. 100] 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 27 Aufbau magnetischer Festplatten VII Organisation I Ursprünglich war jede Spur in eine gleiche feste Anzahl von Sektoren unterteilt. I Durch die konstante Winkelgeschwindigkeit der Scheiben entstanden bei den unterschiedlichen Umfängen der Spuren allerdings mehrere Probleme. I Zum einen veränderte sich die Kreisgeschwindigkeit und zum anderen wurden die weiter außen liegenden Sektoren gestreckt. I In den Anfängen setzte man am Innenradius der Festplatte die größtmögliche Speicherdichte an und streckte die äußeren Sektoren. I So konnte man trotz unterschiedlichen Kreisgeschwindigkeiten mit der gleichen Technik lesen. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 28 Aufbau magnetischer Festplatten VIII Organisation I Heute wird die Scheibe von innen nach außen in Zonen unterteilt. I Jede Zone enthält mehrere Spuren sowie eine unterschiedliche Zahl von Sektoren. I Auf den inneren Zonen liegen weniger Sektoren, auf den äußeren entsprechend mehr. I Die Länge eines Sektors bleibt dadurch weitgehend gleich. I Verbunden mit einem erhöhten Steuerungsaufwand kann so mehr Speicherplatz genutzt werden. [TG06, S. 102] I In modernen Festplatten liegen zwischen 5.000 und 10.000 Spuren parallel pro cm Radius, was eine effektive Spurbreite von 1 bis 2 µm oder 50.000 bis 100.000 Bit/cm ergibt. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 29 Aufbau magnetischer Festplatten IX Organisation I Beim Platzieren der Bits auf den Spuren unterscheidet man zwischen zwei Techniken: I I Longitudinal Recording: Die Dipole werden waagerecht in die magnetisierbare Schicht eingebracht. Perpendicular Recording (PMR): Die Dipole werden senkrecht in die magnetisierbare Schicht eingebracht. I Von der Dekodierung her unterscheiden sich die beiden Verfahren nicht. I Aufgrund der Platzersparnis der senkrechten Positionierung wird bei neuen Festplatten aber Perpendicular Recording verwendet. [TG06, S. 101] I Aufgrund der besseren Darstellbarkeit wird im weiteren Verlauf allerdings Longitudal Recording betrachtet. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 30 Aufbau magnetischer Festplatten X Lese-/Schreibkopf I Grundlegend unterscheidet man zwischen zwei Arten von Leseköpfen I I Induktive Köpfe Magneto-Resistive (MR) Köpfe I Ein induktiver Lesekopf besteht aus einer Spule - einem Ring mit vielen dünnen Drahtschleifen. Die induzierte Spannung dabei Uind = −N ddtΦ . I Ein MR-Lesekopf nutzt den magnetoresitiven Effekt aus, welcher die Änderung eines elektrischen Widerstandes eines Materials bei Anlegen eines äußeren Magnetfeldes bezeichnet. I Durch diesen Effekt lassen sich höhere Spannungsamplituden als mit induktiven Köpfen erzeugen. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 31 Aufbau magnetischer Festplatten XI Lese-/Schreibkopf I Zum Schreiben von Daten wird ein induktiver Kopf genutzt. Als Lesekopf wird meistens ein MR-Kopf verwendet. Wird auch der Lesekopf induktiv realisiert, so können beide Köpfe durch eine einzige Spule realisiert werden. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 32 Aufbau magnetischer Festplatten XII Aufzeichnung der Daten I Die zu schreibenden Informationen werden durch einen Strom abgebildet, welcher die Spule des Schreibkopfs antreibt. I Das durch den Stromfluss erzeugte magnetische Feld ändert den Zustand des magnetisierbaren Materials unter dem Kopf. 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 33 Leistungsdaten I I I Die Leistungsfähigkeit der Festplatte hängt von vielen Faktoren ab Die Zugriffszeit auf einen Sektor hängt im Wesentlichen von drei Größen ab I I I Such-Zeit (Seek Time) Rotations-Latenz (Rotational Latency) Übertragungs-Zeit (Transfer Time) I Such-Zeit: Zeit um den Arm zum entsprechenden Ziel-Sektor zu bewegen. I Rotations-Latenz: ggf. bis zu einer Umdrehung I Übertragungs-Zeit: Zeit, um einen Sektor zu lesen ⇒ hängt ab von Rotationsgeschwindigkeit 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 34 Leistungsdaten II I Beispiel: I I I I Drehzahl: 7200 Umdrehungen in der Minute (U/min) Tavgseek = 9 ms Anzahl der Sektoren pro Spur (durchschnittlich): 400 Rotations-Latenz: Tavgrotation = I Übertragungs-Zeit: Tavgtransfer = I 1 60 s 1000 ms 1 · Tmaxrotation = · · ≈ 4 ms 2 2 7200 U /min s 1 1000 ms 60 s · · ≈ 0.02 ms 7200 U /min 400 sectors/track s Zugriffszeit: Taccess = Tavgseek + Tavgrotation + Tavgtransfer ≈ 13.02 ms 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 35 Leistungsdaten III I Beispiel: www.seagate.com I I I I I I I I I Platten: 4 Oberflächen: 8 Oberflächen-Durchmesser: 3.5 in. Sektor Größe: 512 Byte Zonen: 15 Zylinder: 50.864 ... Formatierte Kapazität: 146.8 GB Leistungsdaten im Einsatz I I I I Umdrehungszahl: 15.000 Umdrehungen pro Minute Rotations-Latenz (durchschnittlich): 2 ms Such-Zeit (durchschnittlich): 4 ms Übertragungsrate: 58 - 96 MB/s 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 36 SSDs Einleitung I SSD steht für Solid State Disk I Zur Erinnerung: Es gibt unterschiedliche Arten von Speichern I Unterscheidung neben Register, SRAM, DRAM auch durch die Permanenz I Festplatte ist ein permanenter Speicher ⇒ Nachteil im Vergleich zu SRAM und DRAM ist die Geschwindigkeit I Vorteil ist, dass Daten permanent gespeichert werden können I Einführung eines weiteren Speichers in der Hierarchie 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 37 Speicherhierarchie SSDs Abbildung: Quelle: http://www.bit-tech.net/hardware/memory/ 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 38 SSDs Entwicklungen I Read Only Memory (ROM), Werte bei Herstellung festgelegt 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 39 SSDs Entwicklungen I Programmable Read Only Memory (PROM), einmalig durch Anwender programmierbar 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 40 SSDs Entwicklungen I Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM) I I I I Festwertspeicher elektrisch programmierbar (durch Überspannungen, ca. 25 V) durch UV-Bestrahlung löschbar Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) I I I Festwertspeicher elektrisch programmierbar elektrisch löschbar I Flash-Speicher I Zugrundeliegende Technologie ⇒ Feldeffekttransistoren 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 41 SSDs Entwicklungen I Flash-Zelle, mit Floating Gate 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 42 SSDs Leistungsdaten I Lesen einer SSD [BO10, S. 616] I I I I Sequentieller Lese-Durchsatz: 250 MB/s Zufälliger Lese-Durchsatz: 140 MB/s Zugriffszeit (zufällig): 30 µs Schreiben einer SSD [BO10, S. 616] I I I Sequentieller Schreib-Durchsatz: 170 MB/s Zufälliger Schreib-Durchsatz: 14 MB/s Zugriffszeit (zufällig): 300 µs 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 43 Zusammenfassung und Ausblick I Festplatten I SSDs Nächste Vorlesung behandelt I Kodierungen 14. Dezember 2010 | Technische Universität Darmstadt | Dr.-Ing. Wolfgang Heenes | 44