Arbeitsspeicher

RAM - ein paar Erläuterungen zum Arbeitsspeicher

Verwendet man das Akronym RAM bei Computern, so steht es für „Random access memory“. Übersetzt heißt das in etwa „Speicher mit wahlfreiem Zugriff“.

Das bedeutet, dass Sie jedes Byte gespeicherter Daten direkt ansteuern und dabei alle vorherigen oder nachfolgenden Bytes außer Acht lassen können. Der wahlfreie Zugriff unterscheidet sich vom sequenziellen Zugriff. Ein anschauliches Beispiel dafür: Der sequenzielle Zugriff funktioniert wie 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 lautet ausgeschrieben `Read Only Memory´ und steht damit für Speicher wie Festplatten oder USB-Sticks.

Der 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. Es gibt jedoch auch bei dieser Definition 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 -benannt als CPU, `Central Prozessing Unit´- verarbeitet. Die Daten werden im Arbeitsspeicher in Speicherzellen abgelegt (Größe: 1 Byte), die wiederum in Zeilen, sog. `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 und deren Information darüber, wo diese 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; seltener verwendete Daten im Cache werden durch aktuell häufiger genutzte ersetzt.

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´ und SRAM, `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, so dass sich die Zugriffszeiten auf die Daten verkürzen.

DRAM ist 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, ältere Bauweisen wurden zugunsten neuerer verdrängt. Bei der Weiterentwicklung ging es unter anderem darum, den Lese/Schreibzugriff auf die Speicherbausteine zu beschleunigen.
Schauen wir uns kurz die Phasen dieser Evolution an:
1987 wurden die FPM-DRAM-Bausteine eingeführt. FPM steht dabei für „Fast Page Mode“. Bereits bei diesen Speicherbausteinen wurden zwei wichtige Methoden des Speicherzugriffs auf Daten unterstützt: Das Paging und der Burst-Modus. Beim Paging merkt sich der Prozessor sozusagen 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 der FPM-RAM-Bausteine erlaubte.
Einen großen Schritt nach vorne machte die Speichertechnologie für 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, so dass die Zugriffszeiten auf Daten noch einmal deutlich verkürzt werden. SD-RAM-Bausteine können zusätzlich mehrere Schreib-/Lesevorgänge gleichzeitig bearbeiten, so dass wiederum die Zugriffszeiten…

DDR

DDR-SDRAM ist eine erneute Weiterentwicklung im Bereich des Arbeitsspeichers. Datenspeicherung ist ja im Prinzip nichts anderes als der stetige 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 des Computers bedeutet in der Regel eine schnellere Abarbeitung anstehender Aufgaben. DDR-SDRAM 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 SDRAM-Technologie und wurde 1999 auf den Markt gebracht. Die RDRAM-Technologie wird auch Rambusspeicher genannt, da sie vom gleichnamigen Unternehmen entwickelt wurde. Der Rambusspeicher erlaubt sehr schnelle Zugriffzeiten, benötigt allerdings ganz bestimmte Mainboards und für diese konzipierte Bussysteme. Wie auch DDR-SDRAM nutzt RDRAM beide Flanken des Taktsignals (aufsteigendes und absteigendes Signal) zur Datenübertragung.

Speichermodule

RAM Bausteine werden in sogenannten 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 im jeweiligen Steckplatz des Computers 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 6 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 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. Ein Arbeitsspeicher mit 512 MB reicht dann nicht mehr aus. Man geht in den Gigabyte-Bereich und nutzt Arbeitsspeicher, die bis zu 4 Gigabyte groß sind.

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 aufrüsten.

Sind Sie kein Computerspezialist, so sollten Sie sich umfassend beraten lassen. Der von Ihnen gekaufte Arbeitsspeicher muss nämlich zur vorhandenen Systemarchitektur passen; z.B. zum Mainboard und zu dessen Taktfrequenz. Die einzelnen Speichermodule sollten auch zueinander passend ausgesucht werden, denn sonst könnte man schnell Probleme bekommen. Darüber hinaus sollten Sie bei Bausteinen für den Arbeitsspeicher auf Markenprodukte setzen. Gängige Marken sind beispielsweise 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.
Und zu guter Letzt: Auch das BIOS Ihres Systems sollte kompatibel zu den von Ihnen erworbenen RAM-Bausteinen sein. Im BIOS, dem `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 gerne dabei, den richtigen Zeitpunkt für Ihren Kauf zu wählen.