Arbeitsspeicher

Wissenswertes über Arbeitsspeicher
In der Informationstechnik wird Arbeitsspeicher als Speicher in Computern verwendet, indem momentan genutzte Programme abgelegt werden, um sie jederzeit verwenden zu können. Festplatten übernehmen in diesem Zusammenhang eine ähnliche Rolle ein, wobei die Zugriffszeiten bei einem Arbeitsspeicher deutlich geringer sind. Dafür können Festplatten auch bei einem Stromausfall die gespeicherten Daten halten, während Arbeitsspeicher nur Kurzspeicher sind, die ihren Zustand ohne Strom nicht halten können.

Details zu Arbeitsspeicher
In einem Computer ist der Arbeitsspeicher in einzelne Bereiche aufgeteilt, die über Adressen zu erreichen sind. Diese sind ähnlich einer Tabelle aufgebaut und können eine feste Größe an Daten aufnehmen. Wie bereits beschrieben sind Arbeitsspeicher flüchtig und können nur bei angelegtem Strom ihre Informationen halten. Alternativen zu DRAMs, auf der heutige Speicher basieren, sind MRAM, die jedoch noch zu langsam für den Einsatz als Arbeitsspeicher sind. Für den Einsatz in Computern werden diese als Speichermodule produziert, die sich in ihrem Aufbau und der Leistung grundlegend unterscheiden. Entsprechend sind im Laufe der Zeit die unterschiedlichsten Speicherbausteine entstanden.

Virtueller oder physischer Arbeitsspeicher
Wenn der physische Arbeitsspeicher in einem modernen Computer nicht ausreicht, kann das Betriebssystem weiteren Speicher auf einer Festplatte allozieren. Hierher werden dann die am längsten nicht genutzten Speicherbereiche des Arbeitsspeichers ausgelagert. Um dieses adäquat zu realisieren, wird ein Speicherraum erzeugt, der sowohl den virtuellen als auch den physischen Speicher umfasst, effektiv aber nur virtuell vorhanden ist. Ein ausgeklügelter Algorithmus entscheidet Unteranderem anhand der Nutzungsrate, welche Daten auf dem physischen und welche auf dem virtuellen Speicher platziert werden. Auch wenn virtueller Speicher im ersten Moment eine kostengünstige Alternative darstellt, ist dieser mit starken Einschränkungen speziell im Bereich der Leistung und damit der Zugriffszeit verbunden. Um den unterschied bei der Leistung von virtuellem und physischem Speicher an Zahlen fest zu machen, kann man die Zugriffszeiten nutzen. Diese liegen bei Festplatten im Bereich von 20 Millisekunden, während Arbeitsspeicher Zugriffszeiten von rund 25 Nanosekunden realisieren kann.

Anbindung des Arbeitsspeichers
Über einen Adressbus und einen Datenbus werden heutige Arbeitsspeicher mit dem restlichen System verbunden. Über den Datenbus wird dabei der Datentransfer realisiert, während der Adressbus zur Auswahl der angeforderten Adressen dient. Aktuelle PC-Systeme bieten meist einen 64 Bit Datenbus. Bei dem Adressbus ist der maximal adressierbare Speicherbereich von der Busbreite abhängig, die in Bit angegeben wird. Die beiden Prozessorgenerationen die mit 32-Bit und 64-Bit bezeichnet werden, beziehen sich daher auf die Breite des Datenbus. Diese kann, muss aber nicht zwangsläufig mit der des Adressbus übereinstimmen. Um eine noch höhere Taktfrequenz beim Ansprechen der heutigen Arbeitsspeicher zu erreichen, werden meist steigende und fallende Flanken zum Synchronisieren von Adressbus und Datenbus genutzt. Um den schnellen Zugriff auf große Datenmengen zu ermöglichen, werden aufeinander folgende Adressen, wenn möglich, auf unterschiedliche Steckplätze und somit auf verschiedene Speichermodule geschrieben.