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14.05.1982 - 

Der Anwender muß lernen, mit einer Hierarchie von Datensicherungsgeräten zu leben:

Die universelle Lösung ist unwahrscheinlich

14.05.1982

HANNOVER - Das Datensicherungssystem ist für den Datenverarbeiter die letzte Zuflucht. Es muß daher mindestens so zuverlässig sein, wie die Platte selbst. Auf einem Vortrag während der Hannover-Messe 1982 versuchte Dr. Geoffrey Bate, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung der Verbatim Coporation, Sunnyvale/Kalifornien, Wege zur Lösung des Datensicherungsproblems aufzuzeigen.

Die Notwendigkeit des Kopierens ist bestenfalls eine Unannehmlichkeit und sollte schnell und mit möglichst kurzer Unterbrechnung der eigentlichen Aufgabe des Festplattenlaufwerks vonstatten gehen. Die Übertragungszeit sollte, wenn irgend möglich, weniger als fünfzehn sicher aber weniger als dreißig Minuten betragen. Die Speicherkapazität des Datensicherungsträgers ist hierbei natürlich ein wichtiger Punkt.

Werden zur Datensicherung einer 51/4-Zoll-Festplatte mit einer Kapazität von fünf MB beispielsweise 51/4 Zoll-Disketten zu je 0,5 MB benutzt, so braucht man logischerweise zehn Disketten, und der Kopiervorgang muß neunmal unterbrochen werden, um die Disketten zu wechseln. Das ist natürlich unbequem. Drei Datenträgerwechsel dürften wohl das Höchste sein, was dem Anwender zuzumuten ist. Daraus folgt eindeutig: Je höher die Kapazität jedes einzelnen zur Datensicherung verwendeten Trägers, desto besser.

Abbild überflüssig

Die einfachste Art des Kopierens ist diejenige, bei der das Datensicherungssystem ein Abbild aller Daten auf der Festplatte erzeugt. Das kann jedoch dann überflüssig sein, wenn sich gegenüber der vorhergehenden Kopie nur wenige Sätze geändert haben. Erfahrungsgemäß sind in den meisten Anwendungsfällen nur 50 bis 70 Prozent der auf der Festplatte vorhandenen Daten neu und müssen daher kopiert werden. Das ideale Datensicherungssystem sollte daher in der Lage sein, eine selektive Datensicherung von Sätzen durchzuführen die bei der Aktualisierung gekennzeichnet wurden.

Das ideale Datensicherungssystem sollte auch mit einem Standardschreibformat und einem Standard-Interface arbeiten, damit nicht nur mehrere Quellen für die Maschine und ihr Speichermedium zur Verfügung stehen, sondern damit es auch für andere Aufzeichnungsaufgaben benutzt werden kann. Der Datenträger dürfte eher allgemeine Anerkennung finden, wenn er in seiner Form bereits bekannt und weitverbreitet erhältlich ist - zum Beispiel als Diskette, Kassette, 1/4-Zoll oder l/2-Zoll-Band.

Größe einer Brotbüchse

Für große Festplattenlaufwerke mit einer Kapazität von mehreren hundert Megabyte pro Spindel war die geeignete Datensicherungseinrichtung früher zweifellos das 1/2-Zoll-Computerbandlaufwerk. Dieses wurde im Laufe der letzten zehn Jahre von Bandlaufwerken mit verbesserter Kapazität und Übertragungsgeschwindigkeit überholt.

Die Abmessungen der Plattenlaufwerke wurden sehr viel schneller kleiner als die von l/2-Zoll-Bandlaufwerken, und es wäre keine elegante Lösung, zur Datensicherung eines 8-Zoll-Festplattenlaufwerks in der Größe einer Brotbüchse ein Bandlaufwerk in der Größe einer Waschmaschine zu benutzen.

Ein modernes Bandlaufwerk für Großcomputer ist in der Regel eine komplizierte und kostspielige Maschine, die unter anderem das Band in weniger als einer Millisekunde aus dem Stillstand auf 200 Zoll pro Sekunde (fünf Meter pro Sekunde) beschleunigt. Diese Leistung ist unnötig für ein Laufwerk, dessen Aufgaben es ist, lediglich einige zehn Megabyte Daten in einem kontinuierlichen Strom aufzunehmen.

Ausfall nach 7000 Stunden

Ein typischer Vertreter der l/2-Zoll-Datenstromgeräte für die Pufferung hat eine Kapazität von 40 bis 80 MB pro Spule. Die Zeit zum Aufzeichnen von 40 MB beträgt 3,8 Minuten. Die Datenaufzeichnung erfolgt auf neun parallelen Spuren mit 1600 Bits pro Zoll. Sie soll auf 3200 beziehungsweise 6250 Bits pro Zoll erhöht werden. 25 und 100 Zoll pro Sekunde sind die zwei Bandgeschwindigkeiten, die gewöhnlich benutzt werden. Es wird eine Hardware-Fehlerhäufigkeit von 1 zu 10(10) erwartet, und die Zeit zwischen zwei Laufwerkausfällen liegt im Schnitt bei rund 7000 Stunden. Der Preis des Laufwerks aus der Serienfertigung beträgt etwa 2300 Dollar.

Der bestgeeignete Anwendungsbereich ist die Datensicherung von 14-Zoll-Plattenlaufwerken mit Kapazitäten in der Größenordnung von 40 bis 300 MB. Zu den Herstellern von Laufwerken für die Datenstromverarbeitung gehören Ampex, Cipher Data Products, Control Data, Kennedy und Pertec.

Systembedingter Gleichlauf

Die Arbeitsweise von l/2-Zoll-Bandkassetten wurde weiter oben beschrieben. In dieser konkreten Form wird feststehendes l/2-Zoll-Band aus einer Einzelspulenkassette um einen zylindrischen Dorn geschlungen. Zwei rotierende Köpfe schreiben einen Datenblock von 32 Spuren x 4096 Byte auf eine Bandlänge von etwa 5,5 Zoll. Sobald ein Block geschrieben ist, wird das Band zum nächsten Block transportiert. Die Hauptkenndaten des Progma MSC 8000 beispielsweise sind:

Der systembedingte Gleichlauf von Platte und Band bei dieser Laufwerksbauart durch Anpassung des Dorndurchmessers an den Durchmesser der Innenspur ermöglicht es, beide Laufwerke auf ein und dieselbe Spindel zu montieren. Diese Anordnung hat jedoch als Datensicherungsverfahren offenbar Grenzen.

Das l/2-Zoll-Band hat als Träger für die Datensicherung unter anderen folgende Vorteile:

- es handelt sich um ein ausgereiftes Produkt, das wegen seiner Zuverlässigkeit einen wohlverdienten Ruf genießt und das Standardmittel für den Datenaustausch ist;

- es ist preisgünstig und weitverbreitet erhältlich,

- sein volumetrischer Wirkungsgrad der Datenspeicherung ist hoch,

- man kann Übertragungsgeschwindigkeiten von 1 MB pro Sekunde erzielen.

In den zehn Jahren von 1972 bis 1982 erhöhte sich die Anzahl der Bits pro Quadratzoll auf Festplatten um einen Faktor von zirka 12,5, während die Dichte des l/2-Zoll-Bandes konstant blieb. Es scheint unwahrscheinlich, daß der Fortschritt auch weiterhin am Band vorbeigeht; eine Verdoppelung der Spurdichte und eventuell eine Vervierfachung der Bit-Dichte sind in allernächster Zukunft zu erwarten.

Diese l/4-Zoll-Zweispulenkassette wurde 1972 von 3M herausgebracht. Das Band wird durch einen elastischen Riemen angetrieben, der auf der äußersten Bandlage jeder Spule anliegt. Der Antrieb des Riemens erfolgt über ein einzelnes Rad, das an einer Welle anliegt, die mit dem einzigen Antriebsmotor in Verbindung steht und das Rad antreibt. Der Hauptunterschied dieser Antriebsart gegenüber der normalen Kassette ist der, daß das Laufwerk hier sehr viel einfacher aufgebaut sein kann, weil es nur einen Motor benötigt. Die Bandspannung wird allein durch die Riemenspannung und die Reibungswerte der beiden Bandoberflächen bestimmt. Datenübertragungsgeschwindigkeit und Speicherkapazität dieser Kassette werden laufend verbessert, wie die nachstehende Tabelle zeigt.

Die angegebene Datenübertragungsrate ist die Blockübertragungsgeschwindigkeit. Die tatsächliche Übertragungsgeschwindigkeit hängt unter anderem von der Größe des Datenblocks ab. Das 1/4-Zoll-Kassettenlaufwerk wird sowohl in der Start-/Stop- als auch in der Datenstromausführung hergestellt.

Der Preis des l/4-zoll-Kassettenlaufwerks ist niedriger und seine Abmessungen und sein Stromverbrauch sind erheblich geringer als beim 1/2-Zoll-Datenstromlaufwerk. Die Speicherkapazität einer derartigen Kassette ist den 51/4-Zoll- und 8-Zoll-Festplatten gut angepaßt. Andererseits sind diese Kassetten noch kein allgemein anerkannter Standard für den Datenaustausch, und es gibt gegenwärtig nur zwei Lieferquellen für diese Kassetten, doch wird sich die Situation ziemlich sicher ändern, wenn dieses Gerät jetzt weitverbreitet Anwendung findet.

Kompaktkassette ist zehnmal billiger

Die Philips-Kompaktkassette stellt in ihrer bekannten Ausführung als Tonbandkassette den Magnetaufzeichnungsträger mit der größten Anwendungshäufigkeit dar. 1969 wurde das Innere der Kassette wesentlich umgestaltet, um eine für digitale Anwendungszwecke erforderliche genauere Bandführung zu erzielen. Die Bandgeschwindigkeit beträgt fünf bis 40 Zoll pro Sekunde. Damit wird eine Hardware-Fehlerhäufigkeit von eins zu zehn erreicht die möglicherweise noch weiter verbessert werden kann. Im Gegensatz zur vorher besprochenen Kassette wird bei der Kompaktkassette die Bandspannung durch das Laufwerk bestimmt, das zwei oder mehr Motoren besitzen kann und daher komplizierter und teurer ist als das der Großkassetten. Die Kompaktkassette selbst ist jedoch fast zehnmal billiger als die Großkassette, speichert aber erheblich weniger Daten. Bei der Standard-Datenkassette werden zwei Spuren auf etwa 300 Fuß Band mit 800 Bit pro Zoll bei einer Kapazität von 0,72 MB aufgenommen. Die Datenträgerkosten pro MB sind daher höher als bei der Großkassette.

Mit 51/4-Zoll-Platte Schritt halten

Vielleicht das wichtigste negative Merkmal der Kompaktkassette ist der ihr zu Unrecht anhaftende Makel von Billigware, den sie sich als Tonbandkassette eingehandelt hat. Dieser Makel wird spätestens dann verschwinden, wenn die Datenkassette endgültig als Datensicherungsträger anerkannt wird, der sich besonders gut an die 51/4-Zoll-Festplatte anpassen läßt. Durch Teilchen aus Chromdioxyd oder mit Cobalt imprägniertem Eisenoxyd, wie sie in Tonbandkassetten verwendet werden sind Erhöhungen der Bit-Dichte auf 6400 und 10 000 durchaus möglich. Eine Verdoppelung der Anzahl der Spuren, eine Verdreifachung der Geschwindigkeit und eine Erhöhung der Bandlänge auf 450 Fuß (entsprechend einer Tonbandkassette C 90) sind in absehbarer Zeit durchführbar und werden es der Kassette kapazitätsmäßig ermöglichen, mit den zu erwartenden Verbesserungen der 51/4-Zoll-Festplatte Schritt zu halten.

Spurdichte eine Größenordnung höher

Die Verwendung von auswechselbaren Festplatten in Kassetten erübrigt den Einsatz eines separaten Datensicherungsystems und seiner Steuerung. Von allen Vorschlägen zur Datensicherung paßt diese Lösung in bezug auf Kapazität, Format, Datenübertragungsgeschwindigkeit, Zugriffszeiten und Bekanntheit am besten zur festmontierten Platte und könnte die ideale Lösung sein, wenn sie nicht so teuer wäre. Eine 14-Zoll-Einzelplattenkassette kostet etwa 100 Dollar und speichert bis zu 20 MB Daten.

Der große Vorteil des Einsatzes von Disketten zur Datensicherung ist ihr geringer Preis. Aber die Disketten sind nicht nur billig, sondern ein Diskettenlaufwerk kann auch bereits Teil der Anlage sein. Die Kapazität von Acht-Zoll- oder 51/4-Zoll-Disketten ist jedoch zur Zeit für die Datensicherung nicht ausreichend - nicht einmal für 51/4-Zoll-Festplatten.

Leider wird, bis die Kapazität der Diskette den jetzigen Stand der Festplatte erreicht hat, deren Kapazität ebenfalls gestiegen sein. Das Problem ist nicht die Bit-Dichte der Diskette, denn sie entspricht fast der Dichte der Festplatte. Der große Unterschied zwischen beiden ist die Spurdichte. Ein festes Substrat aus Aluminium/Magnesium mit einer Stärke von 75/1000 Zoll ist wesentlich stabiler und in ihrem Verhalten bei Feuchte- und Temperaturschwankungen besser berechenbar als eine drei Tausendstel Zoll starke Folie aus Polyethylenterephthalat.

Darüber hinaus ist der Einsatz von spurhaltenden Servosystemen bei Festplatten üblich, und aufgrund dieser beiden Faktoren zusammen kann die Spurdichte bei Festplatten gegenwärtig um fast eine Größenordnung höher sein als bei Disketten. Durch die Verwendung dünner Beschichtungen mit Teilchen hoher Koerzitivkraft auf stabilisierten Trägerfolien und von mit spurhaltenden Servoeinrichtungen ausgestatteten Laufwerken dürften jedoch in den nächsten Jahren Disketten mit sehr viel höheren Kapazitäten zu erwarten sein.