Rechnerarchitektur

Von-Neumann-Rechner – Das Speicherwerk II

Du weißt bereits einiges über das Speicherwerk und möchtest nun genaueres über den RAM deines PC wissen? In diesem Beitrag erklären wir dir alles dazu!

Inhaltsübersicht

ROM- und RAM- Arbeitsspeicher

Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten von Arbeitsspeicher: Den ROM, auch Read Only Memory genannt, und den RAM, der auch Random Access Memory heißt. Im Gegensatz zum RAM ist der ROM nicht-flüchtig. Das heißt, er wird für wichtige Systemfunktionen, wie das BIOS oder UEFI verwendet. Der RAM hingegen ist flüchtig. Das bedeutet: Wenn du deinem PC während des laufenden Betriebs den Stecker ziehst, gehen die in ihm gespeicherten Daten verloren.

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Unterschied ROM und RAM

DRAM- und SRAM-Arbeitsspeicher

Aber wie kommen die Daten dann wieder in diesen Speicher? Ganz einfach – Beim Hochfahren wird dein leerer RAM mit Programmen von einem permanenten Speichermedium, wie deiner SSD, HDD oder einem USB-Stick gefüllt. Vor dem Ausschalten werden die veränderten Daten dieser Programme dann wieder auf den permanenten Speicher übertragen. Deswegen ist es auch so wichtig, deinen PC stets herunterzufahren und nicht einfach auszuschalten. Würde man ihn einfach ausschalten, bestünde zu dieser Datenübertragung keine Gelegenheit mehr.

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Speicherung der Daten im leeren RAM

RAM wird auf zwei verschiedene Weisen realisiert, die sowohl den Preis, als auch die Geschwindigkeit deiner Schreib- und Leseoperationen beeinflussen. So gibt es zum einen den DRAM, der zwar günstig ist, aber langsamer. Das liegt daran, dass ein Bit durch einen Kondensator und einen Transistor realisiert wird. Für „eins“ ist der Kondensator geladen, für „Null“ ungeladen. Wenn eine Leseanforderung gestellt wird, gibt der Transistor dann ganz einfach die elektrische Ladung frei. Da Kondensatoren durch sogenannte Leckströme aber Ladung verlieren, muss diese circa 100 Mal pro Sekunde aufgefrischt werden. Das macht einen Lesezugriff während dieser Zeit unmöglich.

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DRAM funktioniert über das Aufladen eines Kondensators

Zum anderen gibt es als teurere Alternative dazu den SRAM. Dieser wird vor allem im Cache eingesetzt. Dies liegt daran, dass er durch seine sogenannten Flip-Flop-Schaltungen, bei denen ein Bit durch ganze 4 bis 6 Transistoren realisiert wird, keine Auffrischung nötig hat. Damit ist er 100 mal schneller als der DRAM. Klingt doch nahezu perfekt, oder? Aber wie immer gibt es auch einen Nachteil. Aufgrund der höheren Leistung verbraucht der SRAM nicht nur mehr Strom, sondern produziert auch mehr Wärme. Das erfordert dann eine bessere Kühlung. Außerdem sind SRAM Module auch größer als entsprechende DRAM-Einheiten.

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SRAM funktioniert über Flipflop Schaltung und Transistoren

Externer Speicher

Als langsamste Speichereinheit gibt es noch die externen Speicher. Mit den neueren NVM-SSDs, die direkt auf dem Motherboard installiert werden, beginnen die Grenzen allerdings bereits zu verschwimmen. Typischerweise werden diese Geräte jedoch extern über das Eingabe-/Ausgabewerk verbunden und viele Modelle besitzen mechanische Teile.

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Externer Speicher

Jetzt weißt du alles, was es über das Speicherwerk zu wissen gibt. Viel Erfolg beim Lernen!

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