externe Speicher eines Computersystems
Die externen Speicher eines Computersystems haben die Aufgabe, Daten und Programme dauerhaft zu speichern und während der Programmausführung den Hauptspeicher (RAM) zu erweitern. Nach dem Ausschalten des Computers gehen alle Informationen im RAM verloren. Um später die eingegebenen Daten und entsprechenden Programme wieder zur Verfügung zu haben, müssen die Informationen dauerhaft gespeichert werden.
Externe Speicher lassen sich durch folgende Komponenten charakterisieren: Durch einen Datenträger, der zwei Zustände (»0« und »1«) speichern und so binär kodierte Datenströme aufbewahren kann, und durch einen Schreib-Lese-Kopf, der die Daten lesen und verändert wegschreiben kann. Dies alles wird durch den Controller gesteuert. Dieser ist im Allgemeinen ein Systemprogramm, das in einem Festwertspeicher (ROM) untergebracht ist und den Schreib-Lese-Kopf gezielt auf bestimmte Speicherbereiche des Datenträgers positionieren kann.
Aufgrund der verschiedenen Technologien, mit denen die Datenträger die Informationen speichern, unterscheidet man zwischen magnetischen, optischen und magnetooptischen Speichern.
Magnetische Platten- und Bandspeicher
Magnetische Speicher werden in Bezug auf den Datenzugriff in zwei Arten unterteilt: Speicher mit wahlfreiem Zugriff (z.B. Festplatte, Diskette), bei denen auf jeden Datenbereich des Datenträgers zugegriffen werden kann, ohne andere Bereiche zuerst lesen zu müssen, und Speicher mit sequenziellem Zugriff (z.B. Bandspeicher), bei denen bei einem kontinuierlichen Bewegen des Schreib-Lese-Kopfes die entsprechenden Datenbereiche herausgelesen werden müssen.
Bei magnetischen Plattenspeichern werden als Datenträger dünne Platten mit einer magnetischen Cobalt-Nickel-Schicht eingesetzt. Eine Festplatte kann aus einer Platte oder aus einem Plattenstapel bestehen. Die Informationen werden auf diesen Platten in konzentrischen Spuren längs gerichtet abgelegt. Die Schreib-Lese-Köpfe sind an einem kammartigen Zugriffsarm angebracht und können so zwischen den Platten auf die entsprechenden Spuren positioniert werden. Heutige Festplatten arbeiten mit bis zu 10000 U/min und haben eine Kapazität bis zu mehreren GByte. Disketten (englisch floppy disc) bestehen aus nur einer Magnetplatte, die von einer Schutzhülle umgeben ist. Gängige Formate sind die 5,25-Zoll-Diskette mit einer Kapazität von 1,2 MByte und die meist verwendeten 3,5-Zoll-Disketten mit 1,44 bzw. 2,88 MByte. Magnetische Bandspeicher (Streamer) besitzen zur Datenaufzeichnung ein magnetisches Kunststoffband, das auf einem Spulenpaar aufgewickelt ist. Der Schreib-Lese-Kopf hat direkten Kontakt zum Medium. Als Aufzeichnungsformat haben sich in der Praxis das QIC- (englischenglisch quarter inch cartridge) und das DAT- (englisch digital audio tape) Format durchgesetzt. Bandspeicher werden überwiegend zur Datensicherung und -archivierung eingesetzt. Selbst bei einer Beschädigung des Bandes lassen sich die Daten wiederherstellen.
Optische Speicher
Die Daten auf einer CD-ROM werden auf einer einzigen spiralförmigen Spur (von innen nach außen) gespeichert. An der Unterseite einer CD-ROM befinden sich kleine Vertiefungen (Pits), die die binären Daten kodiert repräsentieren. Mithilfe eines Laserstrahls wird die CD-ROM abgetastet und die Informationen werden ausgelesen und anschließend von Fotodioden ausgewertet. Neben diesen Nur-Lese-CDs gibt es heute auch zur CD-ROM kompatible CD-Rs (englisch compact disc-recordable). Sie werden als CD-Rohlinge mit einem speziellen »CD-Brenner« einmal beschrieben und können von normalen Lesegeräten auch gelesen werden. Zusätzlich gibt es noch wieder beschreibbare CDs (CD-RW). Auch hierfür sind spezielle Schreibgeräte notwendig. Auf eine Audio-CD, CD-ROM, CD-R oder CD-RW können maximal 650 MByte Daten gespeichert werden.
Magnetooptische Speicher
Bei den magnetooptischen Speichern (MO-Speicher) erfolgt die Speicherung wie bei den Festplatten magnetisch, nur beim Lesen und Schreiben wird ein optisches Verfahren eingesetzt. Zur dauerhaften Magnetisierung wird beim Schreiben von Daten nur eine geringe magnetische Feldstärke benötigt, da der zu magnetisierende Punkt mit einem Laserstrahl auf ca. 200 ºC erhitzt wird (Curie-Effekt). Durch diese Art der Magnetisierung ist eine hohe Packungsdichte möglich. Des Weiteren sind MO-Speicher auch sehr unempfindlich, da zur Ummagnetisierung bei Zimmertemperatur ein sehr großes Magnetfeld notwendig ist. Das Beschreiben eines Datenträgers dauert allerdings länger als das Beschreiben von Festplatten, da der Schreibzyklus aus drei Umdrehungen besteht: Löschen (Entmagnetisieren), Schreiben (Magnetisieren) und »überprüfendes« Lesen. MO-Speicher können auch wiederholt beschrieben werden.