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Speicherkarten und ihr Funktionsprinzip

September 5, 2008

Die Speicherkarte, manchmal auch Flash Card oder Memory Card genannt, ist ein kleines Speichermedium, das verwendet wird, um Daten wie Text, Bilder, Audio und Video zu speichern. Gebraucht werden sie für kleine, mobile oder bewegliche Geräte. Die Daten darauf werden im sogenannten Flash-Speicher gespeichert

Die meisten gegenwärtigen Geräte nutzen die Flash-Technik, obgleich andere Technologien entwickelt werden. Es gibt eine Vielzahl von Speicherkarten auf dem Markt.

Keine Speicherkarte im eigentlichen Sinne, aber aufgrund ähnlicher Anwendung und Aufbau hier mit aufgeführt ist der USB-Stick.

Diese Karten sind von unterschiedlichen Größen, und jede ist in einem Bereich der Speicherkapazitäten vorhanden, die gewöhnlich direkt dem Preis entspricht. Die CompactFlash Karte ist in etwa so groß wie ein Streichholzbriefchen, während die MultiMedia-Card (MMC) und die „sichere digitale Karte“ SD-Card so groß wie eine Briefmarke sind. Die letzten zwei Karten besitzen mittlererweile (Sommer 2005) Speicherkapazitäten bis zu 2 Gigabyte.

Die Bytes können dabei einzeln adressiert und gelesen werden. Bytes können einzeln geschrieben werden. Das Löschen einzelner Bytes ist jedoch nicht möglich. Will man Speicherwerte löschen, muss ein ganzer Sektor (meistens ein Viertel, Achtel, Sechzehntel usw. der Gesamtspeicherkapazität) gelöscht werden. Zum Schreiben auf den Flash-Speicher, Löschen einzelner Sektoren bzw. Löschen des gesamten Speichers müssen spezielle Kommandos (z.B. eine so genannte Unlock-Sequenz) an den Flash-Speicher geschrieben werden. Das verhindert das unbeabsichtigte, „zufällige“ Beschreiben oder Löschen des Speichers. Im Gegensatz dazu kann bei EEPROMs jedes Byte auch einzeln gelöscht werden.

Flash-Speicher haben eine begrenzte Lebensdauer die in einer maximalen Anzahl an Lösch-Zyklen angegeben wird (zwischen 10-100.000 Zyklen für NOR-Flash und bis zu 1 Million für NAND-Flash). Dies entspricht gleichzeitig der maximalen Anzahl Schreib-Zyklen, da der Speicher jeweils blockweise gelöscht werden muss, bevor er wiederum beschrieben werden kann.

Ein Flash-Speicher besteht aus Millionen einzelner Speicherelemente. Die Speicherung eines Bits innerhalb eines solchen Speicherelements erfolgt über das Floating Gate (Speicherelement) des Flash-FETs. Es isoliert das Gate von der Source-Drain-Strecke. Wenn das Floating Gate geladen ist, ist der Stromfluss zwischen Drain und Source abgeschnürt (0-Zustand). Beim Programmieren springen Elektronen vom Gate über (Blitz = Flash), es fließt Strom (1-Zustand).