0 und 1 zur Informationsspeicherung. Warum nicht mehr?

Das größte Problem der Speicherung in mehr als 2 Zuständen ist der Preis aktueller Speichermedien. Was kostet es heute, mehrere Terabyte zu kaufen um Daten zu speichern. "Nichts"! Und wenn die nicht reichen, können heutige Speichersystem leicht erweitert werden. Ich denke, es ist einfach nicht praktikabel, notwendig und wirtschaftlich, von heutigen Standard auf einen anderen umzuschwenken. Technisch wäre das kein Problem, aber so wie viele Konzepte, die eigentlich von den reinen Leistungsdaten her überlegen wären, verschwinden, so wird das Speichern in mehr als 2 Zuständen nicht umgesetzt.

Klamann schrieb:
...Weiß vielleicht jemand von Versuchen/Prototypen oder historischen digitalen Datenträgern, die auf mehr als 2 unterscheidbare Zustände setzen?

Digital hat in der Definition nur 2 Zustände. Du meinst Speicherungen mit mehr als 2 Zuständen, aber mit begrenztem Zeichenvorrat, wie z.B. 5 Zuständen.

Die Fuzzy-Logic beschäftigt sich z.B. mit sog. unscharfen Zuständen, einem mathematischen "ein bisschen", "ziemlich" oder "stark". Aber auch hier wird letzlich im PC mit 0 und 1 gerechnet.

Historische Beispiele wären die alten Registrierkasse und mechanischen Rechenmaschinen, die auf Rädern die Zahlen 0 bis 9 darstellt. Mehrer Räder in Reihe zeigen dann alle Zahlen in einem bestimmten Bereich an. Es konnte sogar gespeichert werden, die Kapazität war aber naturgemäß gering.
Dann die Chiffriermaschinen des 2. Weltkriegs. Die Enigma konnte mechanisch viele Milliarden zustände annehmen und Werte speichern (nicht gleichzeitig).
Und die Rolex Yacht-Master hat einen mechanischen Speicher für eine zweite Stoppzeit :).

Diese Maschinen kennen mehr als 2 Zustände, speichern aber nicht analog und besitzen einen begrenzten Zeichenvorrat, also das was du meinst.

Anderes Beispiel ist unser Alphabet. 26 Groß und Kleinbuchstaben, Sonderzeichen und Zahlen 0-9. Das abgedruckt in Büchern ergibt einen gewaltigen Speicher. Und auf der Welt gab/gibt es bisher viele hundert/tausend Formen. Die Asiaten haben die Speicherung in vielen Zeichen noch weitergetrieben. Man muss nur die Welt der Elektronik etwas ausblenden.

Aber ansonsten hat sich die Speicherung in 0 und 1 als zu günstig und zu praktikabel erwiesen, als das man es anders machen müsste. Die einfachste Lösung ist meist die beste.
 
Klamann schrieb:
Gibt es Gründe, nicht auf Speichermedien mit mehr als 2 stabilen Zuständen zu setzten, wenn man davon ausgeht, dass man Probleme wie Datensicherheit, Zugriffszeit etc. in absehbarer Zeit in den Griff bekommt?

Ich glaube, dir geht es darum, warum man Informationen in Form von Bits (2 Zustände) statt zB "Quads" (4 Zustände, Name ausgedacht) oder anderen Varianten speichert.

Prinzipiell ist es möglich, Informationseinheiten mit mehr als nur 2 Zuständen zu speichern. Bei analogen Speichermedien ist das manchmal der Fall. Nehmen wir mal die gute alte Schallplatte als Beispiel, die speichert nicht 1 oder 0 sondern in verschieden geschwungenen Rillen bzw. die Frequenzfolge.

Der Grund, warum man Bits verwendet liegt darin begründet, dass man (fast) jede Information unabhängig von ihrer Art in einer Folge aus zwei Zuständen darstellen kann. Es ist die kleinste und grundlegendste Informationseinheit, die wir kennen. Aus ihr kann man andere Informationseinheiten "bauen", die zB vier verschiedene Zustände repräsentieren können.
Aus dieser Aussage kann man schlussfolgern, dass jede "komplexere" Informationseinheit eigentlich nur eine Ansammlung der einfachsten Informationseinheit ist. Wenn man jetzt also ein System hätte, das zB vierwertige Informationseinheiten speichert, speichert das in Wirklichkeit nur zwei Bits.
Warum sollte man hier jetzt das komplexere System nehmen, wenn man ein einfacheres System hat, das genau das selbe leistet?

Der Punkt ist, ein zB vierwertiges "Quad" ist identisch zu zwei Bits. Beide repräsentieren also dieselbe Information(en). Und der Platz, den ein "Quad" auf einem Datenträger einnimmt, kann man immer auch mit zwei Bits füllen. Es gibt also durch die "Quads" keinen Vorteil gegenüber Bits. Im Gegenteil, die Verarbeitung von "Quads" ist komplizierter und komplexer als die Verarbeitung von Bits.

Verstehst du, was ich meine? Eine höherwertige Informationseinheit benötigt im besten Fall immer genauso viel Speicherplatz und die gleiche Rechenfähigkeit wie eine gleichwertige Ansammlung von zweiwertigen Bits.
 
Grundsätzlich kann man sowas natürlich machen - und man tut es auch, wenn es wesentliche Vorteile bietet. Prominentes Beispiel sind MLC Speicherzellen.
Wenn man unbedingt will, kann man auch bei anderen Datenträgern mehr Zustände als zwei codieren. Die Frage ist eben, ob der zusätzliche Nutzen den Aufwand rechtfertigt. Bei den optischen Datenträgern war es bislang einfacher die Wellenlänge zu senken und die Optik auf unterschiedliche Ebenen fokussieren zu lassen als 'unterschiedlich tiefe Löcher' auszuwerten. Bei anderen Medien dürfte sich das ähnlich verhalten.
 
Arithmetische, logische und boolsche Operationen können im Binärsystem sehr einfach durchegführt werden. D.h. man kann sehr gut (und billig) Hardwareschaltungen aufbauen die damit arbeiten.
Das geht mit mehr als 2 Zuständen nichtmehr oder nur mit erheblichem Mehraufwand. Man müsste also zwischen Speicher und Verarbeitung permanent umkonvertieren. Der Aufwand ist eindeutig zu groß.
Es ist schlicht und ergreifend nicht wirtschaftlich.

Die sicherheit wurde auch schon genannt. 0 und 1 sind einfach zu unterscheiden. Z.B. <0,5V = 0 und >1,5V =1
Mit 2V sind zwei Zustände sicher getrennt. Auch ein halbes V macht da den Bock nicht fett und kann mit primitiven Bauteilen sicher unterschieden werden.
Wolltest du 4 Zustände verwenden müsstest du so arbeiten:
>0,5V = 1
0,5-1,5V = undefiniert
1,5V-2,5V = 2
2,5V-3,5V = undefiniert
3,5V-4,5V = 3
4,5V-5,5V= undefiniert
>5,5V = 4
Erstens müsstest du mit höheren Spannungen arbeiten und zweitens müsstest du dauernd mit A/D Wandlern arbeiten. Und die sein teuer und Fehleranfällig.

In Einzelfällen (vor allem Langezeitspeicher) mag MLC Speicher angebracht sein. I.d.R. überwiegen aber die Nachteile. Spätestens dann wenn die Daten häufig gelesen und geschrieben werden.

Ein extrem gängiges Speichermedium mit mehr als 2 Zuständen gibt es allerdings. Das Genom. Hier wird mit 4 Zuständen gearbeitet. Das basiert aber nicht auf den typischen digitalen Operationen.
 
Kurzer Hinweis: Datum beachten ;)
 
Irks, das habe ich gar nicht gesehen! Warum ist der Post so weit oben in der Liste der neusten Posts gewesen? Ich wäre doch sonst nicht auf ihn aufmerksam geworden.
 
Kurz vor deinem Beitrag hat hier jmd eine Beleidigung gepostet, die aber zwischenzeitlich im Aquarium gelandet ist. Als Du somit auf den Thread aufmerksam wurdest, war dieser aktuelle Beitrag noch existent, bis Du alle anderen Posts gelesen hattest, jedoch schon verschoben. (meine Vermutung)
 
Klamann schrieb:
...Alsooo...
ich denke dass es technisch machbar wäre, ein Speichermedium zu kreieren, dass mehr als 2 Zustände annehmen kann. Auch wenn es aktuelle optische Systeme nicht schaffen (wie ich gerade erfahren musste), sehe ich darin immer noch eher die theoretische Möglichkeit, als in magnetischen oder elektronischen Medien.

Am einfachsten wären natürlich mechanische Systeme. z.B. könnte man ein Speichermedium auf LCD basis bauen. Jeder LCD Kristall könnte eine von 255 Stellungen (verschiedene Farben) annehmen. Das Problem damit wäre wohl die Baugröße, da man auf 17" aktuell nicht mehr als 2 Millionen Pixel unterbringt....

Kennst du noch die Schallplatte? Die war ein Speichermedium mit mehr als 2 Zuständen, theoretisch gesehen mit unendlich vielen Zuständen. Und sie war mechanisch, wie du es vorschlägst.

Das Problem ist, dass solche System sehr fehleranfällig sind, weil es keine Prüfroutinen dafür gibt. Bei 2 Zuständen kann man immer noch Overhead hinzufügen für Prüfroutinen.

Es gab auch die Laserdisc, ein optisches Medium, die Filme nicht digital sondern analog aufgezeichnet hat, also auch mehr als 2 Zustände.

Du siehst, es gab/gibt Speichermedien mit mehr als 2 Zuständen, aber die Praxis braucht einfache Systeme, und 2 Zustände sind nun mal einfacher herzustellen.

Edit: oh, ein alter Thread :)
 
Ich lese gerade voller Erstaunen diesen uralten Thread, nachdem vorhin eine Benachrichtigung dazu in meinem Postfach gelandet ist. Ich glaube, die Frage hatte ich gestellt, als ich in der Schule meine Facharbeit über Ferritkernspeicher geschrieben hatte. Ein Jahr später habe ich dann angefangen, Informatik zu studieren. Inhaltlich wurde ja schon alles Wesentliche zum Thema gesagt, aber trotzdem danke an den Spammer & die folgenden Kommentatoren für die kleine Zeitreise ;)
 
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