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Der Arbeitsspeicher - das Kurzzeitgedächtnis des Computers

Speicherhierarchie im Computer

Computersysteme besitzen heutzutage nicht nur einen Speicher, sondern verfügen über eine komplette Speicherhierarchie. Angefangen bei den so genannten Registern und dem Cache-Speicher über den Arbeitsspeicher (RAM) bis hin zur Festplatte werden Daten mittlerweile in verschiedenen Ebenen abgelegt. Die Speicherarten unterscheiden sich dabei in Geschwindigkeit, Kapazität und Preis, wobei sich der Speicher am Prozessor durch niedrige Zugriffszeiten, geringe Größe und hohen Preis charakterisieren lässt. Festplatten besitzen auf der anderen Seite langsamere Zugriffszeiten, sind jedoch größer und günstiger. Der Arbeitsspeicher wiederum ist zwischen diesen beiden Speicherarten anzusiedeln. Während Register und Cache schon im Prozessor integriert sind, ist er jedoch eine separate PC-Komponente und damit leichter austausch- und erweiterbar.

Funktion und Funktionsweise des Arbeitsspeichers

Der Arbeitsspeicher dient gewissermaßen als Zwischenablage für den Prozessor (CPU). Alle zu bearbeitenden Daten, die die CPU wegen ihrer Größe nicht in Register oder Cache ablegen kann, werden in den RAM geschrieben, da dieser, verglichen mit der großen Festplatte oder anderen Speichermedien, deutlich schneller ist. Ein möglichst großer und flinker Arbeitsspeicher ist somit wesentlich für die Leistung eines aktuellen Computersystems.
Der Arbeitsspeicher ist so aufgebaut, dass durch das Aktivieren der entsprechenden Adressleitungen wahlfrei auf jeden Speicherbereich zugegriffen werden kann. Daher rührt auch seine Bezeichnung als „Random Access Memory“, kurz „RAM“. Um eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu erreichen, kommen im Arbeitsspeicher meist so genannte flüchtige Speicher zum Einsatz (Dynamic RAM, DRAM). Diese benötigen eine ständige Auffrischung der Speicherinhalte, die sie ansonsten verlieren würden. Wichtige Daten, die hier gespeichert sind, müssen daher vor dem Ausschalten des Computers auf einem anderen Medium gesichert werden.

Speichertypen

Im Laufe der Computerentwicklung wurden auch verschiedene Speichertypen verwendet. Setzte man früher noch auf asynchrone Speichermodule (FPM-RAM, EDO-RAM), so erfolgt der Datenaustausch in aktuellen Systemen taktsynchron zwischen Prozessor und Speicher. Hierzu wird seit einiger Zeit entsprechend Synchronous DRAM (SDRAM) verwendet. Dabei kann jeder Taktzyklus entweder für einen Zyklus der Datenübertragung (Single Data Rate, SDR-SDRAM) oder für mehrere Zyklen und damit höhere Übertragungsraten (Double Data Rate, DDR-SDRAM) genutzt werden. Die in den vergangenen Jahren produzierten Entwicklungsstufen DDR, DDR2 und DDR3 sind untereinander und zu den asynchronen Speichertypen inkompatibel; eine Mischbestückung ist daher nicht möglich.
Eine besondere Stellung nimmt der so genannte Rambus-RAM (RDRAM) ein. Dieser Speichertyp konnte sich im Massenmarkt allerdings nicht gegen DDR-SDRAM durchsetzen und findet heute nur noch in wenigen Server-Produkten Verwendung.

Weitere Eigenschaften

Eine wesentliche Kenngröße von Speichermodulen ist ihre Kapazität, die heute üblicherweise in Megabyte oder Gigabyte angegeben wird. Da typischerweise nur wenige RAM-Steckplätze in einem Computer verfügbar sind, sollte die gewünschte Kapazität mit möglichst wenigen Modulen erreicht werden. Speichermodule sind zudem vom Hersteller für bestimmte Taktraten zugelassen, wobei Module für höheren Takt innerhalb des gleichen Speichertyps immer auch abwärtskompatibel sind.
Im Bezug auf die Bauform der Speichermodule unterscheidet man zwischen SIMM für ältere Systeme und DIMM für aktuelle Rechner, wobei in letzterer Bauart deutlich mehr Anschlusspins zur Verfügung stehen. Für den Einsatz in mobilen Geräten sind besonders kompakte SO-DIMM-, SO-RIMM und Micro-DIMM-Module erhältlich.
Bei der Auswahl des richtigen Arbeitsspeichers ist es generell ratsam, diese Eigenschaften der bereits verbauten Module in Erfahrung zu bringen und auf dieser Basis ähnliche Speicherriegel nachzurüsten.
Haben Sie Hinweise, Verbesserungs- oder Korrekturvorschläge zum Ratgebertext Arbeitsspeicher, dann informieren Sie uns bitte per Formular.
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