[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/flachendichte-computerspeicher-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/flachendichte-computerspeicher-wikipedia\/","headline":"Fl\u00e4chendichte (Computerspeicher) &#8211; Wikipedia","name":"Fl\u00e4chendichte (Computerspeicher) &#8211; Wikipedia","description":"before-content-x4 Dieser Artikel muss sein Aktualisiert. Bitte aktualisieren Sie diesen Artikel, um aktuelle Ereignisse oder neu verf\u00fcgbare Informationen wiederzugeben. ((Dezember","datePublished":"2021-01-27","dateModified":"2021-01-27","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/9\/98\/Ambox_current_red.svg\/42px-Ambox_current_red.svg.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/9\/98\/Ambox_current_red.svg\/42px-Ambox_current_red.svg.png","height":"34","width":"42"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2021\/01\/27\/flachendichte-computerspeicher-wikipedia\/","wordCount":5061,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Dieser Artikel muss sein Aktualisiert. Bitte aktualisieren Sie diesen Artikel, um aktuelle Ereignisse oder neu verf\u00fcgbare Informationen wiederzugeben.  ((Dezember 2011)       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Fl\u00e4chendichte ist ein Ma\u00df f\u00fcr die Menge an Informationsbits, die auf einer bestimmten L\u00e4nge der Spur, einem bestimmten Oberfl\u00e4chenbereich oder in einem bestimmten Volumen eines Computerspeichermediums gespeichert werden k\u00f6nnen.  Im Allgemeinen ist eine h\u00f6here Dichte w\u00fcnschenswerter, da dadurch mehr Daten im gleichen physischen Raum gespeichert werden k\u00f6nnen.  Die Dichte steht daher in direktem Zusammenhang mit der Speicherkapazit\u00e4t eines bestimmten Mediums.  Die Dichte beeinflusst im Allgemeinen auch die Leistung innerhalb eines bestimmten Mediums sowie den Preis.Table of ContentsSpeicherger\u00e4teklassen[edit]Festk\u00f6rpermedien[edit]Magnetplattenmedien[edit]Optische Disc-Medien[edit]Magnetbandmedien[edit]Forschung[edit]Auswirkungen auf die Leistung[edit]Auswirkungen auf den Preis[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Speicherger\u00e4teklassen[edit]Festk\u00f6rpermedien[edit]Solid-State-Laufwerke verwenden Flash-Speicher zum Speichern von nicht volitalen Medien.  Sie sind die neueste Form von massenproduziertem Speicher und konkurrierenden Magnetplattenmedien.  Solid-State-Mediendaten werden in einem Pool von NAND-Flash gespeichert.  NAND selbst besteht aus sogenannten Floating-Gate-Transistoren.  Im Gegensatz zu den im DRAM verwendeten Transistorkonstruktionen, die mehrmals pro Sekunde aktualisiert werden m\u00fcssen, ist der NAND-Blitz so ausgelegt, dass er seinen Ladezustand auch ohne Einschalten beibeh\u00e4lt.  Die im Handel erh\u00e4ltlichen Laufwerke mit der h\u00f6chsten Kapazit\u00e4t sind die Laufwerke der Nimbus Data Exadrive \u00a9 DC-Serie. Diese Laufwerke sind in Kapazit\u00e4ten von 16 TB bis 100 TB erh\u00e4ltlich.  Nimbus gibt an, dass die 100-TB-SSD f\u00fcr ihre Gr\u00f6\u00dfe ein platzsparendes Verh\u00e4ltnis von 6: 1 gegen\u00fcber einer Nearline-Festplatte aufweist[1]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Magnetplattenmedien[edit]Festplattenlaufwerke speichern Daten in der magnetischen Polarisation kleiner Flecken der Oberfl\u00e4chenbeschichtung auf einer Festplatte.  Die maximale Fl\u00e4chendichte wird durch die Gr\u00f6\u00dfe der magnetischen Partikel in der Oberfl\u00e4che sowie die Gr\u00f6\u00dfe des &#8220;Kopfes&#8221; definiert, der zum Lesen und Schreiben der Daten verwendet wird.  1956 hatte die erste Festplatte, die IBM 350, eine Fl\u00e4chendichte von 2.000 Bit \/ Zoll2.  Seitdem entspricht die Zunahme der Dichte dem Moore&#8217;schen Gesetz und erreicht 1 Tbit \/ in2 im Jahr 2014.[2]  Im Jahr 2015 f\u00fchrte Seagate eine Festplatte mit einer Dichte von 1,34 Tbit \/ in ein2,[3]  Es wird erwartet, dass die derzeitige Aufzeichnungstechnologie &#8220;machbar&#8221; auf mindestens 5 Tbit \/ in skaliert werden kann2 in naher Zukunft.[3][4]  Neue Technologien wie die w\u00e4rmeunterst\u00fctzte magnetische Aufzeichnung (HAMR) und die mikrowellenunterst\u00fctzte magnetische Aufzeichnung (MAMR) sind in der Entwicklung und werden voraussichtlich eine weitere Erh\u00f6hung der magnetischen Fl\u00e4chendichte erm\u00f6glichen.[5]Optische Disc-Medien[edit]Optische Discs speichern Daten in kleinen Vertiefungen auf einer Kunststoffoberfl\u00e4che, die dann mit einer d\u00fcnnen Schicht reflektierenden Metalls bedeckt wird.  Compact Discs (CDs) bieten eine Dichte von ca. 0,90 Gbit \/ Zoll2unter Verwendung von Gruben, die 0,83 Mikrometer lang und 0,5 Mikrometer breit sind und in Spuren angeordnet sind, die 1,6 Mikrometer voneinander entfernt sind.  DVDs sind im Wesentlichen CDs mit h\u00f6herer Dichte, die mehr Plattenoberfl\u00e4che, kleinere Pits (0,64 Mikrometer) und engere Spuren (0,74 Mikrometer) verwenden und eine Dichte von etwa 2,2 Gbit \/ Zoll bieten2.  Single-Layer-HD-DVD- und Blu-ray-Disks bieten Dichten um 7,5 Gbit \/ Zoll2 und 12,5 Gbit \/ Zoll2, beziehungsweise.Bei der Einf\u00fchrung im Jahr 1982 hatten CDs eine erheblich h\u00f6here Dichte als Festplattenlaufwerke, aber Festplattenlaufwerke sind seitdem viel schneller vorangekommen und haben optische Medien sowohl hinsichtlich der Fl\u00e4chendichte als auch der Kapazit\u00e4t pro Ger\u00e4t in den Schatten gestellt.Magnetbandmedien[edit]Das erste Magnetbandlaufwerk, das Univac Uniservo, wurde mit einer Dichte von 128 Bit \/ Zoll auf einem Magnetband von einem halben Zoll aufgezeichnet, was zu einer Fl\u00e4chendichte von 256 Bit \/ Zoll f\u00fchrte2.[6]    Im Jahr 2015 haben IBM und Fujifilm einen neuen Rekord f\u00fcr die Fl\u00e4chendichte von Magnetb\u00e4ndern von 1,23 Gbit \/ in aufgestellt2,[7]  W\u00e4hrend LTO-6, der Produktionsbandversand mit der h\u00f6chsten Dichte im Jahr 2015, eine Fl\u00e4chendichte von 0,84 Gbit \/ Zoll bietet2.[8]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Forschung[edit]Eine Reihe von Technologien versuchen, die Dichte bestehender Medien zu \u00fcbertreffen.IBM wollte sein Millipede-Speichersystem mit 1 Tbit \/ in kommerzialisieren2 2007 scheint die Entwicklung jedoch sterbend zu sein.  Eine neuere IBM Technologie, der Rennstrecken-Speicher, verwendet eine Anordnung vieler kleiner nanoskopischer Dr\u00e4hte, die in 3D angeordnet sind und jeweils zahlreiche Bits enthalten, um die Dichte zu verbessern.[9]  Obwohl genaue Zahlen nicht erw\u00e4hnt wurden, sprechen IBM-Nachrichtenartikel von &#8220;100-fachen&#8221; Erh\u00f6hungen.Holographische Speichertechnologien versuchen ebenfalls, bestehende Systeme zu \u00fcberspringen, aber auch sie haben das Rennen verloren und bieten sch\u00e4tzungsweise 1 Tbit \/ in2 auch mit etwa 250 GB \/ in2 Dies ist die bisher beste Demonstration f\u00fcr Nicht-Quanten-Holographiesysteme.Andere experimentelle Technologien bieten noch h\u00f6here Dichten.  Es wurde gezeigt, dass die Lagerung von molekularen Polymeren 10 Tbit \/ in speichert2.[10]  Die bisher experimentell mit Abstand dichteste Art der Speicherung ist die elektronische Quantenholographie.  Durch \u00dcberlagerung von Bildern unterschiedlicher Wellenl\u00e4ngen in dasselbe Hologramm erreichte ein Stanford-Forscherteam 2009 eine Bitdichte von 35 Bit \/ Elektron (ca. 3 Exabyte \/ Zoll)2) unter Verwendung von Elektronenmikroskopen und einem Kupfermedium.[11]Im Jahr 2012 wurde DNA erfolgreich als experimentelles Datenspeichermedium eingesetzt, ben\u00f6tigte jedoch einen DNA-Synthesizer und DNA-Mikrochips f\u00fcr die Transkodierung.  Wie 2012[update]DNA h\u00e4lt den Rekord f\u00fcr Speichermedium mit der h\u00f6chsten Dichte.[12]  Im M\u00e4rz 2017 ver\u00f6ffentlichten Wissenschaftler der Columbia University und des New York Genome Center eine Methode namens DNA Fountain, mit der Informationen aus einer Dichte von 215 Petabyte pro Gramm DNA, 85% der theoretischen Grenze, perfekt abgerufen werden k\u00f6nnen.[13][14]Auswirkungen auf die Leistung[edit]Mit der bemerkenswerten Ausnahme des NAND-Flash-Speichers verbessert eine Erh\u00f6hung der Speicherdichte eines Mediums typischerweise die \u00dcbertragungsgeschwindigkeit, mit der dieses Medium arbeiten kann.  Dies ist am offensichtlichsten, wenn verschiedene festplattenbasierte Medien betrachtet werden, bei denen die Speicherelemente \u00fcber die Oberfl\u00e4che der Festplatte verteilt sind und physisch unter dem &#8220;Kopf&#8221; gedreht werden m\u00fcssen, um gelesen oder geschrieben zu werden.  H\u00f6here Dichte bedeutet, dass sich bei jeder mechanischen Bewegung mehr Daten unter dem Kopf bewegen.Zum Beispiel k\u00f6nnen wir die effektive \u00dcbertragungsgeschwindigkeit f\u00fcr eine Diskette berechnen, indem wir bestimmen, wie schnell sich die Bits unter dem Kopf bewegen.  Eine Standard-3\u00bd-Zoll-Diskette dreht sich mit 300 U \/ min, und die innerste Spur ist etwa 66 mm lang (10,5 mm Radius).  Bei 300 U \/ min betr\u00e4gt die lineare Geschwindigkeit des Mediums unter dem Kopf somit etwa 66 mm \u00d7 300 U \/ min = 19800 mm \/ Minute oder 330 mm \/ s.  Entlang dieser Spur werden die Bits mit einer Dichte von 686 Bit \/ mm gespeichert, was bedeutet, dass der Kopf 686 Bit \/ mm \u00d7 330 mm \/ s = 226.380 Bit \/ s (oder 28,3 KiB \/ s) sieht.Betrachten Sie nun eine Verbesserung des Designs, die die Dichte der Bits verdoppelt, indem Sie die Abtastl\u00e4nge reduzieren und den gleichen Spurabstand beibehalten.  Dies w\u00fcrde die \u00dcbertragungsgeschwindigkeit verdoppeln, da die Bits doppelt so schnell unter dem Kopf laufen w\u00fcrden.  Fr\u00fche Diskettenschnittstellen wurden f\u00fcr \u00dcbertragungsgeschwindigkeiten von 250 kbit \/ s entwickelt, wurden jedoch mit der Einf\u00fchrung der &#8220;High Density&#8221; -Disketten mit 1,44 MB (1.440 KiB) in den 1980er Jahren schnell \u00fcbertroffen.  Die \u00fcberwiegende Mehrheit der PCs enthielt Schnittstellen f\u00fcr Laufwerke mit hoher Dichte, die stattdessen mit 500 kbit \/ s betrieben wurden.  Auch diese wurden von neueren Ger\u00e4ten wie dem LS-120 v\u00f6llig \u00fcberfordert, die gezwungen waren, schnellere Schnittstellen wie IDE zu verwenden.Obwohl der Effekt auf die Leistung bei rotierenden Medien am offensichtlichsten ist, treten \u00e4hnliche Effekte auch bei Solid-State-Medien wie Flash RAM oder DRAM auf.  In diesem Fall wird die Leistung im Allgemeinen durch die Zeit definiert, die die elektrischen Signale ben\u00f6tigen, um durch den Computerbus zu den Chips und dann durch die Chips zu den einzelnen &#8220;Zellen&#8221; zu gelangen, die zum Speichern von Daten verwendet werden (jede Zelle enth\u00e4lt ein Bit).Eine definierende elektrische Eigenschaft ist der Widerstand der Dr\u00e4hte innerhalb der Chips.  Wenn die Zellengr\u00f6\u00dfe abnimmt, wird durch die Verbesserungen bei der Halbleiterherstellung, die zum Moore&#8217;schen Gesetz f\u00fchrten, der Widerstand verringert und es wird weniger Leistung ben\u00f6tigt, um die Zellen zu betreiben.  Dies bedeutet wiederum, dass weniger elektrischer Strom f\u00fcr den Betrieb ben\u00f6tigt wird und somit weniger Zeit ben\u00f6tigt wird, um die erforderliche Menge an elektrischer Ladung in das System zu senden.  Insbesondere im DRAM wirkt sich die Ladungsmenge, die im Kondensator einer Zelle gespeichert werden muss, auch direkt auf diese Zeit aus.Mit der Verbesserung der Herstellung hat sich der Festk\u00f6rperspeicher hinsichtlich der Leistung dramatisch verbessert.  Moderne DRAM-Chips hatten Betriebsgeschwindigkeiten in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 10 ns oder weniger.  Ein weniger offensichtlicher Effekt ist, dass mit zunehmender Dichte die Anzahl der DIMMs, die zur Bereitstellung einer bestimmten Speichermenge ben\u00f6tigt werden, abnimmt, was wiederum insgesamt weniger DIMMs in einem bestimmten Computer bedeutet.  Dies f\u00fchrt h\u00e4ufig auch zu einer Leistungsverbesserung, da weniger Busverkehr herrscht.  Dieser Effekt ist jedoch im Allgemeinen nicht linear.Auswirkungen auf den Preis[edit]Die Speicherdichte hat auch einen starken Einfluss auf den Speicherpreis, obwohl in diesem Fall die Gr\u00fcnde nicht so offensichtlich sind.Bei festplattenbasierten Medien sind die Hauptkosten die beweglichen Teile im Laufwerk.  Dies setzt eine feste Untergrenze, weshalb der durchschnittliche Verkaufspreis f\u00fcr beide gro\u00dfen Festplattenhersteller seit 2007 zwischen 45 und 75 US-Dollar liegt.[15]  Der Preis f\u00fcr Laufwerke mit hoher Kapazit\u00e4t ist jedoch rapide gesunken, und dies ist in der Tat ein Effekt der Dichte.  Die Laufwerke mit der h\u00f6chsten Kapazit\u00e4t verwenden mehr Platten, im Wesentlichen einzelne Festplatten im Geh\u00e4use.  Mit zunehmender Dichte kann die Anzahl der Platten verringert werden, was zu geringeren Kosten f\u00fchrt.Festplatten werden h\u00e4ufig als Kosten pro Bit gemessen.  Beispielsweise lieferte die erste kommerzielle Festplatte, IBMs RAMAC aus dem Jahr 1957, 3,75 MB f\u00fcr 34.500 USD oder 9.200 USD pro Megabyte.  1989 kostete eine 40-MB-Festplatte 1200 US-Dollar oder 30 US-Dollar pro MB.  Und im Jahr 2018 wurden 4-TB-Laufwerke f\u00fcr 75 US-Dollar oder 1,9 \u00a2 \/ GB verkauft, eine Verbesserung von 1,5 Millionen seit 1989 und 520 Millionen seit dem RAMAC.  Dies ohne Ber\u00fccksichtigung der Inflation, die die Preise von 1956 bis 2018 um das Neunfache erh\u00f6hte.Festplattenkosten pro GB im Laufe der ZeitDatumKapazit\u00e4tKosten$ \/ GB19573,75 MB34.500 US-Dollar9,2 Mio. USD \/ GB198940 MB1.200 US-Dollar30.000 USD \/ GB19951 GB850 $850 USD \/ GB2004250 GB250 $$ 1 \/ GB20112 TB$ 700,035 USD \/ GB20184 TB75 $0,019 USD \/ GBBei Festk\u00f6rperspeichern sind die Kosten pro Bit \u00e4hnlich gesunken.  In diesem Fall werden die Kosten durch die bestimmt Ausbeutedie Anzahl lebensf\u00e4higer Chips, die in einer Zeiteinheit produziert werden.  Chips werden in Chargen hergestellt, die auf die Oberfl\u00e4che eines einzelnen gro\u00dfen Siliziumwafers gedruckt sind, der zerschnitten und nicht arbeitende Proben verworfen werden.  Die Herstellung hat die Ausbeuten im Laufe der Zeit verbessert, indem gr\u00f6\u00dfere Wafer verwendet und Wafer mit weniger Fehlern hergestellt wurden.  Die Untergrenze f\u00fcr diesen Prozess liegt aufgrund von Verpackungs- und anderen Kosten bei etwa 1 USD pro fertiggestelltem Chip.[16]Die Beziehung zwischen Informationsdichte und Kosten pro Bit kann wie folgt dargestellt werden: Ein Speicherchip, der halb so gro\u00df wie die physikalische Gr\u00f6\u00dfe ist, bedeutet, dass doppelt so viele Einheiten auf demselben Wafer hergestellt werden k\u00f6nnen, wodurch sich der Preis f\u00fcr jeden einzelnen halbiert.  Zum Vergleich: DRAM wurde erstmals 1971 kommerziell eingef\u00fchrt, ein 1-kbit-Teil, das in gro\u00dfen Chargen etwa 50 US-Dollar oder etwa 5 Cent pro Bit kostete.  1999 waren 64-Mbit-Teile \u00fcblich, die etwa 0,00002 Cent pro Bit (20 Mikrozent \/ Bit) kosteten.[16]Siehe auch[edit]Bitzelle &#8211; Die L\u00e4nge, Fl\u00e4che oder das Volumen, die zum Speichern eines einzelnen Bits erforderlich sindMark Kryder, der 2009 prognostizierte, dass ein 2,5-Zoll-Festplattenlaufwerk mit zwei Plattentellern im Jahr 2020 ungef\u00e4hr 40 Terabyte (TB) speichern w\u00fcrde, wenn die Festplatten mit ihrem damals aktuellen Tempo von etwa 40% pro Jahr weiter voranschreiten w\u00fcrden. und kostet etwa 40 $.Gemusterte MedienShedled Magnetic Recording (SMR)Verweise[edit]^ &#8220;ExaDrive\u00ae&#8221;. Nimbus-Daten.  Abgerufen 2020-11-16.^ &#8220;2014: HDD-Fl\u00e4chendichte erreicht 1 Terabit \/ Quadratzoll. | The Storage Engine | Computer History Museum&#8221;. www.computerhistory.org.  Abgerufen 2018-05-27.^ ein b Re, Mark (25. August 2015). &#8220;Tech Talk auf HDD Areal Density&#8221; (PDF). Seagate.  Archiviert von das Original (PDF) am 28.05.2018.  Abgerufen 2018-05-27.^ M. Mallary;  et al.  (Juli 2002).  &#8220;Ein Terabit pro Quadratzoll senkrechte Aufnahme Konzeption&#8221;. IEEE-Transaktionen auf Magnetics. 38 (4): 1719\u20131724.  Bibcode:2002ITM &#8230;. 38.1719M.  doi:10.1109 \/ tmag.2002.1017762.^ &#8220;Seagate plant HAMR WDs MAMR; 20-TB-Festplatten mit eingehenden Lasern&#8221;. Toms Hardware.  2017-11-03.  Abgerufen 2018-05-27.^ Daniel;  et al.  (1999). Magnetische Aufzeichnung, die ersten 100 Jahre.  IEEE Press.  p. 254.^ IBM behauptet einen neuen Fl\u00e4chendichterekord mit 220 TB Bandtechnologie Das Register, 10. April 2015^ HP LTO-6 Media Metallpartikel und Bariumferrit Archiviert 22. 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