HAUPTSPEICHER (COMPUTING): KOMPONENTEN, TYPEN, FUNKTIONEN - TECHNOLOGIE - 2025

Der Hauptspeicher ist der Teil des Computers, in dem die Softwareanwendungen, das Betriebssystem und andere Informationen gespeichert sind, sodass die Zentraleinheit (CPU) eine Verknüpfung hat und bei Bedarf schnell Aufgaben ausführen kann.

Es wird als interner Speicher des Computers bezeichnet. Das Wort "main" wird verwendet, um es von peripheren Speichergeräten zu unterscheiden. Es wird auch als Direktzugriffsspeicher (RAM) bezeichnet, da die CPU sofort in einen beliebigen Speicherbereich wechseln kann, ohne diesen Vorgang als Sequenz ausführen zu müssen.

Quelle: pixabay.com

RAM ist eine der schnellsten Arten von Speicher. Ermöglicht das Lesen und Schreiben von Daten. Durch Ausschalten des Computers wird jedoch alles gelöscht, was darin enthalten ist.

Der Computer kann nur die Daten verarbeiten, die sich im Hauptspeicher befinden. Daher muss jedes Programm, das ausgeführt wird, und jede Datei, auf die zugegriffen wird, von einem Speichergerät in den Hauptspeicher kopiert werden.

Komponenten

Speichermodule können verschiedene Größen und mit verschiedenen Pin-Konfigurationen haben.

SIMM

Entspricht dem Akronym für "Single Online Memory Module". Ein SIMM ist ein kleines Blatt mit einer großen Anzahl von Speicherchips. SIMMs verwenden einen 32-Bit-Bus.

Die ursprünglichen SIMMs hatten 30 Pins oder Anschlüsse, bei denen es sich um Metallkontakte handelt, die mit dem Motherboard verbunden sind. Die neuen SIMM-Chips haben jedoch 72 Pins.

Neuere Prozessoren benötigen einen 64-Bit-Speicherbus, daher ist es besser, DIMMs zu verwenden.

DIMM

Es steht für "Dual Inline Memory Module". Ein DIMM ist eine kleine Karte, die Speicherchips enthält. Es verwendet einen 64-Bit-Bus zum Speicher, während ein einzelnes Inline-Speichermodul (SIMM) nur einen 32-Bit-Pfad hat.

Dadurch können die DIMMs mehr Daten gleichzeitig übertragen. Da DIMMs über schnellere Datenübertragungsfunktionen als SIMMs verfügen, wurden sie praktisch vollständig ersetzt.

DIMMs sind in 168-Pin-Konfigurationen erhältlich, einige DIMMs haben jedoch bis zu 240 Pins.

SO-DIMM

Es steht für "Small Enclosure Dual Inline Memory Module". Die meisten Desktop-Computer bieten viel Platz für RAM-Chips, sodass die Größe der Speichermodule keine Rolle spielt.

Mit dem Aufkommen von Laptops wurde jedoch die Größe der Speichermodule sehr wichtig. Aus diesem Grund wurden SO-DIMMs konzipiert

Die Größe eines SO-DIMM beträgt nur 50% der eines DIMM. Dies macht es einfach, beim Entwerfen von Speichern für diesen Computertyp flexibel zu sein.

SO-DIMMs hatten anfangs 72 Anschlüsse und die Datenübertragung erfolgte über 32 Bit. Heutige SO-DIMMs haben jedoch normalerweise 144 Pins, wodurch es möglich ist, dieselben 64-Bit-Übertragungen wie bei einem DIMM in voller Größe durchzuführen.

Typen

Dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM)

Dies ist der am häufigsten verwendete Hauptspeicher in einem Computer. Die Datenbits werden in einer Speicherbox gespeichert, die aus einem kleinen Kondensator und einem Transistor besteht.

Der Kondensator kann geladen oder entladen sein. Diese beiden Zustände werden verwendet, um die beiden Werte eines Bits zu symbolisieren, die Null und Eins sind.

Die elektrische Ladung der Kondensatoren geht jedoch langsam verloren. Um dies zu lösen, muss der DRAM über eine externe Schaltung verfügen, um den Speicher aufzufrischen, und die in den Kondensatoren enthaltenen Informationen wiederholt kopieren, um ihre anfängliche Ladung wiederherzustellen.

Somit füllt der DRAM ständig alle im Speicher gespeicherten Daten auf. Es aktualisiert die Informationen, indem es Millionen von Impulsen pro Sekunde an die Speicherzelle sendet. Dieser Aktualisierungsprozess ist das definierende Merkmal des dynamischen Direktzugriffsspeichers.

DRAM ist ein instabiler Speicher, da die darin enthaltenen Informationen sofort verschwinden, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

Statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM)

Es ist ein Halbleiterspeicher, der eine bistabile Enklavenschaltung (Flip-Flop) verwendet, um jedes Bit zu speichern. Es wird üblicherweise in eingebetteten Geräten als Speicherquelle verwendet. Es ist schneller und teurer als DRAM.

Die im SRAM gespeicherten Informationen müssen nicht ständig erneuert werden. In diesem Speicher werden die Daten als „statisches Bild“ fixiert, bis sie gelöscht werden, wenn die Stromversorgung unterbrochen oder darauf geschrieben wird.

Folglich ist SRAM, wenn es nicht verwendet wird, effizienter und verbraucht weniger Energie. In diesem Sinne ist es für bestimmte Zwecke eine bessere Option als DRAM, z. B. für die in den CPUs befindlichen Caches.

Andererseits macht die Dichte des DRAM es zu einer besseren Alternative für den Hauptspeicher.

Eigenschaften

Der Hauptspeicher bietet schließlich Speicherplatz für Informationen, die vom Computer benötigt werden. Anstatt die Festplatte immer dann durchsuchen zu müssen, wenn Daten benötigt werden, werden häufig verwendete Informationen vorübergehend im RAM gespeichert, um das Auffinden zu beschleunigen.

Wenn der Computer heruntergefahren wird, werden alle Daten im RAM gelöscht, wodurch Platz für neue Daten geschaffen wird, wenn der Computer erneut gestartet wird.

Wenn der Mikroprozessor die Ausführung eines Befehlssatzes beendet hat und die nächste Aufgabe ausführen möchte, erhält er die benötigten Daten aus dem RAM.

Computergeschwindigkeit

Eine ausreichende Menge an RAM hat einen direkten Einfluss auf die Geschwindigkeit des Computers.

Wenn ein System nicht über genügend Hauptspeicher verfügt, um seine Anwendungen auszuführen, muss es sich auf das Betriebssystem verlassen, um zusätzliche Speicherressourcen auf der Festplatte zu erstellen, indem Daten "ausgetauscht" werden.

Wenn der Prozessor jedoch Daten von der Festplatte anstelle des Arbeitsspeichers abrufen muss, verlangsamt dies die Leistung des Computers.

Hauptverwendungen

- Speicherung einer Kopie der Hauptsysteme, die den allgemeinen Betrieb des Computers steuern. Diese Kopie wird beim Einschalten des Computers in den Arbeitsspeicher geladen und bleibt dort, solange der Computer eingeschaltet ist.

- Temporäre Speicherung einer Kopie der Anweisungen einer Anwendung, die die Zentraleinheit (CPU) zur Interpretation und Ausführung abrufen muss.

- Temporäre Speicherung von Informationen, die von einem Eingabegerät eingegeben wurden. Dies ist so lange, bis die Anwendung anfordert, dass diese Daten zur Verarbeitung an die CPU übertragen werden.

- Temporäre Speicherung von Informationen, die infolge der Verarbeitung aufgetreten sind, bis die Anwendung die erneute Verwendung dieser Daten für die weitere Verarbeitung anfordert oder sie an ein Ausgabegerät oder ein Speichergerät überträgt.

Verweise

1. John Landers (2019). Was ist der Hauptspeicher in einem Computer? Entnommen aus: techwalla.com.
2. Vangie Beal (2019). Haupterinnerung. Webopedia. Entnommen aus: webopedia.com.
3. Blurtit (2019). Was sind die Funktionen des Hauptspeichers (RAM)? Entnommen aus: technology.blurtit.com.
4. Techterms (2019). Speichermodul. Entnommen aus: techterms.com.
5. Wikipedia, die freie Enzyklopädie (2019). Computerspeicher. Entnommen aus: en.wikipedia.org.