From: Boris Kraut Date: Wed, 20 Aug 2008 07:49:44 +0000 Category: Sender: Message-ID: <20080820074944.W0qe_q@silberbruch> References: Keywords: Comments: To: undisclosed-recipients: ; Subject: Mit CompactFlash gegen Floppies, USB-Stick und viel zu grosse HDDs Nachtrag: Leider ist mir der Originalartikel, der aus einem laengeren zusammenhaengenden Text bestand, aufgrund technischer Probleme abhanden gekommen und die Backups waren alle noch im Entwurfstadium. Ich habe daher versucht den Sinn einigermassen wieder zusammen zu bekommen, allerdings momentan nicht die Zeit, es in epischer Breite auszuformulieren. Deshalb ist diese Neuauflage zweigeteilt: Zuerst ein geschichtlicher, mehr oder weniger chronologischer Einstieg in das Thema, der dann von einer fast listenartigen Abhandlung der einzelnen Speichermedien gefolgt wird. Dem folgt dann ein kurzer Ausblick auf zukuenftige Entwicklungen nach. Geschichte ---------- Am Anfang gab es Disketten und es war gut, doch waehrend andere Computerkomponenten immer auf den neusten Stand der Technik gebracht wurden, haelt sich das alte FDD nun schon seit Ewigkeiten. Trotz aller Bemuehungen stirbt es einen eher schleichenden Tod. Auch wenn die Hersteller von Computern, insbesondere von Notebooks, schon seit ueber einem Jahrzehnt versuchen die Diskette zu ersetzen und fuer die meisten Anwender eine Groesse von 1,44MB oder 2,88MB nutzlos ist, so gibt es immer noch Software die explizit eine Diskette verlangt. Will man auf einem Computer mit Raid-Controllern oder SATA-Fesplatten, die nicht von Haus aus unterstuetzt werden, Microsofts Windows XP -welches ja noch bis 2014 Support erhaelt- installieren, so fordert es einen auf, eine Diskette mit den Treibern einzulegen. Zwar erkennt Windows XP auch beim Setup USB-Geraete wie Tastatur, Maus, Festplatten oder Speichersticks, fuer die Treiber wird aber explizit eine Diskette verlangt. Dieses Verhalten hat sich erst mit seinem Nachfolger, Windows Vista geaendert. Aber auch fuer den Anwender waren Disketten sehr lange die erste Wahl, denn auf Disketten konnte man mehrfach schreiben, man konnte von ihnen booten und sie waren ueberall lesbar. Zwar kamen bald optische Datentraeger auf den Markt, die ebenfalls alle diese Punkte erfuellten, doch waren sie lange sehr teuer und mehr oder weniger unzuverlaessig. Zudem dauert es einfach zu lange, eine CD mal eben kurz mit ein paar Daten zu beschreiben, wobei ich hier nicht nur die eigentliche Brenndauer meine, nein, auch die Zeit zum Einlegen und Auswerfen muss bedacht werden: Laufwerksschlitten ausfahren, CD einlegen, einfahren, warten bis das Laufwerk auf Touren kommt, Daten schreiben, auf den Spindown warten, CD auswerfen und entnehmen. Bei den Floppies war das einfacher: Man konnte die Disketten direkt einlegen und nach kurzer Seekzeit Daten darauf schreiben. War man fertig konnte man sie ueber einen mechanischen Schalter auswerfen. Fuer kleine Datenmengen war die CD einfach ungeeignet. Waehrend sich also die CD als drittes Laufwerk neben Festplatte und FDD etablierte, verstrickten sich die Hersteller in Machtkaempfe und versuchten mit proprietaeren Systemen die Luecke zwischen optischen Datentraegern und Floppies zu fuellen: Der Markt wurde gerade zu mit alternativen Disketten ueberschuettet, von denen sich keine Loesung wirklich durchsetzten konnte. ZIPdrive, SuperDisk und SparqDrive; alles Namen laengst vergessener Systeme. Aber da der Markt nach einer billigen, wiederverwendbaren und handlicheren Loesung fuer den Austausch kleinere Datenmengen verlangte, kamen bald Speichermedien auf Flashbasis heraus. Doch auch hier konnten sich die Hersteller nicht auf einen einheitlichen Standard einigen und kamen mit immer neuen, teils proprietaeren und lizenzpflichtigen Entwicklungen auf den Markt; das Ende vom Lied ist, dass wir heute zum Lesen von Flashspeicherkaten oftmals einen 10-in-1-, 20-in1- oder gar 30-in-1-Reader verwenden muessen. Abgesehen von dieser Segmentierung hatten die Karten zwei Nachteile: Zum einen war die Speicherkapazitaet anfangs noch sehr gering und konnte nicht mit CDs oder gar DVDs mithalten (was sich aber inzwischen geaendert hat), zum anderen wurden nicht nur USB-Sticks und die externen Kartenlese ueber die USB-Schnittstelle angebunden, sondern auch die internen. Daran problematisch war und ist bis heute, dass das Booten davon sehr heikel ist. Zwar haben die Hersteller reagiert und Mainboards, Karten und Lesegeraete daran angepasst, doch selbst heute ist es immer noch wie ein Wuerfelspiel, wenn man von USB-Geraeten booten will; auch wenn sich die Aussicht auf Erfolg deutlich gebessert hat. Sagte ich vorhin, man konnte sich auf keinen Standard einigen? Nun, so ganz stimmt das nicht, denn 1994 erschien mit Compact-Flash eigentlich die Loesung der meisten Probleme. CF-Karten waren deutlich handlicher als CDs, konnten wiederbeschrieben werden, hatten keine mechanischen Teile und benoetigten kaum Strom. Ihr groesster Vorteil aber war, dass sie nach aussen kompatibel zum (E)IDE / (P)ATA Standard waren; das heisst man konnte ohne Probleme sie mittels passivem Steckadapter direkt an den IDE-Bus anschliessen und von den CF-Karten booten. Zudem boten die CF-Karten Kompatibilitaet zu PC-Card und Cardbus, was dazu fuehrte, dass man bald andere Geraete ueber den CF-Steckplatz nutzen konnte: GPS-Empfaenger, Modems, USB-Anschluesse oder Netzwerk- und WLAN-Karten ruesteten fehlende Funktionen in mobilen Geraeten wie PDAs ueber den CF-Slot nach. Mit diesen Eigenschaften gelang es den CF-Karten langezeit die Marktfuehrerrolle zu uebernehmen, doch leider nur im mobilen und eingebetteten Bereich. Waerhrend Kameras, Musikplayer, PDAs, Notebooks und kleine eingebettete Computer haeufig mit CF-Karten bestueckt wurden, blieb der Desktop-PC ihnen groesstenteils vorenthalten; dort setzte man weiter auf Floppies oder optische Laufwerke. Inzwischen setzten sich aber langsam auch in diesen Stammgebieten von CF andere Formate durch. Bei Kameras und Handies akzeptiert der unwissende Mediabloed-Kunde natuerlich ohne weiteres, dass er proprietaere, lizenzbehaftete und mit DRM-Systemen verseuchte Speichermedien, wie Sony Memorysticks oder SD-Karten, zu nutzen hat. Zum Datenaustausch zwischen PCs nutzt der Kunde heute lieber USB-Sticks, was man aber aufgrund der fast an jedem Rechner verfuegbaren USB-Slots auch nicht bemaengeln kann. Trotzdem sei auch an dieser Stelle auf die bekannte USB-Boot-Problematik hingewiesen. Momentan haelt sich die CF-Karte noch wacker im Bereich von digitalen Profikameras und natuerlich im embedded Bereich. Seit PDAs immer mehr Funktioen integriert haben, die man frueher ueber CF-IO nachruesten musste, wird die CF-Card auch hier immer seltener eingesetzt. Bei Smartphones, die grundsaetlich technisch naeher an Handies sind, kam CF von Anfang an nicht zum Zuge. Die Aussichten sind also eher duester, obwohl eine weitere Verbreitung von CF-Karten uns viele Probleme erspart haette. Ueberblick ---------- Nach dieser halbwegs chronologischen Auflistung von verschiedenen Speichermedien folgt nun die Beschreibung einzelner Medien im Detail. Zur allgemeinen Funktionsweise, Vor- und Nachteilen verweise ich zunaechst auf die Wikipediaartikel zu Flash-Speicher [1], optischen Datentraegern [2] und Festplatten [3]. Floppydiks (FDD) ---------------- Inzwischen sind normale Disketten natuerlich absolut veraltet, eine lange Seekzeit und der geringe Speicherplatz sind natuerlich KO-Kriterien. Dennoch haben sie neben der -rapide abnehmenden- weiten Verbreitung auch noch andere Vorzuege, die in neueren Speichermedien nicht oder nur halbherzig vorhanden sind, wie zum Beispiel einen optionalen Schreibschutz oder die sehr kurze Zeitspanne, die zum Einlegen bzw. Auswerfen benoetigt wird. Sofern da FDD nicht ueber USB angeschlossen wurde,wie es heute ubelich ist, kann man von den Disketten ohne Probleme booten. Optische Laufwerke (CD/DVD/BD) ------------------------------ Optische Laufwerke haben viele Vorteile. Sie sind inzwischen in fast jedem PC verbaut, besitzen eine akzeptable Geschwindikeit und Speicherkapazitaet und koennen durch ihren IDE/SATA-Anschluss ohne Probleme zum Booten benutzt werden. Zu den Nachteilen gehoeren ihr im Vergleich zu Flashspeicherkarten und USB-Sticks sperriges Format, die lauten Betriebsgeraeusche bei hohen Drehzahlen und die Anfaelligkeit fuer Kratzer. Die SpinUp/SpinDown-zeiten sind teilweise ebenfalls sehr lange und koennen einen an den Rand der Verzweiflung treiben. Ebenfalls negativ fallen mit der Zeit die verschiedenen Unterarten auf: CD, DVD, HD-DVD und BD als Hauptrichtungen. Zudem gibt es bei jeder Gattung noch die Unterscheidung zwischen gepressten, lesbaren und wiederbeschreibbaren Medien. Gerade dieses Write-Once- Read-Many-Prinzip machen die optischen Medien in vielen Faellen zu einem Wegwerfprodukt. Die momentane maximale Speicherkapazitaet von 25 bzw. 50GB bei Blu-Ray-Disks liegt nur unwesentlich hoeher als die bei CF-Karten, die momentan mit bis zu 32 oder 64GB lieferbar sind. Magneto Optical Disk (MOD) -------------------------- Eine weitere Alternative, die es verdient haette mehr in den Mainstream zu gelangen, waren MO-Laufwerke, die aehnlich den MiniDisks von Sony funktionieren. Medien gab es in Groessen zwischen 128MB und 9,1GB. Leider hat sich diese Technik nicht durchsetzetn koennen. Wikipedia schreibt dazu [4]: > Die Magneto Optical Disk (MO-Disk auch MOD, dt. "magnetooptische > Diskette") ist ein rotierendes Speichermedium, das magnetisch beschrieben > und optisch ausgelesen wird. [...] Vor dem Schreiben ist zusaetzlich ein > Loeschvorgang noetig, der durch Erhitzen ueber den Curie-Punkt realisiert > ist. Anschliessend wird mit einem Laser die Scheibe auf die besagte > Temperatur erhitzt, damit sie entsprechend magnetisiert werden kann. Zum > Auslesen wird nur der Laser verwendet. Bei speziellen Overwrite-Medien > (erkennbar am Logo "OW", bekannt unter dem Namenszusatz LIMDOW bei > Fujitsumedien) ist der Loeschvorgang ueberfluessig, es werden ohne > vorherigen Loeschvorgang die Daten geschrieben. Da das vorherige explizite > Loeschen entfaellt, weisen Overwrite-Medien eine hoehere Schreib- > geschwindigkeit auf. Das Laufwerk muss solche Overwrite-Medien explizit > unterstuetzen. [...] Die MO-Medien sind dauerhaft in einer Schutzhuelle, > die einer 3,5"-Diskette aehnelt, untergebracht, daher auch der Name > MO-Disk. Diese Schutzhuelle wird auch als Cartridge bezeichnet. Ein > 3,5"-MO-Medium ist ungefaehr doppelt so dick wie eine 3,5"-Diskette. > [...] USB-Sticks ---------- Die heute gebraeuchlichste Art zum manuellen Datenaustausch sind die USB-Sticks. Da sie meist auf Flashspeicher zurueckgreifen, erben sie dessen positiven Eigenschaften. Zudem kommen sie dank des integrierten USB- Anschlusses ohne ein zusaetzlihces Lesegeraet aus und koennen an fast allen derzeit verwendeten PCs betrieben werden. Problematisch ist die haeufige Verwendung von langsamen MLC-Zellen, die oben angesprochene Boot-Problematik sowie die limitierung durch den derzeitigen USB2 Standard mit Hinblick auf die Geschwindigkeit. Ebenfalls ist die Verwendung von USB-Sticks abseits des Computermarktes eher selten: Zwar gibt es Autoradios und HiFi-Anlagen mit USB-Slots, doch in den meisten mobilen Endgeraeten wie Handies, PDAs oder Kameras findet sich nur ein Mini-USB-Anschluss ohne Host-Funktion. Flashkarten jenseits von CF --------------------------- Wie USB-Sticks und CF-Karten, basieren auch noch andere Speicherkarten auf Flashspeichern. Auch sie erben nahezu alle Vorteile, haben aber das grosse Problem, dass es sehr viele unterschiedliche Bauformen gibt. Daher schleppt man meistens zur Sicherheit noch einen USB-Adapter mit sich herum, der genau fuer die eigenen Karten passt. Da auch interne Kartenleser meist per USB angeschlossen werden, entstehen daraus zwei Nachteile: Zum einen ist das Booten von solchen Karten eher abenteuerlich, zum anderen wird die aktuelle USB-Spezifikation bei Verwendung von schnellen SLC-Zellen, die allerdings momentan kaum in diesem Bereich eingesetzt werden, allmaelich zum Problem. Abhilfe wird der demnaechst erscheinende USB 3.0 Standard schaffen. Ein weiteres Problem ist, dass die meisten Karten mit Lizenzkosten behaftet sind und DRM-Faehigkeiten integriert haben. Positiv dagegen ist, dass sie inzwischen deutlich kleiner als CF-Karten sind und daher besonders fuer mobile Kleinstgeaete wie MP3-Playern, Kameras und Handies nuetzlich sind. Festplatten (HDD) ----------------- Festplatten sind nun auch schon eine ganze Weile am Markt etabliert. Sie stellen sehr viel Speicherkapazitaet zum kleinen Preis zur Verfuegung und sind im Vergleich zu anderen Medien erstaunlich schnell. Inzwischen stoesst man aber auf immer mehr Probleme: Schnelldrehende Platten entwickeln eine laute Geraeuschkulisse und sehr viel Abwaerme. Zudem steigt mit der Geschwindikeit und der Speicherkapazitaet auch das Ausfallrisikio, z.B. durch einen Head-Crash. Fuer die immer mehr steigende Anzahl von mobilen Endgeraeten sind herkoemmliche Festplatten aufgrund ihrer mechanischen Teile nur bedingt zu gebrauchen, auch wenn man im gehobenen Preissegment versucht mit Beschleunigungssensoren die Probleme in den Griff zu bekommen. Solid State Drive (SSD) ----------------------- SSDs sind im Grunde aufgebohrte CF-Karten und vereinen quasi die Vorteile von Festplatten und Flashspeicher. Sie nutzen die Standardschnittstellen von Fesplatten, also IDE oder SATA, und lassen sich softwareseitig genauso ansprechen. Intern nutzen Sie aber ein verbessertes Wearleveling-Verfahren um die Daten auf Flashzellen anstatt von Plattern zu schreiben. SSDs sind stromsparender, leiser und aufgrund der Flashspeicher schockresistent. Sie reichen momentan jedoch noch nicht an die Speicherkapazitaet und das Preis/Leistungs-Veraehltnis von normalen Fesplatten heran, wobei SSDs die langsamere MLC- anstatt SLC-Zellen nutzen shcon erschwinglich sind. Gerade in mobilen Geraeten wie Notebooks oder den gerade im Trend liegenden Netbooks werden SSDs momentan verbaut. Leider haben derzeitige SSDs auch noch einige Kinderkrankheiten und man wird erst in einigen Jahren sagen koennen, wie es mit ihrer Datensicherheit aussieht. Ausblick -------- Nun wohin geht die Reise? Ich denke USB-Sticks werden weiterhin das dominante Speichermedium fuer den manuellen Datenaustausch zwischen PCs sein, in Zukunft natuerlich mit mehr Speicherplatz und groessere Uebertragungsrate. Eventuell wird sich ja auch im Laufe der Zeit das Boot-Problem bei USB verbessern, wenn immer mehr Sticks und Mainboards dies korrekt unterstuetzen. Fuer mobile Geraete sehe ich kein Comeback der CF-Karten, aber es besteht die Hoffnung, dass sich der Wildwuchs bei den Flashkarten etwas eindaemmt. Fuer groessere Speicheranforderungen im mobilen Bereich werden sich hoffentlich SATA-SSDs druchsetzen. Auch bei eingebetteten Systemen koennten die SSDs die CF-Karten nach und nach ersetzten, wenn die Systeme dort irgendwann nicht mehr mit IDE-Controllern ausgestattet werden, sondern auf SATA umgestellt werden. Die Frage ist, ob es in einigen Jahren ueberhaupt noch entsprechend kleine SSDs geben wird oder ob sich fuer diesen Markt eine kommende SATA-CF etabliert, die Spezifikation dafuer ist zumindest in Arbeit. Natuerlich koennte es auch so kommen, dass man dort weitehrin auf IDE und normale CF-Karten setzt. Auch wenn ich CF-Karten fuer eine der besten Speichermedien (neben MO-Disks) halte, seh ich sie inzwischen ein wenig als "die Zukunft, die niemals war" an. Ich wuerde sie zwar gerne Einsetzen, aber aufgrund der Kompatibilitaet zu anderen Anwendern und der ins Bodenlose fallenden Preise bei USB-Sticks, werde ich mir fuer den mobilen Einsatz erstmal nen groesseren USB-Stick kaufen (32GB). Damit sollte ich eine Weile ausgedient haben, denn mein ganzes Benutzerverzeichnis braucht maximal 4 bis 6GB. Als Alternative koennte ich mir auch eine 2.5" SATA-SSD in einem USB/eSATA-Gehaeuse zu legen. Die koennte ich dann auch in einem entsprechenden Hotswap- Festplattenkaefig nutzen. Sollten sich CF-Karten aber weiter im eingebetten Bereich bewaehren, so koennte ich mir (aufgrund meiner niedrigen Speicherplatzanforderungen) auch vorstellen sowohl den mobilen Speicher als auch die Festplatten durch CF-Karten zu ersetzen. [1] http://de.wikipedia.org/wiki/Flash-Speicher [2] http://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Datentr%C3%A4ger [3] http://de.wikipedia.org/wiki/Festplatten