Arbeitsspeicher

RAM - ein paar Erläuterungen zum Arbeitsspeicher

RAM: Hängt man ein weiteres „a“ an dieses Wort, so wird’s zur Margarine, zu der wir hier nichts weiter sagen möchten.
Verwendet man das Akronym RAM bei Computern, so steht es für „Random access memory“. Übersetzt heißt das in etwa „Speicher mit wahlfreiem Zugriff“. Doch was ist ein wahlfreier Zugriff?

Es bedeutet einfach, dass Sie jedes Byte gespeicherter Daten direkt ansteuern und dabei alle vorherigen oder nachfolgenden Bytes außer Acht gelassen werden können. Der wahlfreie Zugriff unterscheidet sich vom sequenziellen Zugriff. Ein anschauliches Beispiel dafür: Der sequenzielle Zugriff funktioniert wird eine abgesicherte Präsentation, bei der man nur Bild für Bild ansteuern kann.
Wer etwa Bild 19 ansehen möchte, muss die Reihe von Bild 1 an durchgehen. Wahlfreier Zugriff würde bei der Präsentation stattdessen bedeuten, dass sich jederzeit jedes Bild ansteuern lässt.

RAM und ROM

RAM sind die Speicher-Bausteine des so genannten Arbeitsspeichers und unterscheiden sich von den ROM – Speichern. ROM wiederum steht für Read Only Memory und damit für Speicher wie Festplatten oder USB-Sticks. Der wahrscheinlich entscheidende Unterschied zwischen ROM und RAM:

Während gängige RAM – Bausteine Daten nur solange halten, wie der Computer mit Strom versorgt wird, speichern ROM-Speicher die Daten auch nach Ausschalten des Computers. Wie fast immer, wenn man etwas definiert: Es gibt Ausnahmen. Die so genannten NVRAM (Non Volatile Random Access Memory) – Bausteine können Daten auch ohne Stromzufuhr speichern, spielen aber für den Arbeitsspeicher normaler Computer heute noch keine Rolle.

Die Aufgaben des Arbeitsspeichers

Jedes Programm, das Sie in Ihrer laufenden Arbeit am Computer öffnen, füllt den Arbeitsspeicher mit Daten. Diese Daten im Arbeitsspeicher, die in den RAM Bausteinen zeitweise gelagert werden, werden vom Prozessor des Computers CPU = Central Prozessing Unit genannt verarbeitet. Die Daten werden im Arbeitsspeicher in Speicherzellen abgelegt (Größe: 1 Byte), die wiederum in Zeilen— so genannten Pages — organisiert sind. Verbunden sind Arbeitsspeicher und CPU durch so genannte Bussysteme. Das Wort „Bus“ ist bildlich passend, da Bussysteme tatsächlich für den Transport zuständig sind: etwa von Daten oder Informationen darüber, wo Daten genau gespeichert wurden (Adressbus). Ein kleiner Teil der RAM – Bausteine dient als so genannter Cachespeicher. Er ist direkt mit dem Prozessor verbunden und erlaubt besonders schnelle Zugriffe auf Daten. Im Cache werden deshalb zwischenzeitlich Daten gespeichert, die während des Arbeitens am Computer besonders häufig gebraucht werden. Die Speicherung erfolgt stets nur kurze Zeit, um seltener verwendete Daten im Cache durch aktuell häufiger genutzte zu ersetzen.

RAM ist nicht gleich RAM

Widmen wir uns ein wenig den RAM, den Speicherbausteinen. Sie lassen sich in verschiedene Kategorien einteilen. Da wäre einerseits die Unterscheidung zwischen DRAM (Dynamic RAM) undSRAM (Static RAM). Bei den preiswerter herzustellenden DRAM – Bausteinen muss nicht nur eine Stromzufuhr bestehen, damit der Speicherinhalt erhalten bleibt. Zusätzlich muss der Speicherinhalt immer wieder in kurzen Abständen durchs System erneuert werden, da er sonst ebenfalls verloren ginge: Der Vorgang nennt sich Refresh. Mit DRAM – Bausteinen lässt sich langsamer arbeiten als etwa mit SRAM, dafür kann man in DRAM – Bausteinen mehr Daten vorübergehend speichern. SRAM– Bausteine werden häufig für den Cachespeicher genutzt. Auch sie verlieren die gespeicherten Daten, sobald die Stromzufuhr abbricht. Allerdings entfällt bei ihnen der Refresh, was Zugriffszeiten auf die Daten beschleunigt.

DRAM ist auch nicht gleich DRAM

Beschäftigen wir uns noch etwas mit den eigentlichen Arbeitsspeicher-Bausteinen, den DRAM Bausteinen. DRAM Bausteine wurden im Lauf der Zeit weiterentwickelt; wer mag, kann hier von einer Art Evolution sprechen, die ältere Bauweisen zugunsten neuerer verdrängt hat. Bei der Weiterentwicklung ging es unter anderem darum, den Lese/Schreibzugriff auf die Speicherbausteine zu beschleunigen.
Schauen wir uns kurz einmal Phasen dieser Evolution an. Etwa im Jahre 1987 wurden die FPM DRAM Bausteine eingeführt. FPM steht dabei für „fast page mode“. Bereits bei diesen Speicherbausteinen werden zwei wichtige Methoden des Speicherzugriffs auf Daten unterstützt: das Paging und der Burst-Modus. Beim Paging merkt sich der Prozessor quasi die Adresse der Zeile, in der die erforderlichen Daten gespeichert sind und verändert nur die Adresse der jeweiligen Spalte der Zeile, in der die erforderlichen Speicherzellen liegen. Das beschleunigt den Datenzugriff. Beim Burst-Modus nutzt der Computer zusätzlich die Tatsache, dass meist Daten aus nebeneinander liegenden Speicherzellen gleichzeitig gebraucht werden. Also werden ganze Datenblöcke übertragen, was wiederum den Datenzugriff beschleunigt.
EDO RAM war eine Weiterentwicklung, die eine höhere Datentransferrate als die FPM RAM Bausteine erlaubte.
Einen großen Schritt nach vorne machte die Speichertechnologie für die Arbeitsspeicher durch die SD RAM Technologie. Romantiker mögen sagen: die Herzen von CPU und RAM – Bausteinen schlagen hier im Einklang. Andere drücken es nüchterner aus: Eingehende und ausgehende Signale verarbeiten die SD RAM Bausteine synchron zum Takt des Systems, was Zugriffszeiten auf Daten noch einmal gewaltig beschleunigt. SD RAM Bausteine können zusätzlich gleichzeitig mehrere Schreib-/Lesevorgänge bearbeiten, was wiederum die Zugriffszeiten… Sie wissen schon!

DDR

DDR SDRAM sind keine RAM Bausteine für Ostalgiker, die verklärt an die Zeiten der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik denken. Sie sind eine erneute Weiterentwicklung im Bereich des Arbeitsspeichers. Datenspeicherung ist ja im Prinzip nichts anderes als stetiger Wechsel zweier Zustände: 0 (Strom aus) und 1 (Strom an). Auch die Taktung eines Computers funktioniert so. Die Taktfrequenz des Computers gibt an, wie viele Spannungsimpulse pro Sekunde folgen. Eine höhere Taktung eines Computers bedeutet in der Regel eine schnellere Abarbeitung anstehender Aufgaben. DDR SD RAM nutzt nun nicht allein die Zeiten der Spannungsimpulse, sondern auch die Zeit abfallender Spannung zur Datenübertragung, was Zugriffsgeschwindigkeiten auf Daten verdoppelt. RDRAM ist Konkurrenz zur SD RAM Technologie und wurde 1999 auf den Markt gebracht. Er wird auch Rambusspeicher genannt, da er vom gleichnamigen Unternehmen entwickelt wurde. Er erlaubt sehr schnelle Zugriffzeiten, benötigt allerdings ganz bestimmte Mainboards und für sie konzipierte Bussysteme. Wie auch DDR SDRAM nutzt RDRAM beide Flanken des Taktsignals (aufsteigend und absteigendes Signal) zur Datenübertragung.

Speichermodule

RAM Bausteine werden in so genannten Speichermodulen miteinander verbunden. Es sind die Speichermodule, die in die Steckplätze des Computers gesteckt werden. Als mittlerweile veraltete Version dieser Module existieren die SIMM Module. Sie besitzen 72 Pin, mit denen sie in dem jeweiligen Steckplatz im Computer verankert wurden. SIMM steht für „Single In line Memory Module“.
Die moderne und heute für den Arbeitsspeicher gängige Variante sind DIMM Module mit 168 Pin. DIMM steht für „Dual in Line Memory Module“. Der wesentliche Unterschied beider besteht in den Zugriffszeiten auf die gespeicherten Daten. Während diese Zeiten bei SIMM-Modulen etwa bei 60 bis 70 Nanosekunden liegen, reduzieren sie sich bei DIMM – Modulen auf sechs bis 12 Nanosekunden.
Neben diesen beiden Varianten gibt es noch die RIMM Module. Sie sind speziell für die Speicherbausteine RDRAM des Unternehmens Rambus konzipiert.

Wie viel Arbeitsspeicher braucht der Mensch?

Man kann sich durchaus überlegen, den eigenen Computer mit zusätzlichem Arbeitsspeicher aufzurüsten. Je komplexer die Programme sind, die man verwendet, desto eher ist ein relativ großer Arbeitsspeicher notwendig. Man braucht zusätzliche RAM – Bausteine. Ein Arbeitsspeicher von 256 MB gilt heutzutage als Minimum. Wer allerdings in erster Linie Texte verarbeiten möchte, Officeprogramme nutzt, kann bereits damit bestens klar kommen. Verwendet man seinen Computer für komplexe Bildverarbeitung, nutzt neueste Spiele, Audio- und Videoschnittprogramme muss man allerdings auf höheren Speicherplatz im Arbeitsspeicher setzen. Auch ein Arbeitsspeicher mit 512 MB reicht da oftmals nicht aus. Man geht in den Gigabyte-Bereich und nutzt Arbeitsspeicher, der bis zu 4 Gigabyte groß ist.

Lassen Sie sich beim Kauf zusätzlicher RAM - Bausteine beraten

Vielleicht sind Sie ja Computerspezialist; dann werden Sie diesen Text eventuell nur überflogen haben, weil er Altbekanntes enthielt. Und Sie können auch diesen kleinen Absatz überspringen, da Sie wahrscheinlich genau wissen, wie Sie Ihren Computer mit zusätzlichem Arbeitsspeicher versorgen.

Andere sollten sich genau beraten lassen. Das, was Sie einkaufen, muss nämlich zur vorhandenen Systemarchitektur passen. Passen muss der Speicher etwa zum Mainboard und zu dessen Taktfrequenz. Die einzelnen Speichermodule sollten auch zueinander passend ausgesucht werden, ansonsten könnte man schnell Probleme bekommen. Bei Bausteinen für den Arbeitsspeicher setzen Sie zudem am besten auf Markenprodukte. Gängige Marken sind beispielsweise Qimonda, Infineon, CompuRAM oder Kingston. Ein nicht unwichtiges Kriterium beim Speicherkauf ist die sogenannte CAS Latency (CL). Sie gibt die Zeit an, die zwischen dem Lesen und der Ausgabe von Daten vergeht. Geringere CL — schnellerer Datenzugriff. Als Letztes: Auch das BIOS Ihres Systems sollte gut kompatibel zu den RAM-Bausteinen sein, die Sie einkaufen. Im BIOS (Basic Input Output System) sind grundlegende Steuerfunktionen des Computers verankert, von denen einige auch den Arbeitsspeicher betreffen.

Was muss ich ausgeben?

Preise für Arbeitsspeicher variieren fast wie Börsenkurse. Manch einer fühlt sich daher wie ein Börsenmakler beim Kauf von RAM – Bausteinen; er beobachtet Tageskurse und schlägt im richtigen Moment zu. Falls Sie nicht ganz so fit an dieser Börse sind: Ein Händler Ihres Vertrauens unterstützt Sie auch gern dabei, den richtigen Zeitpunkt für Ihren Kauf zu wählen. Meistens ist der dann gekommen wenn sie die zusätzlichen Arbeitsspeicher brauchen.