Die Funktionsweise und Einsatzgebiete von Flash-Speichern

Flash-Speicher mag ein Begriff sein, den viele schon einmal gehört haben, doch wissen nicht alle genau, was sich dahinter verbirgt. In diesem Artikel erkläre ich, wie Flash-Speicher funktioniert und wo er zum Einsatz kommt.

Einfach gesagt, handelt es sich bei Flash-Speichern um kleine Speichergeräte, die Daten speichern und löschen können. Ein bekanntes Beispiel sind USB-Sticks, die an einen USB-Port eines Computers angeschlossen werden, um Daten auszutauschen. Flash-Speicher wurde 1987 von Fujio Masuoka, damals Forscher bei Toshiba, erfunden. Zu jener Zeit gab es weder Smartphones noch einen Markt für günstige, kompakte und große Speichermedien.

Heute, in einer digitalisierten Welt, ist Flash-Speicher in vielen Geräten, wie Digitalkameras, Mobiltelefonen oder Haushaltsgeräten wie Mikrowellen und Kühlschränken, unverzichtbar. Ein großer Vorteil von Flash-Speichern ist, dass die gespeicherten Daten auch nach dem Ausschalten des Geräts erhalten bleiben. Diese Eigenschaft nennt man "nicht-flüchtig", im Gegensatz zu "flüchtigem" Speicher, der nach dem Ausschalten die Daten verliert.

Flash-Speicher kann daher in tragbaren Geräten wie USB-Sticks oder SD-Karten verwendet werden, da er keine dauerhafte Stromversorgung benötigt. Diese Flexibilität macht Flash-Speicher besonders attraktiv für mobile Anwendungen. In der Praxis finden wir Flash-Speicher nicht nur in einfachen Speichermedien, sondern auch in leistungsstärkeren Lösungen wie SSDs (Solid State Drives).

Die beiden Haupttypen von Flash-Speicher sind NAND und NOR.

Es gibt zwei Arten von Flash-Speichern: NAND und NOR. NAND, abgeleitet von "Not AND", ist für sequenziellen Datenzugriff geeignet, bei dem Daten blockweise gelesen werden. NAND-Flash hat eine kleinere Schaltkreisarchitektur und lässt sich daher günstiger und in größerer Menge produzieren. Es wird in vielen mobilen Geräten wie Computern, Smartphones und Digitalkameras eingesetzt. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach IoT-Geräten und 5G-Technologie wird der Bedarf an NAND-Flash in Zukunft weiter zunehmen.

NOR-Flash hingegen eignet sich besser für zufälligen Datenzugriff und wird vor allem in Geräten wie Computern, Routern und Druckern für Steuerungsprogramme verwendet. NOR-Flash ist teurer als NAND-Flash, da es schwieriger in hoher Dichte zu produzieren ist und langsamer arbeitet.

USB-Sticks

Der USB-Stick ist eines der bekanntesten Flash-Speichergeräte. Er wird in den USB-Port eines Computers gesteckt, um Daten zu übertragen. Dank der "Hot-Plug"-Funktion kann der USB-Stick während des Betriebs entfernt und wieder angeschlossen werden. Aufgrund seiner geringen Größe und des leichten Gewichts ist er ideal für den mobilen Einsatz.

Obwohl die Speicherkapazität von USB-Sticks in den letzten Jahren zugenommen hat, eignen sie sich hauptsächlich für den kurzfristigen Datentransport, nicht für langfristige Speicherung.

SD-Karten

SD-Karten sind sehr kleine, dünne Speicherchips, die in Geräten wie Smartphones, Digitalkameras und tragbaren Audiogeräten verwendet werden. Es gibt drei Größen: microSD, miniSD und SD. Je nach Gerät wird eine andere Kartengröße benötigt, z. B. microSD für Smartphones und SD-Karten für Digitalkameras. Es gibt auch drei Kapazitätsklassen: SD (bis zu 2 GB), SDHC (bis zu 32 GB) und SDXC (bis zu 2 TB). Ältere Geräte unterstützen möglicherweise nicht alle SD-Formate.

SSD

Solid-State-Drives (SSD) sind große Speicherlaufwerke, die auf Flash-Speicher basieren und hauptsächlich in Computern verwendet werden. Im Vergleich zu Festplattenlaufwerken (HDD) sind SSDs deutlich schneller im Datenzugriff und laufen lautlos. Obwohl sie teurer sind und weniger Speicherplatz bieten, werden sie aufgrund ihrer Geschwindigkeit zunehmend als Hauptspeicher verwendet.

HDDs verwenden drehende Platten und einen magnetischen Lesekopf, um Daten zu speichern, was manchmal Geräusche verursacht. SSDs basieren auf Flash-Speicher und arbeiten lautlos, sind aber teurer und bieten weniger Speicherkapazität. SSDs ermöglichen jedoch extrem schnelle Lese- und Schreibzugriffe.

Der Begriff "Flash Storage" bezieht sich in der Regel auf die gesamte Speicherlösung, die Flash-Speicher-Technologie nutzt, um Daten zu speichern und abzurufen. Dazu gehören Geräte wie Solid State Drives (SSDs), USB-Sticks und SD-Karten. Flash-Speicher hingegen bezieht sich spezifisch auf die Technologie selbst, die die Speicherung von Daten in nichtflüchtigen Speicherzellen ermöglicht, die ohne Stromversorgung erhalten bleibt. Während Flash-Speicher die grundlegende Technologie ist, die die Speicherung ermöglicht, beschreibt Flash Storage die Anwendung und Implementierung dieser Technologie in verschiedenen Geräten.

Ein wesentlicher Unterschied liegt auch in der Leistungsfähigkeit: Flash-Storage-Systeme können optimiert werden, um höhere Geschwindigkeiten und verbesserte Datenzugriffszeiten zu bieten, während Flash-Speicher allein keine Informationen über die Art der Nutzung oder die Leistungseigenschaften liefern. In der heutigen digitalen Welt, in der Geschwindigkeit und Effizienz entscheidend sind, spielen beide Begriffe eine zentrale Rolle, wobei Flash Storage oft als Synonym für moderne, leistungsfähige Speicherlösungen gilt.

Flash-Speicher findet sich in vielen Formen, von USB-Sticks über SD-Karten bis hin zu SSDs. Früher wurde er hauptsächlich für den Datentransport verwendet, doch mittlerweile gibt es auch Flash-basierte Speicherlösungen wie SSDs, die in Computern als Hauptspeicher verwendet werden. Mit der fortschreitenden Digitalisierung und Technologien wie IoT wird der Bedarf an Flash-Speicher weiter wachsen.

Dieser Blog ist ein Nachdruck aus dem Storage Channel, der bis August 2023 verfügbar war.