Industrie / Embedded Systeme brauchen keine Festplatten

Energisches Gegentreten (Vibrationen) wird bei Ihrer Festplatte diesen Abstand stören. Wenn der Schreib/Lesekopf auf die Platte knallt, können Sie die Festplatte oder zumindest die betroffenen Sektoren vergessen. Hinzu kommt, dass Festplatten recht übellaunig auf extreme Temperaturen reagieren - wenn Ihr Lüfter ausfällt oder es im System zu warm wird, regieren sie früher oder später mit Schreib-/Lesefehlern - was sich für Sie im Computerabsturz bzw. wirren Programmfehlern äussert.

Nun ist das alles bei Ihrem Desktop PC, den Sie im Arbeitszimmer oder im Büro aufstellen meistens kein Problem. Die Vibrationen dort dürften sich in Grenzen halten und - wenn man vom Hausstaub absieht - das Staubaufkommen dürfte kein Vergleich zu einer Produktionshalle sein - sollte es zumindest nicht....
Ausserdem stellen Sie Ihren PC meistens nachts aus, so dass die Systeme nicht im Dauerbetrieb künstlich altern und last-not-least ist es in Ihren Räumen meistens irgendwie zwischen 15...35°C warm - und der Temperaturbereich von 0...35°C ist daher auch der Bereich, für den standardmässiges PC Equipment zertifiziert wurde.

So schön sich diese Alternative auch anhört - Flash Speicher hat im direkten Vergleich zur Festplatte eine wesentliche Besonderheit: Die Begrenzung der Lebensdauer auf Speicherzellenbasis.

Hierbei geht es nicht darum, wie lange ein Flash Speicher arbeitet, sondern wie oft eine Speicherzelle - die kleinste Einheit eines Flash Speichers - gelöscht und wieder beschrieben werden kann.

Ältere Systeme bieten ca 10.000 Lösch- und Schreibzyklen, moderner Flash Speicher ca 100.000 und mehr Zyklen. Die Werte gelten pro Speicherzelle, d.h. jede Zelle wird einzeln gelöscht und neu beschrieben. Wenn Sie eine grosse MP3 Datei verwenden, werden z.B. mehrere Millionen von Speicherzellen benötigt.

Um eine möglichst gleichmässige Verwaltung der Speicherzellen zu ermöglichen, beinhaltet Flash Speicher meistens ein Flash File System. Dieses sorgt dafür, dass die Speicherzellen möglichst gleichmässig verwendet werden. Es befindet sich typischerweise bereits automatisch "im" Flash Medium und der Anwender muss sich hierbei keine Gedanken machen - kann aber auch nicht steuernd eingreifen.

Flash Speicherbaustein

Der fest auf einer Platine aufgebrachte on-board Flash Speicherbaustein ist einer der kleinsten Flash Speicher mit Kapazitäten von wenigen hundert KByte bis zu einigen MByte.
Beispiel: Die DIL/NetPC SSV Embedded Systems besitzen on-board Flash Speicher von 2 / 4 / 16MByte Kapazität. Dieser Speicher wird für das Betriebssystem und für die Anwendungsprogramme verwendet.
Die Betriebssysteme dieser Boards sind typischerweise auch kleine Embedded Betriebssysteme, die mit wenigen Hundert KByte Kapazität auskommen, z.B. embedded Linux (ca. 0,7 - 1,5 MByte) oder DOS (ca, 0,5 MByte).

IDE Flash Disc

Die IDE Flash Disc wird eigentlich nur noch selten benutzt und hatte vor einigen Jahren die Vision, "herkömmliche" Festplatten abzulösen. Die Bauform ist weitgehend identisch mit einer "normalen" Festplatte (1.8 oder 2.5"), der Anschluß an den PC erfolgt über den Standard IDE Connector, die Kapazitäten bewegen sich bis zu einigen GByte.
Der Nachteil: Diese Platten sind relativ teuer. Für embedded Betriebssysteme (siehe unten) bieten sie eigentlich zu viel Kapazität, für ein Standard PC Betriebssystem wie Windows sind sie jedoch u. U. problematisch, weil z.B. die Auslagerungsdatei und das Zeitverhalten von Windows erhebliche Flash Probleme nach sich ziehen kann. (Bei unseren eigenen Testreihen ist es uns nicht gelungen, langfristig ein Standard Windows 95/98 störungsfrei von einer IDE Flash Disc zu booten.) Das Ganze ist also eher eine Sonderlösung - aber nach wie vor eine denkbare Alternative.

Flash Speicherkarten

Flash Speicherkarten erlebten ihren Siegeszug in den digitalen Kameras. Dort benötigte man die Speicher-Kapazitäten, um die Urlaubsbilder zu speichern - und da diese Medien noch steckbar waren, konnte man gleich anstelle einer grossen Speicherkarte mehrere Karten mit kleinerer Kapazität verwenden. Die heute typischen Grössen sind im Bereich von einigen MByte bis in den GByte Bereich hinein - wobei sich diese Kapazitäten im Moment ständig erhöhen - und der Preis pro MByte aufgrund der grossen Einsatzgebiete und damit verbundenen Stückzahlen sich eigentlich nach unten bewegt.
Das Problem dieser Speicherkarten: Hier hat sich kein einheitlicher Standard durchgesetzt, gegenwärtig existieren z.B. mit PCMCIA, Compact Flash und SD Card verschiedene Standards, die untereinander nicht austauschbar sind.
Eines der grössten "Probleme" von Flash Speicherkarten: In den meisten Systemen sind sie nicht "hot plugable", d.h. bei vielen Systemen darf man sie nicht im Betrieb hinausziehen oder hineinstecken. Das System muss dazu zuvor ein- oder ausgeschaltet werden.

USB Sticks

USB Sticks sind ein vergleichsweise junges Speichermedium - heissgeliebt von den Vertretern der mobilen MP3 Player Area.
Es vereint die Vorteile einer Speicherkarte (Steckbar, mobil) mit einem Standardinterface (USB). Mit anderen Worten: Sobald Ihre Hardware ein USB Interface aufweist, kann auch ein USB Stick als Speichermedium verwendet werden. Die Speicherkapazitäten liegen im Bereich der Flash Speicherkarten von einigen MByte bis zu einigen hundert MByte. Die Bauform dieser Sticks ist jedoch klein und robust, so daß diese Sticks problemlos auch ausserhalb des PC transportiert werden können. USB Sticks sind damit eigentlich vergleichbar mit Flash Speicherkarten. Da sie jedoch über eine weitgehend einheitliche Bauform verfügen sind sie momentan vielfältiger einsetzbar. Hinzu kommt, dass USB Medien typischerweise als "hot plugable" gelten, d.h. man kann sie mitten im Betrieb einstecken oder hinausziehen, ohne das System neu booten zu müssen.
Kein Vorteil ohne Nachteil: Leider jedoch hat sich in der Zwischenzeit herausgestellt, dass USB Stick nicht gleich USB Stick ist. Hier kommt es auf das Zusammenspiel des verwendeten USB HOST Controllers (im PC) und auf die verwendete Hard- und Firmware im Stick an. (Das hat jetzt nichts mit USB 1.x und USB 2.x zu tun... Über diese Thema wollen wir hier eigentlich gar nicht reden.) Im Einsatz von neuen Sticks gibt es jedoch manchmal Kompatiblitätsprobleme - man sollte einen USB Stick möglichst erst an der Zielhardware testen. (Als "ergraute Computerbenutzer" können wir uns jedoch noch erinnern, dass auch Disketten in der Anfangszeit dieses Problem hatten. Da funktionierten nur bestimmte Marken und es kam oft vor, dass man 3 von 10 Disketten einer Box gleich in den Müll packen konnte. Im Laufe das Jahre hatte sich das aber zum Besseren gewandelt - und am Ende der Diskettenarea waren sowohl die Diskettenlaufwerke als auch die Medien so ausgereift, dass kaum noch Probleme auftraten. Na ja - aber sie wurden dann abgeschafft weil nichts rauf passte - Stichwort: Speicherhunger der Anwender - siehe Anfang dieses Berichtes...)

Alle Medien stellen hervorragende Alternativen da, um Speicherplatz auf robuster, nichtmechanischer Arbeitsweise zu realisieren - und damit Alternativen für den Einsatz von Computern in kritischer Umgebung.

Jetzt geht es nur noch darum, Betriebssysteme und Software zu verwenden, die mit den - im Vergleich zur Festplatte - geringeren Kapazitäten auskommt.

Die Lösung lautet dabei oftmals Embedded Linux: Mit Linux erhält man ein Standardbetriebssystem, das einfach zu programmieren und mit zahlreichen Tools ausgerüstet ist und gleichzeitig ein Betriebssystem, das man hinsichtlich seiner benötigten Speicherkapazität recht klein gestalten kann. So klein, dass es auch in Flash Medien verwendet werden kann. Siehe auch unser Beitrag Embedded Linux.

Wieder ein Beispiel: Unsere Terminalproduktreihe TRMxx bieten z.B. bereits on-board Laufwerke für den Einsatz von Compact Flash Karten (als Speichermedium für Anwendungsdaten) oder USB Erweiterungen (für den Einsatz von USB Sticks). Und auf dem DIL/NetPC, der in diesen Terminals als CPU Board verwendet wird, befindet sich on-Board Flashspeicher, der zur Speicherung des Betriebssystems und der Anwendungssoftware dient.

Diese Systeme sind daher sehr gut geeignet, um Daten in beliebigen Kapazitäten zu speichern. Und wer die USB Variante bevorzugt, kann die gespeicherten Daten auf einem USB Stick auch gleich für den Transfer zu einem anderen System verwenden - z.B. zur Datenübergabe von Verkaufsfahrern, die abends ihre gespeicherten Daten via USB Stick aus dem LKW an ein Bestellsystem im Firmengebäude transferieren. (Wenn eine drahtlose Wireless WLAN Lösung nicht gewünscht wird... Doch das wäre eine andere Alternative...) 

Alles in allem bedeutet das: Festplatten sind im Industrie- und Embedded Einsatz eine Schwachstelle - und daher unerwünscht. Die Embedded Branche hat sich auf Alternativen eingestellt, so dass in vielen Fällen bereits auf die störanfällige Komponente der Festplatte verzichtet werden kann - zumindest, wenn man nicht gerade ein PC Standard Betriebssystem verwenden, sondern auf ein Embedded Betriebssystem ausweichen kann.