Lernressourcen Datenspeicherung – digibasics
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Prototyp zur Erprobung

Lernressourcen Datenspeicherung

Eindeutige Schlüssel

In der Informatik werden Schlüssel verwendet, um bestimmte Daten eindeutig zuordnen zu können. Das ist ganz ähnlich wie ein Hausschlüssel. Zum Haupteingang von jedem Haus gehört ein bestimmter Schlüssel. Dieser Schlüssel sollte einzigartig sein und nicht auch noch die Tür zu zehn anderen Häusern öffnen können.

In der Informatik soll jeder Datensatz (das Haus und sein ganzer Inhalt) einen eindeutigen Schlüssel (der Schlüssel zum Haus) haben.

Eine Liste aller Schülerinnen und Schüler ist ein gutes Beispiel für einen Datensatz, in diesem Fall hat jedes Kind mindestens einen Vor- und Nachnamen und ein Geburtsdatum. Man kann aber nicht den Vornamen als Schlüssel benutzen (Es kann ja zum Beispiel zwei mal eine Lisa geben). Auch der Nachname ist nicht eindeutig, es kann vorkommen, dass mehrere Kinder den gleichen Nachnamen haben. Und sogar beim Geburtsdatum kann zweimal das selbe vorkommen. Besonders bei Zwillingen.

Deswegen wird in der Datenbank jedem Kind ein eindeutiger Schlüssel zugeordnet. Zum Beispiel eine Zahl in der Datenbank. Das könnte dann so aussehen:

SchülernummerNachnameVornameGeburtsdatum
0001MüllerLisa06.04.2010
0002SchmidAnna22.09.2010
0003MalerHelen08.03.2010
0004MaurerLuisa15.11.2010
0005MüllerFritz11.07.2010
0006MüllerFranz11.07.2010
0007MusterLars03.03.2010
0008ForsterKarl23.11.2010
0009BauerLisa12.12.2010

Jetzt hat jedes Kind einen eindeutigen Schlüssel (Die Schülernummer).

In unserem Alltag begegnen uns immer wieder eindeutige und nicht eindeutige Schlüssel. Die Kreditkartennummer ist zum Beispiel eindeutig, genau wie die Passnummer oder die IBAN-Nummer. Die Postleitzahl ist aber nicht eindeutig. Zwei Nachbardörfer können sich zum Beispiel eine Postleitzahl teilen.

Beispiele für Schlüssel (Adressen) in der Informatik

In der Informatik sind eindeutige Adressen sehr wichtig. Das offensichtlichste Beispiel ist das Internet. Jede Internetseite hat eine Internetadresse. Die nennt man Domain (Deutsch auch Domäne genannt). Jede Domain ist einzigartig, sie wird offiziell vergeben. Dadurch kann der Internetbrowser überhaupt erst die richtige Internetseite anfordern.

Aus Domains kann man oft vieles herauslesen. Die Internetseite «digibasics.ch» hat beispielsweise rechts vom Punkt ein Länderkürzel (dieser Teil heisst Top-Level-Domain und gibt nicht immer ein Land an). In diesem Fall deutet das «.ch» auf eine Schweizer Seite hin. Insbesondere bei Institutionen in den USA werden die Top-Level-Domains «.gov» (government / Regierung) oder «.edu» (education / Bildung ) verwendet.

Server auf denen die Daten von Webseiten gespeichert werden oder Computer haben auch noch eine andere Adresse, Mit der IP-Adresse kann man eindeutig ein an das Intenet angeschlossenes Gerät identifizieren. Nur mit der IP-Adresse können Computer überhaupt miteinander kommunizieren.

Aber auch Datenbaken brauchen eindeutige Adressen. In einem Excel-Dokument braucht jede einzelne Zelle (also jedes Feld) eine eindeutige Adresse. In Excel sehen diese Adressen ziemlich ähnlich aus, wei beim Schiffe versenken. Es gibt A1, B9 aber auch WWV728. Wenn mehrere Felder gleichzeitig ausgesucht werden, sieht das etwa so aus: «A13:B22». In dem Fall sind alle Zellen von A13 (dem obersten linken Feld) bis B22 (dem untersten rechten Feld) ausgewählt.

Volatile und Non-volatile Speicher

Manchmal fragt man sich, warum das Formular, dass man im Internet ausgefüllt hat, wieder leer ist, nachdem man noch einmal kurz nachgeschaut hat, ob der Termin so richtig ist. Besonders bei Mobiltelefonen liegt das meistens am Arbeitsspeicher. Der Arbeitsspeicher ist einer der wichtigsten Speicher eines Computers. Er speichert Daten ab, die gerade verarbeitet werden. Zum Beispiel alle geöffneten Internetseiten oder all die Modelle und Texturen eines Videospiels. Manchmal ist der Speicher aber eben zu klein und dann wird etwas daraus entfernt, was schon einige Zeit nicht mehr benutzt wurde. Zum Beispiel das Online-Formular.

Wieso haben die Geräte also nicht mehr Arbeitsspeicher? Ganz einfach: Arbeitsspeicher (RAM) ist sehr teuer und er braucht Strom, solange etwas in ihm gespeichert ist. Gibt es einen Stromausfall, sind die nicht gespeicherten Änderungen am Word-Dokument also plötzlich verschwunden. Weil die Daten ohne Strom verschwinden, nennt man den Arbeitsspeicher volatil, also leicht vergänglich.

Neben dem Arbeitsspeicher gibt es aber zum Glück auch noch non-volatilen Speicher. Also solchen, der keinen Strom braucht, um gespeicherte Daten zu behalten. Das reicht vom Magnetband über CDs, DVDs, USB-Sticks und Festplatten bis zur modernen SSD. All diese Speicher sind günstiger als der Arbeitsspeicher und können Daten langfristig speichern. Dafür sind sie langsamer.

Früher war der Geschwindigkeitsunterschied enorm. Auf einer Kasette musste man manchmal ganz schön weit zurückspulen. Eine CD oder DVD braucht dafür viel weniger lang und eine moderne SSD (Solid State Drive) ist blitzschnell. Besonders seit sich SSDs immer stärker durchsetzen, starten Computer immer schneller auf. Computer mit Festplatten brauchten schon einmal eine Minute um aufzustarten, mit einer SSD kann es teilweise in Sekunden schon soweit sein.

  • Um das ganze zusammenzufassen:
  • Volatile Speicher sind sehr schnelle Speicher.
  • Volatile Speicher brauchen Strom, um Daten gespeichert zu halten.
  • Der schnellste Speicher in einem Computer ist normalerweise der Arbeitsspeicher.
  • SSDs gehören zu den schnellsten non-volatilen Speichern.
  • Festplattenlaufwerke sind auch schnell, aber etwas langsamer als eine SSD.
  • USB-Sticks sind auch sehr schnell, brauchen aber mehr Zeit um Daten zu übertragen, weil sie externe Speicher sind.
  • CDs, DVDs sind schneller als Speichermedien mit Magnetstreifen.