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Datenkompression und Datensicherung mit mehreren Kopien

InformatikDateien, Speicher und DatenbankenAlter 17–18

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Mit meiner Klasse nutzen

Eine Datei wird auf drei Arten behandelt: unverändert, verlustfrei komprimiert (ZIP, PNG, FLAC) und verlustbehaftet komprimiert (JPEG, MP3, H.264); die Kompressionsrate beruht auf realen Werten für jeden Datentyp, sodass Dateigröße und Qualitätsverlust sich bei jeder Auswahl sofort ändern. Der Sicherungsbereich legt eine bis vier Kopien auf SSD, Festplatte oder in der Cloud an; mit „Laufwerk beschädigen“ fällt eine Kopie aus, mit „Wiederherstellen“ läuft ein Fortschrittsbalken so lange, wie Größe geteilt durch Lesegeschwindigkeit ergibt – zusammen mit der Wahrscheinlichkeit des vollständigen Datenverlusts, berechnet als Ausfallrate hoch Anzahl der Kopien.

Lektion: Datenkompression, Datensicherung und Datenwiederherstellung

Was sie zeigt

Kompression verkleinert Dateien, indem sie Redundanz entfernt. Verlustfreie Verfahren (ZIP, PNG, FLAC) stellen die ursprünglichen Bytes exakt wieder her und eignen sich für Text und Daten; verlustbehaftete Verfahren (JPEG, MP3, H.264) verwerfen zusätzlich kaum wahrnehmbare Details, wodurch Fotos, Audio und Video viel kleiner, aber nie vollständig wiederherstellbar werden. Das Sicherungsmodell nimmt an, dass jede Kopie unabhängig mit einer jährlichen Ausfallrate p ausfällt; die Wahrscheinlichkeit, alle Kopien zu verlieren, ist daher p hoch Anzahl der Kopien. Die Wiederherstellungszeit ist die Datenmenge geteilt durch die Lesegeschwindigkeit des Mediums, weshalb eine Cloud-Kopie sicher, aber langsam ist.

So funktioniert es

Wählen Sie einen Datentyp und wechseln Sie das Kompressionsverfahren zwischen den drei Optionen; vergleichen Sie dabei Größe nach Kompression und Detailverlust. Probieren Sie verlustbehaftete Kompression bei Text aus, um die Warnung zu sehen. Stellen Sie dann die Anzahl der Sicherungskopien und das Sicherungsmedium ein, drücken Sie Sichern, danach ein- oder mehrmals Laufwerk beschädigen und zuletzt Wiederherstellen. Lassen Sie die Lernenden Verlustwahrscheinlichkeit und Wiederherstellungszeit für eine bis vier Kopien auf SSD, HDD und Cloud notieren.

Einstellbare Parameter

  • Datentyp Text, Tabelle, Foto, Audio, Video
  • Kompressionsverfahren Keine Kompression, Verlustfreie Kompression, Verlustbehaftete Kompression
  • Originalgröße 10–100000 MB
  • Anzahl der Sicherungskopien 1–4 Kopien
  • Sicherungsmedium Externe SSD – 500 MB/s, Festplatte (HDD) – 120 MB/s, Cloud über 50-Mbit/s-Verbindung

Fragen zum Erkunden

  1. Warum sollte Text nie verlustbehaftet komprimiert werden?
  2. Wie viel unwahrscheinlicher ist ein Totalverlust auf einer Festplatte mit zwei Kopien als mit einer?
  3. Wie lange dauert es ungefähr, 4000 MB von einer Festplatte und aus der Cloud wiederherzustellen?

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