Elektronische gegevensopslag eenvoudig uitgelegd

Voor gegevensopslag wordt steeds gebruikgemaakt van 'vaste geheugen schijven' ofwel SSD schijven (solid state drives). Het is de schijf die geen schijf is, want er komt geen schijf aan te pas. Denk maar eens aan de populaire USB-stick die ook van deze techniek gebruik maakt. DRAM of Flashgeheugen wat houdt dat in? Een eenvoudige uitleg over hoe de elektronische gegevensopslag plaatsvindt.

Een beetje basis kennis over gegevensopslag

Alvorens uit te leggen wat het verschil is tussen het DRAM-geheugen en het flashgeheugen, gaan we helemaal terug naar het begin:

In het begin was er de bit, de basis van de gedigitaliseerde gegevens. Een bit kan de waarde 0 of 1 hebben, aan of uit, ja of nee, yin of yang. Deze waarde kan elektronisch op een eenvoudige wijze worden vertaald in: geladen of ongeladen.

Een lading kan elektronisch worden opgeslagen in een condensator. Condensatoren worden bijna overal in gebruikt, radio's en tv's, koelkasten, magnetronovens en ga zo maar door. Nu heeft u een geheugencel in zijn meest simpele vorm: de condensator is geladen of ongeladen! Dat was niet moeilijk toch? Een elektronisch geheugen bestaat dus uit ontelbare, zeer kleine condensatortjes die al dan niet opgeladen zijn.

De eenheden van geheugencapaciteit

Gegevens worden dus vastgelegd in combinaties van bits. Een letter wordt bijvoorbeeld opgeslagen in 8 bits (= 8 condensatortjes). Cijfers, foto's, muziek, alles wordt digitaal vastgelegd in series van enen en nullen. Nu zijn er internationaal verschillende afspraken gemaakt over het benoemen van de eenheden voor het vastleggen van de capaciteit van een computergeheugen. Onderstaand de meest gangbare:

• Een serie van 8 bits wordt een byte genoemd: 1B = 8b.
• Kilobyte: 1KB = 1.024 bytes
• Megabyte 1MB = 1.024.000 bytes
• Gigabyte: 1GB = 1.000.000.000 bytes
• Terabyte: 1TB = 1.000 GB = 1.000.000.000.000 bytes

Soorten elektronisch geheugen

Er kan in grote lijnen onderscheid gemaakt worden in twee types elektronische geheugencellen:

DRAM (Dynamic Random Acces Memory)

Dit type geheugen werkt als bijvoorbeeld het RAM-geheugen (werkgeheugen) in uw computer. In een DRAM wordt elke bit (de 0 of de 1) vastgelegd in zijn eigen condensator. Aangezien de opgeslagen lading weer weglekt, moet deze periodiek worden ververst, vandaar de toevoeging 'dynamic'. De controller van het geheugen laadt de condensators automatisch op, zodat de waarde niet verloren gaat.

Voor de verwerking van 1 bit heeft dit type geheugen slechts 1 condensator en 1 transistor nodig. Hierdoor verwerkt een DRAM geheugen de gegevens zeer snel, dit in tegenstelling tot andere geheugentypes die vaak meerderen transistoren nodig hebben om de gegevens te verwerken. Een DRAM wordt dan ook vaak toegepast als werkgeheugen, waar gegevens tijdelijk worden opgeslagen alvorens te worden verwerkt door de CPU of bewaard op de schijf.

Het DRAM geheugen is een zogenaamd vluchtig of volatiel geheugen, wat wil zeggen dat bij stroomuitval alle gegevens verloren gaan. Hierdoor heeft een DRAM altijd een aparte (nood)stroomtoevoer nodig, zodat bij calamiteiten de gegevens niet verloren gaan. Voor permanente data-opslag is dit type geheugen dus niet erg geschikt.

Flashgeheugen

Het flashgeheugen is gebaseerd op de EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) techniek. Het geheugen kan in één keer (in a flash) geheel of gedeeltelijk gewist worden om opnieuw te gebruiken.

Het flashgeheugen bestaat uit diverse gedeeltes:

• Het gedeelte voor opslag van de gegevens.
• Een geheugencontroller die het schrijven en uitwissen van gegevens regelt.
• Een cachegeheugen, een tijdelijk geheugen. In de cache worden de gegevens verzameld die de geheugencontroller moet verwerken. Voor cache wordt een klein stukje DRAM gebruikt.
• Een batterij die zorgt dat de cache-gegevens die in de DRAM staan bij stroomuitval nog verwerkt kunnen worden.

Een flashgeheugen is niet vluchtig (niet volatiel) en is daardoor zeer geschikt als gegevensopslag. Voorbeelden van een flashgeheugen zijn bijvoorbeeld de USB-stick en de SSD-geheugens.

Het grootste nadeel van het flashgeheugen is, dat de gegevens in blokken moeten worden geschreven. Voor het wijzigen van slechts 1 bit, moet een heel blok eerst worden gewist en daarna opnieuw worden beschreven. Een typische grootte van een sector of blok bevat bijvoorbeeld 64kB. Hierdoor is een flashgeheugen doorgaans veel trager dan een DRAM en dus niet geschikt als werkgeheugen.