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26.03.1982 - 

8-Bit-Mikrocomputer-Systeme nicht mehr nur auf Disketten angewiesen:

Halbleiter-Floppy erhöht die Systemleistung

ECHING - Bei 8-Bit-Mikrocomputer-Systemen werden normalerweise Floppy-Disk-Laufwerke als Massenspeicher eingesetzt. Aber sinkende Preise für Halbleiterspeicher und ihre hohe Integrationsdichte ermöglichen inzwischen vielfach auch hier den Einsatz von Halbleiterspeichern.

Disketten (Floppy-Disks) sind eine preiswerte und relativ sichere Möglichkeit zum Zwischenspeichern von Daten. Datensicherung ist durch einfaches Duplizieren der Disketten zu erreichen. Hauptsächlich setzt man Disketten dazu ein, Programme oder Programmteile in den Arbeitsspeicher, der maximal 64 KB abzüglich Betriebssystem umfaßt, zu laden.

Sollen große Programme mit über 64 KB Länge auf dem System laufen, müssen diese in Overlay-Technik geschrieben sein. Das heißt, nicht benötigte Programmteile werden auf die Diskette ausgelagert, und angeforderte, nicht vorhandene Programmteile werden abwechselnd von der Diskette in den Arbeitsspeicher geladen. Ähnliche Probleme treten bei Assemblern und Compilern auf, die sehr intensiv auf die Diskette zugreifen müssen.

Als Alternative für Floppy-Disk-Laufwerke werden seit kurzem von verschiedenen Herstellern Halbleiterspeicher-Erweiterungen angeboten, die an Stelle der Diskette größere Datenmengen zwischenspeichern. Technisch gibt es zwei Möglichkeiten für die Speichererweiterung:

- der zusätzliche Speicher wird über einen I/O-Port angesprochen,

- die Speichererweiterung erfolgt über Memory-Mapping.

Die erste Lösung muß dann eingesetzt werden, wenn die Hardware des Systems für eine Speichererweiterung über 64 KB nicht vorbereitet ist. Die zweite Möglichkeit bietet neben dem Einsatz der Speichererweiterung als "Pseudo-Floppy" die Möglichkeit, ablauffähige Programme bei der Systeminitialisierung in die Speicherblöcke zu laden und abhängig davon, welcher Speicherblock in das System "gemappt" wird, verschiedene Programme direkt ablaufen zu lassen (eine interessante Variante wenn sehr schnell die Programme gewechselt werden müssen, und man keine Zeit zum Laden der Programme hat).

Die folgende Tabelle zeigt den Zeitunterschied zwischen einer Double-density-Floppy-Disk und einer Halbleiterfloppy bei einigen typischen Operationen. Als Hardware wurde für diesen Versuch das Kompakt-Computersystem PSI80 von Kontron benutzt (Z80-CPU, vier MHz), das mit den Baugruppen ECB/D256 auf maximal ein MB Halbleiterfloppy erweitert werden kann.

Neben dieser Steigerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit (in Extremfällen wurde ein Faktor 10-15 gemessen) gibt es aber noch eine Reihe anderer technischer Vorteile. Bei

Disketten kommen beim Lesen von Daten Lesefehler vor (Hard-errors/Soft-errors), die eine konstante Datentransfer-Geschwindigkeit nicht zulassen.

Müssen Daten sicher abgespeichert werden, ist zur Kontrolle nach jedem Schreiben ein Kontroll-Lesen notwendig und eventuell ein weiterer Schreibvorgang. Je nach Zustand der Diskette oder des Laufwerks erreicht man damit längere oder kürzere Abspeicherungsgeschwindigkeiten.

Hinzu kommt die sogenannte "Track-to-Track-Time"; je nachdem, welchen Weg der Kopf mechanisch zum korrekten Positionieren zurücklegen muß und wie weit sich die Diskette bis zum richtigen Sektor drehen muß, entstehen unterschiedliche Zugriffsgeschwindigkeiten. Bei einer Halbleiterfloppy ist die Zugriffsgeschwindigkeit immer konstant, was bei zeitkritischen Problemlösungen in der Betriebsdatenerfassung oder Meßwertverarbeitung ausschlaggebend sein kann.

Ein großer Nachteil bei Halbleiterfloppies ist die Tatsache, daß bei Stromausfällen die gesamte Information verlorengeht. Der Benutzer muß also dafür sorgen, daß rechtzeitig alle relevanten Daten auf Diskette, Harddisk oder Band zur Sicherung abgespeichert werden.

Sieht man sich die Kosten für beide Lösungen an, scheint die Halbleiterfloppy auf den ersten Blick noch wesentlich schlechter dazustehen.

Ein Laufwerk für 144 KB (single density) kostet bei einer Systemintegration 1500 Mark, während für 280 KB (double density) mit 1700 Mark gerechnet werden muß. Speicherkarten mit 256 KB kosten heute 4000 bis 5000 Mark, wobei diese Kosten bis Ende des Jahres auf 2000 bis 3000 Mark (Einzelstück-Preis) fallen dürften. Diese Preisrelation spricht eindeutig für konventionelle Floppy-Disk-Laufwerke und rechtfertigt den Einsatz von Halbleiterfloppies nur in den Fällen, wo aus Gründen der Geschwindigkeit oder der Sicherheit Halbleiter eingesetzt werden müssen.

Das Verhältnis sieht aber wesentlich besser aus, wenn man die Arbeitszeit miteinbezieht. Ein Entwickler, der bei seinem Rechner täglich statt vier Stunden- nur noch zwei Stunden warten muß, bis der Compiler- oder Assemblerlauf beendet ist, kann wesentlich effektiver arbeiten. Erfahrungsgemäß werden Reaktionszeiten bei Rechnern nicht produktiv genutzt, weil sie letzten Endes zu kurz sind (was kann man schon in drei oder fünf Minuten neu bearbeiten!). Mit einer solchen preisgünstigen Erhöhung der Systemleistung eines Rechners können innerhalb kürzester Zeit die Mehrkosten der Halbleiterfloppy kompensiert werden.

Stephan Speth ist Produktleiter für Industriesysteme bei der Kontron Mikrocomputer GmbH.