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Datenkompression
Hintergrund
Überlegungen zur Datenkompression
In der Regel enthalten alle Datenströme, gleich ob Text-, Grafik-, Quellcode- oder
sonstige Daten, repetitive Informationsanteile. Auf der Textebene handelt es sich
hierbei zum Beispiel um einzelne Wörter, die immer wieder im Text enthalten sind,
und auf der Binärebene um Wiederholungen bestimmter Bits oder Bytes. Obwohl
die meisten Daten nur einmal vorkommen und willkürlich sind, weisen sie auf der
binären Ebene Muster unterschiedlicher Größe auf, die in mehr oder weniger
regelmäßigen Abständen wiederkehren.
Indem man die Redundanzen oder Wiederholungen der Datenmuster vor dem
Aufzeichnen auf dem Magnetband entfernt, lässt sich die Speicherungseffizienz
oftmals um ein Vielfaches steigern. Dieses als Datenkompression bezeichnete
Verfahren bewirkt, dass auf einem begrenzten Speichermedium wesentlich größere
Datenmengen abgelegt werden können und das Speichersystem insgesamt
effizienter arbeitet.
Beim Komprimieren der Daten werden die redundanten Informationen in einem
Datenstrom identifiziert und durch Codewörter oder Symbole ersetzt, sodass
dieselbe Datenmenge auf dem Speichermedium aufgrund der geringeren Anzahl an
Bits letztlich weniger Platz beansprucht.
Der Einsatz der Datenkompressionstechnologie bei der Datenspeicherung auf Band
bietet eine Reihe wesentlicher Vorteile:
•
Dieselbe Datenmenge lässt sich auf einem kürzeren Band speichern.
•
Auf einem Band mit einer bestimmten Länge können größere Datenmengen
gespeichert werden.
•
Die Transferleistung des Speichersystems kommt der
Übertragungsgeschwindigkeit eines Hochleistungsrechners näher.
•
In einer bestimmten Zeitspanne können größere Datenmengen übertragen
werden.
Für eine effektive Datenkompressionsmethode sind verschiedene Faktoren von
Bedeutung:
•
Die Kompressionsdichte (dargestellt durch das Kompressionsverhältnis, d. h.
das Verhältnis zwischen der Menge der unkomprimierten Daten und der Menge
der komprimierten Daten, das durch Dividieren der unkomprimierten
Datengröße durch die komprimierte Datengröße ermittelt wird)
•
Die Geschwindigkeit, in der die Daten komprimiert und dekomprimiert werden,
in Relation zur Übertragungsgeschwindigkeit des Hostsystems
•
Die Art der zu komprimierenden Daten
•
Die Datenintegrität der komprimierten Daten
Die bei der Bearbeitung eines Datenstroms erreichbare Kompressionsdichte hängt
von einer Reihe von Faktoren ab. Hierzu gehören beispielsweise das Datenmuster,
der Kompressionsalgorithmus, die Länge und Häufigkeit der repetitiven Muster, die
Objektgröße (d. h. die Größe des zu komprimierenden Datenblocks) und das
gewählte Ausgangsmuster.
Die Übertragungsrate wird von Faktoren wie dem Kompressionsverhältnis, der
Puffergröße des Laufwerks, der E/A-Geschwindigkeit (Eingabe/Ausgabe) und der
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