USB-Memory-Stick (USB-Speichermodul) FAQ - Teil 2: Software 
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USB-Memory-Stick (USB-Speichermodul) FAQ - Teil 2: Software
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USB-Memory-Stick (USB-Speichermodul) FAQ - Teil1: Hardware |
Zum Teil 2: Software
Das Flash-Speichermodul mit USB-Anschluß hat seinen Siegeszug angetreten. Die Technik ist noch so neu, daß zahlreiche Fragen immer wieder gestellt werden. Hier finden Sie die wichtigsten Antworten. Inhalt
Was ist ein USB-Memory-Stick?
Ein USB-Stick ist eine kleine, leichte Einheit aus nicht-flüchtigem Halbleiterspeicher (Flash-ROM) und USB-Schnittstelle. Nicht flüchtig heißt, diese Speicherart hält ihre Information auch ohne Stromversorgung - anders als etwa der Hauptspeicher eines Rechners (RAM), der ständig mit Strom versorgt werden muß. Die USB-Schnittstelle ermöglicht den Anschluß an so ziemlich jeden PC, der in den letzten vier Jahren hergestellt wurde. Wie funktioniert Flash-ROM?Flash-ROM (Read-Only-Memory, Nur-Lese-Speicher) ist eine Art von Halbleiterspeicher, der seine Daten beim Abschalten der Stromversorgung nicht verliert. Details erkläre ich auf einer eigenen Seite. ROM ist eigentlich ein falscher Begriff, denn wir können dort sehr wohl Informationen speichern. Der Begriff ist nur historisch zu verstehen; früher sprach man von RAM (Random-Access-Memory, vgl. Arbeitsspeicher jedes PCs) und von ROM (z.B. BIOS-Chips). ROMs zeichnen sich dadurch aus, daß man sie nicht einfach so beschreiben kann, sie ihre Information aber auch nicht verlieren. Früher benötigte man dafür meist Programmiergeräte oder legte die Information sogar schon während der Chipfertigung fest. Bei Flash-ROM ist das Beschreiben nur noch eine eigene Betriebsart. Seit wann gibt es USB-Sticks?Als Erfinder gilt der Israeli Dov Moran. Im Jahr 2000 brachte seine Firma M-Systems den DiskOnKey auf den Markt. An welche Rechner kann ich einen USB-Stick anschließen?Voraussetzung ist eine USB-Schnittstelle - diese Forderung erfüllt wohl jeder Rechner, der in den letzten vier Jahren hergestellt wurde. USB wird von allen Windows-Versionen seit Windows 98SE unterstützt. Kein Glück haben die Betreiber von Rechnern, die unter der ursprünglichen Version von Windows 95 laufen. Ab Windows 95B und Windows NT4 gibt es Angebote, die ich aber nicht geprüft habe. Ein Aufrüsten des Betriebssystems lohnt wohl selten - vermutlich bestenfalls dann, wenn der Rechner genügend Platz auf der Festplatte (mindestens 4 GB) und wenigstens 64 MB RAM hat. Jeder neue Rechner der 400-EUR-Klasse bietet ein Vielfaches an Rechenleistung. Einen Laptop nachzurüsten lohnt schon deshalb nicht, weil die Batterie mittlerweile kaum noch Kapazität hat. Windows 98SE braucht einen einen Treiber, der wohl bei den meisten USB-Sticks mitgeliefert wird und gewöhnlich auch auf eine Diskette paßt. Die neueren Windows-Versionen erkennen USB-Sticks per Plug&Play beim Einstecken. Alle leidlich aktuellen Mac-Modelle unterstützen Memory-Sticks ohne Treiber, so jedenfalls die übereinstimmende Auskunft mehrerer Leser dieses FAQ. Selber ausprobiert habe ich es allerdings nicht. Zum Einsatz unter Linux fand ich einen Hinweis bei Linux für alle. Kann ich eine USB-Schnittstelle nachrüsten?Wenn Ihr Rechner noch überhaupt keinen USB-Anschluß besitzt, sollten Sie ernsthaft über den Kauf eines neuen Rechners nachdenken:
Eine andere Frage ist, ob Sie eine schnelle USB 2.0-Schnittstelle nachrüsten sollten: Bis 2002 erhielten die Rechner meist nur USB 1.1-Schnittstellen, die maximal 1 MB/s übertragen können - beim Schreiben von USB-Sticks bleiben maximal 600 kB/s. Einen 512-MB-Stick zu füllen dauert also im günstigsten Fall rund 1000 s, also über 15 min. Da greift man dann lieber zur CD-RW, die ist in einem Bruchteil der Zeit beschrieben. Eine USB 2.0-Schnittstelle am Rechner nutzt natürlich nur etwas mit einem USB 2.0-Memorystick. USB 2.0 ist aber abwärtskompatibel, d.h. USB 2.0-Sticks funktionieren auch an USB 1.1-Anschlüssen - halt entsprechend langsam. Wie viel Strom brauchen USB-Sticks?Manche Geräte haben einen so hohen Stromverbrauch, daß sie die netzunabhängige Betriebsdauer eines Laptops ganz deutlich reduzieren. Manche Memorysticks brauchen so viel Strom, daß sie eigentlich nur mit einem eigenen Netzteil betrieben werden dürften. Die Zeitschrift PC Welt [3] maß Stromaufnahmen zwischen 90 und 900 mA, das sind bei den 5 V des USB zwischen 450 mW und 4,5 W. Letzteres zwingt wohl zu einem relativ großen Metallgehäuse, das im Betrieb gut handwarm wird. Kalkuliert man die Verluste der Spannungswandler im Laptop mit ein, kommt man schnell auf 6-8 W, die der Batterie zusätzlich entnommen werden. Dieser Strombedarf geht übrigens auch im Leerlauf nicht entscheidend zurück. Allerdings behauptet Chip online Gegenteiliges. Eigentlich darf ein USB-Gerät dem Bus maximal 500 mA entnehmen, und das auch nur bei einem aktiven Hub mit eigener Stromversorgung. Wer einen passiven Hub ohne eigene Stromversorgung benutzt, etwa in einer USB-Tastatur, wird mit vielen Memory-Sticks Probleme bekommen. Der Hub muß nach Norm die Stromaufnahme auf 100 mA (0,5 W) begrenzen. Indirekt verbrauchen USB 2.0-Geräte aber oft noch viel mehr Strom: Wie [6] beschreibt, fragt der USB-Treiber von Windows XP belegte USB-Ports sehr häufig ab und verhindert so, dass der Rechner in seine Stromspar-Modi fällt. Dieser Effekt kann die Leistungsaufnahme eine Laptops leicht um 20% erhöhen. Ein Patch stand im Februar 2006 noch nicht zur Verfügung. Welche Kapazität haben USB-Sticks?Wie bei fast jeder neuen Technik gibt es hier gerade eine stürmische Entwicklung: Geräte mit weniger als 1 GB sind kaum noch auf dem Markt. Die verfügbare Kapazität verdoppelt sich alle paar Monate. 64 GB sind verfügbar, 8 GB-Geräte haben mittlerweile die 10-EUR-Grenze unterschritten. Wer ständig CD-RWs löscht, wird hier schnell zugreifen. Ein unschöner Effekt ist, dass USB-Sticks so manipuliert werden, dass sie dem Betriebssystem deutlich mehr Kapazität melden (und auch so verkauft werden), als sie physikalisch haben. Der Effekt fällt erst dann auf, wenn Daten aus unerklärlichen Gründen verloren gehen. [8]. Wie schnell sind USB-Sticks?USB 1.1 kann maximal knapp 1 MB/s übertragen. Beim Schreiben schaffen USB-Sticks 300-600 kB/s. Zwar gibt es kaum noch so langsame USB-Sticks, aber die USB-Schnittstellen sehr vieler Windows-98-Rechner sind nicht schneller. Mit USB 2.0 lassen sich Lesegeschwindigkeiten von bis zu 30 MB/s und Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 25 MB/s erreichen. Das erscheint erst einmal deutlich langsamer als eine moderne Festplatte, dafür entfallen aber die Latenzzeiten für die Kopfpositionierung und Drehen der Platte bis zum richtigen Sektor. Im Vergleich zu Laptop-Festplatten sehen die Werte allerdings nicht schlecht aus. Geschwindigkeitsmäßig spricht also wenig dagegen, Programme vom USB-Stick zu starten. Warum ist mein USB-Stick so langsam?USB überträgt doch 480 Mbit/s. Warum dauert es aber so lange, um auch nur wenige 10 MB auf einen USB-Stick zu laden - etwa eine CD im MP3-Format? Erst mal sollte man unterscheiden zwischen bit/s und Byte/s, was mindestens einen Unterschied von 8:1 ausmacht. Die Redaktion der c't konnte bislang maximale Übertragungsraten von 60 MB/s messen, was z.B. moderne Festplatten durchaus bremst. Bis Ende 2006 kam der Zeitschrift c't auch noch kein Flash-Speicher unter, der sich schneller als mit 5 MByte/s beschrieben ließ [17]. Auch kann es passieren, dass Rechner und USB-Stick sich nicht auf den High-Speed-Modus von USB 2 einigen können. Wenn man einen USB-2-Massenspeicher in einem USB-1.1-Port einsteckt, liefern manche Windows-XP-Versionen sogar einen entsprechenden Hinweis. Eine weitere Fehlerquelle sind Treiber:
Hardware-Probleme lassen sich z.B. mit einer Knoppix-CD einkreisen: Rechner mit einem der bekannten Live-Systeme von CD starten und ausprobieren, wie schnell der USB-Stick damit läuft. Vielleicht hilft auch, einen USB-Hub zwischen Rechner und USB-Stick zu schalten. Es kann auch ein Elektronik-Problem sein, speziell wenn die USB-Buchse nicht direkt auf der Hauptplatine sitzt. Manche interne Verbindungskabel können falsch gesteckt werden oder sind elektrisch minderwertig. Auch schlechte externe Kabel können die Geschwindigkeit bremsen. Einfachste Möglichkeit: Verschiedene der USB-Ports am Rechner ausprobieren. Elektrisch am besten sind die Buchsen auf der Rückseite des Rechners, vor allem die unmittelbar auf der Hauptplatine oder USB-Steckkarte. Worauf sollte ich bei der Bauform achten?Vom Mini-Modul ohne Schreibschutzschalter bis zur Armbanduhr mit USB-Kabel im Armband ließen sich die Hersteller schon vieles einfallen. Auch das "Scheckkartenformat" wird angeboten. Wenigstens gibt es noch genügend Platz, um Werbeaufdrucke anzubringen. :-) 
Ganz wesentlich ist die mechanische Stabilität des USB-Stick. Gerade die kleinsten Modelle werden am meisten hergenommen, etwa wenn sie am Schlüsselbund hängen und in der Hosentasche stecken oder das Scheckkartenformat und 2 mm Dicke dazu verführen, das Gerät im Geldbeutel zu verstauen. Mein Exemplar (siehe oben) existiert auch nicht mehr: Die Verklebung des USB-Steckers im Gehäuse löste sich mit dem Erfolg, dass die Platine hinten am Stecker abbrach. Wer seinen Memorystick direkt am Rechner oder einem Hub anschließen will, sollte auf den Querschnitt unmittelbar am USB-Stecker achten. Speziell Geräte mit Zusatzfunktionen wie MP3-Player verdecken schnell die benachbarten Buchsen. Wie groß ist die Lebensdauer eines USB-Stick?Ihre mechanische Stabilität macht sie ideal für den Datentransport. USB-Sticks speichern ihre Daten wohl über diverse Jahre, das sollte gewöhnlich nicht das Problem sein. Sie enthalten keinerlei bewegliche Teile und sind sehr leicht, bei Runterfallen kann also nicht viel passieren. Gefährlicher ist sicher, daß man die Daten problemlos löschen kann. Das gilt speziell in diesem Fall, weil man auf seine Daten ganz einfach auf einem fremden Rechner, in einer fremden Umgebung, zugreifen kann. Im Vergleich zu Festplatten sind die Kapazitäten übersichtlich, ich würde wichtige Daten also regelmäßig auf einen anderen Datenträger (Festplatte, CD-R, notfalls DVD+/-R) auslagern. Die Lebensdauer sehe ich eher durch die Handhabung begrenzt: Da geht die Schutzkappe für den USB-Stecker verloren, jemand tritt auf den USB-Stecker, beim Aufschließen des Autos gibt es eine elektrostatische Entladung. Ein weiterer Parameter begrenzt die Lebensdauer: Hersteller wie Intel garantieren nur 100.000 Schreibzyklen jeder einzelnen Speicherzelle. Das heißt ausdrücklich nicht, daß man nur 100.000 Dateien auf einen USB-Stick speichern kann und fürchten muß, daß das Teil dann Schrott sei. Windows hat sowieso die Tendenz, die Information über den Datenträger zu verteilen und wirklich gelöscht wird Information erst, wenn der Speicherplatz überschrieben wird. Problematisch sind also eher die Speicherbereiche, in denen Windows die Verwaltungsinformationen ablegt: Welche Cluster sind belegt, wie heißen die Dateien und wo liegen ihre Informationen? Allerdings verwenden die Controller moderner USB-Sticks Algorithmen, die die Schreibzugriffe möglichst gleichmäßig auf die Flash-Zellen verteilen. So wurden auch schon 16 Millionen Schreibzugriffe auf eine logische Zelle versucht, ohne dass es zu Fehlern kam [9]. Vergleichbare Probleme hat man auch bei magnetischen Datenträgern. Beim Formatieren werden dort defekte Bereiche ausgeblendet. Ich habe keine Informationen darüber, ob diese Mechanismen auch beim Formatieren von USB-Sticks greifen. Warum wird mein USB-Memory-Stick immer langsamer?Marcus S. fragte: ich habe einen [Fabrikat] 8GB Usb Stick erworben, welcher zu Anfang eine Schreibrate von 9,78 MB/s und eine Leserate von 17,4 MB/s hatte (gemessen mit h2testw.exe). Nachdem ich den Stick mit NTFS formatiert hatte (HP format tool 2.18) war die Transferrate nur noch ca. halb so groß (4,28 und 16,8 MB/s). Ein Rückformatieren auf Fat32 hat daran nichts geändert. Das Problem wird wohl das Gleiche sein wie bei Solid-State-Disks [10] - andere Schnittstelle, andere Kapazitätsgrößen, aber gleiche Speichertechnik: Die einzelne Speicherzelle hat nur eine begrenzte Zahl von Schreibzyklen. Zudem kann Flash-Speicher nur in größeren Blöcken gelöscht werden. Das führt jetzt zu folgendem Effekt:
Was ist der grundsätzliche Unterschied zwischen einem USB-Stick und einer Solid-State-Disk (SSD)?Sowohl USB-Sticks als auch SSDs benutzen Flash-Speicher, um Daten auch ohne Stromversorgung zu speichern. Der Unterschied ist aber bedeutend größer als nur bei der Schnittstelle (USB gegen SATA). Zwei Unterschiede zwischen USB-Stick und SSD fallen sofort auf: Die Größe und die Schnittstelle. Bei der Speicherkapazität überschneiden sie sich: USB-Sticks gibt es bis mindestens 64 GB, das ist auch be SSDs eine durchaus übliche Kapazität. Aber die Schnittstellen sind unterschiedlich schnell und für unterschiedliche Zwecke gedacht:
Bei SSDs ist die Arbeitsgeschwindigkeit also viel wichtiger und höher als bei USB-Sticks. Entsprechend treiben die Hersteller auch mehr Aufwand. Beispielsweise verteilen Solid-State-Disks die Daten meist auf 5 bis 10 Flash-Speicherchips, so dass der Controller in Richtung Computer aus mehreren langsameren Datenströmen einen schnellen machen kann. Und dann haben die meisten SSDs einen Cache, d.h. Daten vom Rechner zu den Flash-Specherchips werden erst mal zwischengespeichert, weil das Schreiben oft relativ lange dauert. [10] Während das Booten eines Rechners von USB-Stick also recht lange dauert, booten die meisten Rechner von einer SSD schneller als von einer herkömmlichen Festplatte. Das liegt nur teilweise an der schnelleren Übertragungsgeschwindigkeit. Speziell wenn der Rechner viele kleine Dateien liest, ganz typisch beim Booten, muss eine herkömmliche Festplatte ständig ihre Lese-Schreib-Köpfe neu positionieren und warten, bis die entsprechende Information unter dem Lesekopf vorbei kommt. Dieser Vorgang wurde schon seit Jahren kaum noch schneller, er dauert im Schnitt um die 10 ms, also 1/100 s. Bei 1000 Zugriffen, und die sind schnell beisammen, sind gleich mal 10 s allein mit Warten vergangen. SSDs haben Reaktionszeiten, die etwa 1/100 der Reaktionszeiten bei Festplatten betragen. Nur wenn die Daten zusammenhängend auf der Platte liegen und auch in genau dieser Reihenfolge gelesen werden, kommen herkömmliche Festplatten mit SSDs mit. Beim Schreiben großer Datenblöcke können herkömmliche Festplatten auch schneller sein als SSDs. Aber wer, Server mal abgesehen, schreibt regelmäßig solche Datenmengen auf seine Platte? Literatur
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Alexander von Obert * http://www.techwriter.de/thema/usb-mem0.htm Letzte Änderung: 08.11.09 (ergänzt 'SSD') |
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