Date post: | 05-Apr-2015 |
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Speichertechnologien der Zukunft
von Markus Walter
Copyright M.Walter 2007
Inhalt:
1. Was ist Speicher ?
2. Vergangenheit - Gegenwart
3. Zukunft
a. Tesafilm
b. Millipede
c. Organische Speicher
e. Holographische Speicher
4. Fazit
1.Was ist Speicher ? Getreide oder Datenspeicher Wielange bleiben die Daten erhalten ? Art der Speicherung - magnetisch
- optisch
- elektrisch
- chemisch
- biologisch
- thermo-mechanisch
2.Vergangenheit - Abakus
- 1100 v.Chr. in Indo-China erfunden
- wurde von den Griechen und Römern bis ins 16.Jahrhundert verwendet
2.Vergangenheit
Lochstreifen
- Mechanischer Speicher- Max. 2000 Zeichen pro Sekunde- Nur einmal beschreibbar- Sehr robust
2. Vergangenheit
Kernspeicher- 1949 bis in die 70er Jahre
- nicht Flüchtiger Speicher
Robust gegenüber EMP, Hohen Temperaturen und Strahlung
2.Gegenwart
CD
1981 wurde 1 CD vorgestellt
1988 wurden bereits 100 Millionen Audio CD hergestellt
2. Gegenwart
DVDMarkteinführung 1996
1999 Erster DVD Brenner für mehr als 5000 DM
2001 wurden mehr Filme auf DVD als auf Kassette verkauft.
2.Gegenwart
Festplatten
Ferromagnetisches Speichermedium
1956 Erste magnetische Festplatte von IBM (5MB)
2. Gegenwart
Festplatten
2. Gegenwart
USB –StickDaten bleiben bis zu 10 Jahre lesbar
Speicherkapazitäten reichen von 16 MB bis 64 GB
Viele Einsatzmöglichkeiten:
MP3-Player, Diktiergerät, Kamera
3. Zukunft
Science Fiction im Computer
Die 50 000 GB DVD !!
Speichererweiterung aus dem Wasserhahn !!??
??
?
Die Festplatte lebt !!
Der Tesafilmspeicher
- Optischer Speicher
- 1998 zufällig am
Heidelberger
HML-Institut entdeckt
Dr. Steffen Noehte
Der Tesafilmspeicher
Nachteil: Nicht lösch- und überschreibbar
Vorteil: Nicht lösch- und überschreibbar !!!!
Fälschungs- und Manipulationssicher
Verwendung:
Holographische Barcodes
Micro Barcodes
Versiegelungsstreifen
Millipede
Von IBM entwickelt
Vergleichbar mit der klassischen Lochkarte
Basiert auf der Rasterkraftmikroskoptechnologie
Tausendfüssler
Kern ist eine zweidimensionale Anordnung von v-förmigen Silizium-Federzungen (Kantilever)
Mit 400 Grad Celsius werden die Informationen geschmolzen
Millipede
- Kantilever-Array: 4096 (64x64) Kantilever
- Jeder Kantilever tastet einen 100x100 Micrometerbereich ab.
- Tastspitze ist 1Micrometer lang.
Millipede
Datenträger besteht aus 2-3 Nanometer dünnen Polymerfilm
Bewegt wird nur der Datenträger mithilfe von Spulen. -> Auf 2 Nanometer genau positionierbar.
Millipede
Fazit:- Speicherdichte von 1TBit pro Quadratzoll erreicht. (25 DVD auf einer Briefmarke)
- 100 000 Schreib/Lese Zyklen erfolgreich getestet
- Trotz Mechanik: 20-20 Mbit/Sekunde erreichbar
- Erste Anwendung bei SD-Karten mit 100 GB Speicherkapazität
Millipede
Erste Versuche bei der Firma Opticom in Oslo
Organischer Speicher
Protein Bakteriorhodopsin
Durch Bestrahlung mit Farbigem Licht können 2 stabile Zustände erreicht werden
Blaues Licht führt zu einem „Reset“ das Proteins
Zwischen 2 Polymerschichten befindet sich die Proteinschicht
Die obere Schicht schreibt, die untere liest die Daten aus.
Organischer Speicher
- Eine ganze Speichermatrix ist 100 Nanometer groß.
- Zugriffszeit liegt bei 5 Nanosekunden
- Mehrerer Schichten problemlos möglich
Organischer Speicher
Nachteile:
Ansteuerung der einzelnen Schichten mit Vergleichsweise großen Transistoren
Pro gespeicherten MB sind 9000 Transitoren nötig
Noch hoher Ausschuß in der Herstellung.
Nur etwa 20% aller Schichten weisen keine Fehler auf.
Organischer Speicher
Fazit:- Keine Beweglichen Teile.
- Mehr als 100 000 Schreib/Lese Vorgänge getestet.
- Eine geplante Speichermatrix mit 1000 Lagen hätte ein Speichervolumen von 170 000 GB
Organischer Speicher
DVD mit Proteinbeschichtung wird zur Zeit an der Harvard Medical School in Boston entwickelt.
Organischer Speicher
Die 50.000 GB DVD
Funktioniert mit dem Protein Halobacterium salinarum.
2007 sollen erste DVDs mit 4000 GB Kapazität verfügbar sein.
Kapazitäten bis zu 50 000 GB sollen möglich sein.
- Festlegen eines einheitlichen Standards
- Beschleunigen der Entwicklung
Holographischer Speicher
HVD Allianz wurde am 9. Dezember 2004 gegründet
Am Beispiel der HVD
- Verwendung von 2 Lasern
(Rot und Blau/Grün)
- Werden als Referenzstrahl und Signalstrahl bezeichnet
Holographischer Speicher
Interferenz:Amplitudenverstärkung beim zusammentreffen von 2 Wellenbergen
An diesen Punkten werden Informationen Gespeichert
Zum Auslesen wird nur ein Laser benötigt
Holographischer Speicher
Die Wellenlänge des verwendeten Lichts bestimmt den Platzbedarf für 1 Bit.
Ein Quadratzoll könnte theoretisch
2014 Terabyte (1,61×1013 Bits) speichern.
Ein Kubikzoll desselben Speichers hätte eine Speicherkapazität von 8.083.729.105 Terabyte
Holographischer Speicher
Nachteil:
Bewegliche Teile (ähnlich eines DVD Laufwerks, aber mit 2 Lasern)
Haltbarkeit max. 50 Jahre
Wiederbeschreiben macht noch große Probleme
Holographischer Speicher
Geplante Markteinführung vom Maxell
2007
Laufwerk 1. Generation• Kapazität 300 GB• Transferrate 160 Mb/s• Durchschnittliche Zugriffszeit 250 ms• 407 nm Laser
Medium 1. Generation• Kapazität 300 GB• Transferrate 160 Mb/s• Durchmesser 130 mm, einmalig beschreibbare Disk• mehr als 50 Jahre Haltbarkeit
Holographischer Speicher
- Wikipedia- Rechentechnik.foerderverein-tsd.de- Tec.channel- Tesa scribos GmbH- Maxell- IBM- photoscala.de
- Alle Bilder Stammen von oben genannten Internetseiten
Quellen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Gerne stehe ich Ihnen für Fragen zur Verfügung
Ende des Vortrags