Physik verstehen 4, Schulbuch

Elektrizität bestimmt unser Leben 71 3. Wie funktionieren digitale Datenspeicher? Zum Speichern der Werte 0 und 1 eignet sich zB die bistabile Flipflop- Schaltung oder Kippschaltung . Sie ist der Grundbaustein vieler elektroni- scher Speichermedien, zB Mikroprozessoren. Ein Festplattenlaufwerk besteht aus mehreren drehbaren Platten ( Plat- ters ) mit einer magnetisierbaren Schicht. Die Schreib-/Leseköpfe ( Heads ) enthalten Elektromagneten. Sie können Daten schreiben oder lesen, indem sie sehr schnell die Oberfläche der Platters abtasten. Bei CDs , DVDs und Blu-Ray-Discs werden die digitalisierten Informatio- nen als pits (Gruben) und lands (Flächen) in einer Spirale von innen nach außen gespeichert. Je geringer die Wellenlänge des abtastenden Laser- lichts ist, desto enger können die Spiralrillen gesetzt werden. Eine CD mit 700MB benötigt rotes, eine Blu-Ray-Disc mit 25GB violettes Laserlicht zur Abtastung. Der bistabile Flipflop Baue den Stromkreis nach. Die Schal- tung kippt in einen von zwei mögli- chen Zuständen: Wenn der eine Transistor leitet, ist der andere ge- sperrt. Der Schaltzustand bleibt sta- bil, bis er durch einen Tastschalter geändert wird. Verwende den losen Draht zum Umschalten bei Kontakt 1 und 2. V3 C E B C E B 100 kΩ 100 kΩ 1 kΩ 1 kΩ 9 V = Kontakt 2 Kontakt 1 BC 549 BC 549 LED LED Laser- Strahl Fotozelle reflektierter Strahl Strahlenteiler Laser CD-Platte AI-Schicht 71.3 Bei der Wiedergabe einer CD, DVD oder BD tastet ein Laser die pits und lands ab. Die reflektierten Lichtstrahlen werden in elektrische Binärsignale, diese in analoge Stromschwankungen und somit in Töne (und Bilder) umgewandelt. 71.2 USB-Speicherstick: Der Flash-Speicher enthält viele Millionen Speicherzellen. Der Controller kommuni- ziert zwischen PC und dem Stick. Der Schwingquarz gibt den Takt an, in dem gespeichert oder gelesen wird. Flash-Speicher Controller Schwingquarz Der Festplatten- Lautsprecher Die magnetische Steuerung des Kopfes kannst du bei einer alten Festplatte austesten! Schließe die Steuerung an die Lautsprecheraus- gänge eines Audioverstärkers an. Probiere, welche Anschlüsse funkti- onieren. Die Heads bringen die Platters zum Vibrieren und du kannst Musik mit deiner alten Festplatte hören. V4 Platter Head 2. Was bedeutet digital? Die Bezeichnung „digital“ leitet sich vom lateinischen „ digitus “ (= Finger) ab. Damit ist gemeint, dass Informationen in kleinste Zähleinheiten übersetzt, gespeichert und übertragen werden. Die Informationstechnologie arbeitet im Binärsystem mit nur zwei Ziffern (Zuständen): „Strom aus“ (0) und „Strom ein“ (1) . Diese Zustände nennt man Bits ( binary digit ). Will man zB Buchstaben oder Zahlen darstellen, verwendet man Gruppen von 8 Bits : ein Byte . Das Byte „01011010“ bedeutet zB den Großbuchstaben Z. Drückst du auf der PC-Tastatur eine Taste, wird also eine bestimmte Folge von acht Ein-Aus-Signalen erzeugt. So werden die Zahlen von 0 bis 15 im Binärsystem dargestellt: 0 0000 2 0010 4 0100 6 0110 8 1000 10 1010 12 1100 14 1110 1 0001 3 0011 5 0101 7 0111 9 1001 11 1011 13 1101 15 1111 4 4 4 3 1 5 7 6 U t 100 100 100 111 101 110 011 001 71.1 Beim Digitalisieren von Signalen wird eine analoge Spannungskurve in zeitlich portionierte Binärwerte umgewandelt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv