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[[Datei:Storage size comparison.jpg|mini|Einige Massenspeichermedien (Streichholz als Maßstab)]]

Ein '''Datenspeicher''' ({{enS|data storage}}) dient in der [[Datenverarbeitung]] zur [[Speichern (Informatik)|Speicherung]] von [[Daten]]. Im engeren Sinne ist der Datenspeicher ein Element der [[Zentraleinheit]] eines [[Computer]]s, das aus einer Vielzahl von [[Halbleiterspeicher#Speicherzelle|Speicherzellen]] besteht und [[Arbeitsspeicher]], [[Laufzeitspeicher|Schnellspeicher]] und [[Register (Prozessor)|Register]] umfasst.

== Begriffsklärungen ==
=== Datenträger/Speichermedium ===
Im weiteren Sinne bezeichnet man mit [[Datenträger]] oder ''Speichermedium'' [[transport]]able [[Medium (Kommunikation)|Medien]], die als Datenspeicher dienen
* für Unterhaltung (Musik, Sprache, Film etc.), die mit Hilfe [[Wiedergabegerät]]en abgespielt oder auch gespeichert werden ([[Bildträger]], [[Tonträger]]) und zur Unterscheidung von Datenspeichern auch [[Wechseldatenträger]] genannt werden, und
* für [[digitale Daten]] jeglicher Art, die von Computern bzw. Computeranlagen oder [[Peripheriegerät]]en nur gelesen oder auch geschrieben werden.

=== Datenspeicher ===
* Datenspeicher für [[Elektrogerät|elektronische Geräte]]:
** elektronische Bauteile ([[Halbleiterspeicher]]), die (oft eingebaut in elektronische Geräte) [[Daten]] speichern
** Datenträger bzw. Speichermedien, die nur mit elektronischen Geräten gelesen oder beschrieben werden können, aber keine [[Halbleiterspeicher]] sind
* Sonstige Datenspeicher:
** [[Druckerzeugnis|Schrift-/Printmedien]] (Bücher, Zeitungen, Papier, Glas, Tierhaut, [[Pergament]], …)
** [[Bildträger]] (Leinwand, Teppich, [[Mikroform|Mikrofilm]], [[Fotografischer Film|Fotofilm]], …)
** [[Tonträger]] (Schallplatten, [[Stiftwalze]]n, [[Magnetband|Magnetbänder]] (z. B. in [[Compact Cassette|Tonbandkassetten]]), …)


=== Speicherart/Speicherform ===
* als ''[[Schrift]]'', in der [[Sprache]] und Daten [[Code#Informatik|kodiert]] gespeichert sind; Sonderformen:
** ''[[Musik]]'' kann in [[Notation (Musik)|Notenschrift]] festgehalten sein.
** ''[[Blindenschrift]]'' ist vor allem für [[haptische Wahrnehmung]] bestimmt.
* als ([[Analogtechnik|analoges]]) ''Bild'', in dem ein [[Abbild|(Ab-)Bild]] der realen oder der fiktiven Welt gespeichert wird: [[Bild (Fotografie)#Analogbild|analoge Fotografien]], [[Gemälde]], [[Zeichnung (Kunst)|Zeichnungen]] etc.
* als ''maschinell lesbare Kodierung'' (analog oder [[Digitaltechnik|digital]]); es wird ein mechanisches, elektrisches oder elektronisches Gerät benötigt, um die Kodierung in eine für den Menschen verständliche physische Form zu wandeln:
** [[mechanisch]]e Wandlung: z. B. Schallplatte mittels Grammophon
** [[elektrisch]]e Wandlung: z. B. Musikkassette
** [[elektronisch]]e Wandlung: z. B. CD, DVD, USB-Stick

== Nichttechnische Speicherung ==
Der Mensch speichert die Information von [[Hand]] auf oder mithilfe eines Trägermaterials. Sie ist daher ohne technische Vermittlung direkt wieder lesbar. Die Speicherung erfolgt ohne technische Vermittlung, abgesehen von einfachen Hilfsmitteln zum Führen mit der Hand, wie Messer oder Pinsel. Natürlicherweise können alle festen Materialien Träger von Zeichen, Schriften und Bildern sein.

; Früher oder heutzutage gebräuchliche Materialien und Medien
* [[Papier]] (Blatt, Buch)
* [[Overheadfolie|Folien]] (Blatt)
* [[Kerbholz]]
* Rollen aus [[Papyrus]] und [[Pergament]]
* Tafeln aus [[Tontafel|Ton]], [[Holz]], [[Wachstafel|Wachs]], [[Stein]] (oft [[Schiefertafel|Schiefer]])
* [[Textilie|Stoffe und Webwaren]] (Bilder, Knotenschrift des [[Quipu]])

Berühmte historische Beispiele sind: [[Teppich von Bayeux]], [[Höhlenmalerei]], [[Quipu]], [[Abydos-Hieroglyphen]] und [[Schriftrollen vom Toten Meer]]

== Technische Speicherung ==
Die technische Speicherung umfasst alle Datenspeicher und Speichermedien, die nicht direkt mit den Sinnen gelesen oder eigenhändig erzeugt werden können. Es bedarf eines technischen Hilfsmittels, um die Daten zu speichern oder verständlich zu machen.

=== Fotografische Speicherung ===
Chemo-optische Speicher, die durch einen chemischen Prozess Daten in Form von [[Fotografie|Lichtbildern]] (statischen und bewegten Bildern sowie Lichtton) speichern.

Die Speicherung auf Mikrofilm ist zurzeit immer noch die sicherste Archivierungsmethode. Zum Lesen ist nur ein Vergrößerungsgerät notwendig, Probleme mit der Dauerhaftigkeit von Formaten und Lesegeräten entfallen.

* [[Fotografischer Film|Filme]]
* [[Fotopapier|fotografische Papiere]]
* [[Mikrofilm]]e
* [[Fotoleinen]]
* [[Fotoemulsion]]

=== Mechanische Speicherung ===
[[Datei:Edisongmcylinder.jpg|mini|230px|Edison-Hartgusswalze aus Wachs, ca. 1904]]
[[Datei:Punched Card 40 columns.jpg|mini|Lochkarte]]
Bei der mechanischen Speicherung werden die Daten großtechnisch mechanisch beschrieben, sie sind physisch (Vertiefungen bzw. Erhöhungen im Trägermaterial) auf das Speichermedium aufgebracht. Die gefertigten Speichermedien können nur gelesen werden. Beispiel: Eine CD-ROM entsteht durch einen Pressvorgang, als dessen Folge Vertiefungen (Pits) die Information tragen.

* Mechanischer Lesevorgang
** analoge Medien
*** [[Phonographenwalze]]
*** [[Langspielplatte|LP]] (Langspielplatte)
*** [[Schellackplatte]]
*** [[Tonsteuerungsträger]]
** digitale Medien
*** [[Lochkarte]]
*** [[Lochstreifen]]
{{absatz}}

[[Datei:Faenza-media-dvd.svg|mini]]
* optischer Lesevorgang (Laser); nur bei „gepressten“ Medien – per Laser beschriebene Medien siehe „Optische Speicherung“.
** analoge Medien
*** [[Laserplattenspieler]]
** Digital oder Analog
*** [[Laserdisc]]
** digitale Medien
*** [[Compact Disc]]
*** [[DVD]]
*** [[Blu-ray Disc]]
*** [[HD DVD]]

=== Elektronische Speicherung – Halbleiterspeicher ===
[[Datei:RAM n.jpg|mini|Verschiedene Typen von RAM-Speicherbauteilen bzw. -modulen]]
[[Datei:Flash memory cards size.jpg|mini|Größenvergleich verschiedener Flash-Speicherkarten]]

Unter der [[elektronisch]]en Speicherung sind alle Speichermedien zusammengefasst, die Informationen in oder auf Basis von elektronischen (Halbleiter-)Bauelementen speichern. Dabei werden heute ausschließlich größere Bauteile mit mehreren Tausend oder Millionen Speichereinheiten in einem Bauteil zusammengefasst ([[Speicherbaustein]]). In der Regel enthalten diese Bauteile auch Elektronik zum Steuern und Verwalten des Speichers und bilden so einen [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreis]] (IC), oder sie sind wichtiger Bestandteil des eigentlichen Schaltkreises, z. B. als [[Register (Computer)|Register]] oder [[Cache]]. Letztere werden vor allem, wenn es sich um erweiterte eingebaute Speicherfunktion handelt, als [[eingebetteter Speicher]] (engl. ''embedded memory'') bezeichnet. Um die Information physisch zu speichern, kommen verschiedene Mechanismen zum Einsatz und können nach der Charakteristik der Datenhaltung unterschieden werden:
* ''flüchtige'' Speicher, deren Informationen verloren gehen, wenn sie nicht aufgefrischt werden oder wenn der Strom abgeschaltet wird,
und
* ''nicht-flüchtige'' Speicher, die Information längere Zeit (mindestens Monate) ohne Anliegen einer Betriebsspannung behalten. Sie werden nochmals unterteilt in:
** [[Nichtflüchtiger Speicher|''permanente'' Speicher]], in denen sich eine einmal gespeicherte oder festverdrahtete Information befindet, die nicht mehr verändert werden kann und
** ''semi-permanente'' Speicher, die Informationen permanent speichern, in denen aber Informationen auch verändert werden können.

Diese Klassen von elektronischen Speichern können die Speichertypen zugeordnet werden:
* flüchtige Speicher:
** [[Dynamic Random Access Memory|DRAM]], dynamisches [[Random-Access Memory|RAM]] ({{lang|en|''dynamic random access memory''}})
** [[Static random-access memory|SRAM]] ({{lang|en|''static random access memory''}})
* nicht-flüchtige Speicher:
** permanente Speicher:
*** [[Festwertspeicher|ROM]] ({{lang|en|''read only memory''}})
*** [[Programmable Read-Only Memory|PROM]] ({{lang|en|''programmable read only memory''}})
** semi-permanente Speicher:
*** [[Erasable Programmable Read-Only Memory|EPROM]] ({{lang|en|''erasable programmable read only memory''}})
*** [[Electrically Erasable Programmable Read Only Memory|EEPROM]] ({{lang|en|''electrically erasable programmable read only memory''}})
*** [[Flash-Speicher|Flash-EEPROM]] (z. B. [[USB-Speicherstick]]s)
*** [[Ferroelectric Random Access Memory|FRAM]] ({{lang|en|''ferroelectric random access memory''}})
*** [[Magnetoresistive Random Access Memory|MRAM]] ({{lang|en|''Magnetoresistive random access memory''}})
*** [[Phase-change random access memory|Phase-change RAM]] ({{lang|en|''phase-change random access memory''}})

{{Siehe auch|Permanentspeichermedium}}

Um elektronische Speichermedien lesen zu können, bedarf es auch technischer Hilfsmittel. Der Endanwender erhält daher die elektronischen Speichermedien in der Regel nicht als einzelnen Speicherbaustein, sondern bereits als kombiniertes Produkt:
* Im Fall von [[Dynamic Random Access Memory|DRAM]] für die Anwendung als [[Arbeitsspeicher]] in Computern oder Peripheriegeräte werden mehrere Speicherbausteine auf einem [[Speichermodul]] kombiniert.
* Die für die Speicherung von Multimedia-Daten in mobilen Anwendungen beliebten [[Flash-Speicher]] kommen in vielfältigen, meist als [[Speicherkarte]] oder [[USB-Speicherstick]] ausgeführten Gehäusen, die neben dem eigentlichen Speicherbaustein auch [[Controller (Hardware)|Controller]] enthalten. Gleiches gilt für [[Solid-State-Drive]]s, die ebenfalls Flash-Speicher nutzen, aber in einer anderen Gerätebauform mit anderen [[Schnittstelle]]n geliefert werden.

=== Magnetische Speicherung ===
[[Datei:KL CoreMemory.jpg|mini|Historisches Kernspeicherelement]]
Die magnetische Speicherung von Informationen erfolgt auf [[Magnetisierung|magnetisierbarem]] Material. Dieses kann auf Bänder, Karten, Papier oder Platten aufgebracht werden. Magnetische Medien werden (außer [[Kernspeicher]]) mittels eines [[Lese-Schreib-Kopf]]es gelesen bzw. beschrieben.
Es wird unterschieden zwischen rotierenden Platten(stapeln), die mittels eines beweglichen Kopfes gelesen bzw. beschrieben werden und nicht rotierenden Medien, die üblicherweise an einem feststehenden Kopf zum Lesen bzw. Beschreiben vorbeigeführt werden.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist, ob auf dem Medium Daten üblicherweise analog, digital oder in beiden Formen gespeichert werden.

* magneto-elektronisch
** digitale Medien
*** [[Kernspeicher]][[Datei:EC-Card Oldenburgische Landesbank (back).jpg|mini|Bank-Karte]]
* nicht rotierende Speichermedien
** digitale Medien
*** [[Magnetband]] (z. B. [[Digital Linear Tape|DLT]], [[Digital Audio Tape|DAT]], [[Datasette|Tonband (digital)]], [[Videokassette|Videoband (digital)]])
*** [[Magnetkarte]]
*** [[Magnetstreifen]]
*** [[Magnetblasenspeicher]]
** analoge Medien
*** [[Tonband]] ([[Musikkassette]])[[Datei:Перемотка кассеты ручкой.jpg|mini|Musikkassette]]
*** [[Videokassette|Videoband]]
* rotierende Speichermedien
** digitale Medien
*** [[Trommelspeicher]]
*** [[Festplattenlaufwerk#Physischer Aufbau der Einheit|Platter]] ([[Festplattenlaufwerk]])
*** [[Diskette]][[Datei:Dual Diskettenlaufwerk (5,25 und 3,5 Zoll).jpg|mini|Diskettenlaufwerk mit 3,5″ und 5,25″ Disketten]]
*** [[Wechselplattenlaufwerk|Wechselplatte]] z. B. [[Zip-Diskette]]

Da beim Schreiben lediglich Magnetfelder umgelegt werden, sind anders als bei [[Flash-Speicher|Flash-Datenträgern]] die Anzahl der Schreibzyklen unbegrenzt. Die Lebensdauer (nicht zu verwechseln mit der Datenhaltbarkeit) magnetischer Datenträger wie Festplatten ist lediglich durch den Verschleiß mechanischer Bauteile beschränkt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.makeuseof.com/tag/hard-drives-ssds-flash-drives-how-long-will-your-storage-media-last/ |titel=Hard Drives, SSDs, Flash Drives: How Long Will Your Storage Media Last? |autor=Andy Betts |datum=2022-01-23 |abruf=2023-04-20 |sprache=en |werk=MakeUseOf }}</ref>

{{absatz}}

=== Optische Speicherung ===
Zum Lesen und Schreiben der Daten wird ein [[Laser]]strahl verwendet. Die optische Speicherung nutzt dabei die Reflexions- und Beugungseigenschaften des Speichermediums aus, z. B. bei (nichtgepressten) CDs die Reflexionseigenschaften und bei holografischen Speichern die lichtbeugenden Eigenschaften. Die Speicherform ist heute ausschließlich digital.

* [[Holografischer Speicher]], Formate: [[Holographic Versatile Disc|HVD]]
* Nicht rotierende Speichermedien
** [[Optisches Band]]
** [[Tesa#Tesa als Datenspeicher|Tesa-Film]]

Nachfolgende Medien nur als jeweils „nichtgepresste“ Varianten (gepresste siehe oben „Mechanische Speicherung“):
* [[Laserdisc]]
* [[Phasewriter Dual|PD]]
* [[Compact Disc|CD]], Unterformate: [[Audio-CD]], [[CD-ROM]], [[CD-R]], [[CD-RW]], [[Super Video Compact Disc|SVCD]], [[Video-CD|VCD]], [[MVCD]]
* [[DVD]], Unterformate: [[DVD-Video]], [[DVD-Audio]], [[DVD-ROM]], [[DVD-RAM]], [[DVD±R]], [[DVD±RW]]
* DVD-Nachfolger: [[Blu-ray Disc|BD]], [[HD DVD]], [[Ultra Density Optical|UDO]]

Die langfristige Haltbarkeit von CD-ROM ist in Frage gestellt worden, als der Geologe Victor Cárdenes 2001 entdeckte,
dass ein spezieller Pilzbefall unter tropischen Bedingungen komplette CDs unbrauchbar machen kann.<ref>Javier Garcia-Guinea, Victor Cárdenes, Angel T. Martínez, Maria Jesús Martínez: ''Fungal bioturbation paths in a compact disk''. In: ''Naturwissenschaften'' (2001) 88:351–354, [[DOI:10.1007/s001140100249]].</ref>
In gemäßigten Breitengraden wurde das Phänomen bisher nicht beobachtet.
Es ist aber anzunehmen, dass es in Tropengebieten auf ähnliche Speichermedien wie DVD ebenfalls zutrifft.

Eine analoge optische Speicherung war der [[Lichtton]] alter Kinofilme, heute wird auch hier [[Lichttonverfahren#Digitale Verfahren|digital]] (wenngleich weiterhin optisch) gespeichert, sofern die Kinoprojektion nicht komplett auf [[digitales Kino]] umgestellt worden ist.

=== Magneto-Optische Speicherung ===
Die Magneto-Optische Speicherung nutzt die Tatsache, dass einige Materialien oberhalb einer bestimmten Temperatur ([[Curie-Punkt]]) magnetisch beschreibbar sind. D. h. zum Schreiben wird das Medium punktuell aufgeheizt (meist mittels eines Lasers), und an dieser Stelle kann ein Magnetfeld dann die „Elementarmagnetchen“ ausrichten; beim Abkühlen fixiert sich ihr Zustand. Unterhalb dieser heißen Temperatur ist das Material kaum mehr ummagnetisierbar.
Der Speicherzustand kann optisch mit einem Laserstrahl ausgelesen werden, dabei wird der polare [[Magnetooptischer Kerr-Effekt|MOK-Effekt]] ausgenutzt. D. h. die aktuelle Ausrichtung der „Elementarmagnetchen“ an der Leseposition hat eine optische Auswirkung, welche zum Auslesen herangezogen wird – es wird also „magnetisch geschrieben“ aber „optisch gelesen“.

Siehe hierzu beispielsweise
* [[MiniDisc]]
* [[Magneto Optical Disk|MO-Disk]]

=== Sonstige Speicherung ===
[[Datei:Mercury memory.jpg|mini|Quecksilber-Laufzeitspeicher des [[UNIVAC I]] (1951)]]
* [[Laufzeitspeicher]] basieren auf dem Prinzip der Endlosschleife und sind daher nicht Speicher im eigentlichen Sinne. Die elektrischen Signale, die die zu speichernden analogen oder digitalen Daten enthalten, werden stark verlangsamt, zum Beispiel durch Umwandlung in akustische Signale. Bei der Rückwandlung werden dann dieselben Signale beliebig oft wieder in die Leitung eingespeist und können zu einem festen, periodischen Zeitpunkt auch wieder als ausgelesener Wert verwendet werden.
* Speicherröhren, die auf [[Kathodenstrahlröhre]]n basieren, wie zum Beispiel die [[Williamsröhre]] oder das [[Selectron]], funktionieren ähnlich nach dem Verzögerungsprinzip der Laufzeitspeicher. Die stromlose Verzögerung oder Verlängerung der Signale wird hierbei durch das Anregen der Atome in einer [[Kathodolumineszenz|Lumineszenzschicht]] erreicht, die genügend lang [[Phosphoreszenz|nachleuchtet]].
* Relaisspeicher haben im Laufe der Computergeschichte kaum eine Rolle gespielt, waren allerdings die Grundlage für den ersten funktionsfähigen Digitalrechner [[Zuse Z3]] sowie einige seiner Nachfolgemodelle.
* [[Biologischer Speicher|biologische Speicher]] unter anderem mit der künstlichen DNA von [[Deinococcus radiodurans#Informationstechnik|Deinococcus radiodurans]]-Bakterien<ref>Jan Dönges: ''Datenspeicher für die Ewigkeit''. In: ''[[Spektrum der Wissenschaft]]'', Ausgabe 4/2013, S. 16: Gelungenes Experiment bestehend aus der Speicherung (Kodierung) von ca. 739 kByte Computerdaten auf einen DNA-Strang in einer US-amerikanischen DNA-Synthesefirma. Anschließend fehlerfreie Ablesung (durch Sequenzierung) derselben Daten in England (durch die Bioinformatiker Ewan Birney und Nick Goldman). Der Autor nennt die Eignung für Langzeitarchivierung – wegen einer wahrscheinlichen Langlebigkeit von über 10.000 Jahren sowie des hohen Dichtefaktors.</ref>
* [[Molekularspeicher]]<ref>{{Internetquelle |autor=Michael Leitner |url=https://www.futurezone.de/science/article217928837/Datenverlust-vermeiden-Molekularspeicher-sichert-Daten-mehrere-Jahrhunderte.html |titel=Datenverlust vermeiden: Molekularspeicher sichert Daten mehrere Jahrhunderte |abruf=2019-06-07 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20190607135439/https://www.futurezone.de/science/article217928837/Datenverlust-vermeiden-Molekularspeicher-sichert-Daten-mehrere-Jahrhunderte.html |archiv-datum=2019-06-07 |offline=ja }}</ref>
* atomare Speicher<ref>[https://www.scinexx.de/news/technik/erster-atomarer-speicher-mit-einem-kilobyte/ ''Erster atomarer Speicher mit einem Kilobyte''.] scinexx.de</ref>

== Weitere mögliche Untergliederungs-Kriterien ==
* [[Speicherkapazität]]
* [[Datenübertragungsrate]]
* [[Zugriffszeit]]
* Zugriffsart: [[wahlfreier Zugriff]] oder [[sequentieller Zugriff]]
* Beschreibbarkeit: [[Schreib-Lese-Speicher]] oder [[Nur-Lese-Speicher]]
* [[Lebensdauer (Technik)|Lebensdauer]] des Speichermediums
* Speicherform: Speicherung der Daten in [[Digitalsignal|digitaler]] oder [[Analogsignal|analoger]] Form
* Mediumverwendung: Unterhaltungsmedien oder (Computer-)Datenmedien
* Verwendung elektronischer Lesegeräte/Schreibgeräte
* Lebensdauer der verwendeten elektronischen Lesegeräte/Schreibgeräte
* [[Datenformat]]e
* [[Zeichenkodierung]]

== Abgrenzung ==
Datenspeicher und [[Datenträger]] werden manchmal als Synonyme angesehen, beide sind jedoch voneinander zu unterscheiden. Der Datenspeicher ist ein Element der Zentraleinheit eines Computers, das aus einer Vielzahl von Speicherzellen besteht und [[Arbeitsspeicher]], [[Laufzeitspeicher|Schnellspeicher]] und [[Register (Prozessor)|Register]] umfasst.<ref>Peter Müller (Hrsg.), ''Datenverarbeitungs-Lexikon'', 1976, S. 85</ref> Zur Unterscheidung von den in Computern eingebauten [[Massenspeicher|Festplatten]] werden die transportablen Datenträger auch [[Wechseldatenträger]] genannt.

== Literatur ==
* [[Horst Völz]]: ''Wissen – Erkennen – Information – Datenspeicher von der Steinzeit bis in das 21. Jahrhundert'', [[Digitale Bibliothek (Produkt)|Digitale Bibliothek]], Band 159, [[Directmedia Publishing]], Berlin 2007, ISBN 978-3-89853-559-5.

== Weblinks ==
* [https://technikum29.de/de/rechnertechnik/speichermedien Historische Speichermedien im Museum], private Webseite, abgerufen am 7. November 2018
* [https://www.storage-insider.de/die-anfangsepoche-der-elektromagnetischen-speicherung-1952-bis-1961-a-249045/ Die Anfangsepoche der elektromagnetischen Speicherung 1952 bis 1961] – Fachartikel auf Storage-Insider.de

== Einzelnachweise / Anmerkungen ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4351464-9}}

[[Kategorie:Speichermedium|!]]

Datenspeicher - Versionsgeschichte

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