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Arbeitsspeicher
Der Hauptspeicher oder besser Arbeitsspeicher des PC gibt
auch Auskunft über die Leistungsfähigkeit Ihres Rechners. Er wird als RAM
bezeichnet (Random Access Memory) was "Speicher mit
wahlfreiem Zugriff" bedeutet. Beim RAM ist also jede Speicherzelle
einzeln ansprechbar. |
Bei den heutigen Preisen für die Hardware
sollte man nicht an der falschen Stelle sparen. Die Aussage, dass nichts
Arbeitsspeicher ersetzen kann, als noch mehr Arbeitsspeicher ist zwar uralt,
aber auch heute immer noch gültig. Begleiten Sie uns in die Welt der
Speicherbausteine.

Mit
der Erfindung des Transistors war der Weg frei für die Miniaturisierung. Als
nächster Schritt kam die integrierte Schaltung kurz IC genannt. Seither wurden
die Transistoren und integrierte Schaltkreise immer kleiner und
leistungsfähiger. Die Abbildung rechts zeigt den ersten IC der Welt, etwa 4 cm
lang. Die Abbildung links zeigt die erste CPU
Mittlerweile habe IBM Transistoren entwickelt, die 50.000 mal
dünner seien als ein Menschenhaar. Auf den heutigen Prozessoren sind bereits
Millionen Transistoren vorhanden, wann die Milliarden Grenze überschritten wird
bleibt abzusehen.
Ursprünglich
wurde der Arbeitsspeicher direkt auf das Mainboard gelötet oder gesteckt. Recht
schnell erkannte man, dass man dadurch sehr viel Platz brauchen würde und
unflexibel war. Daher wurden dann die Speicherchips auf Erweiterungskarten mit
ISA-Bus montiert und in den Rechner eingesetzt.
Zu der Zeit trennte sich die Speicherwelt in dynamischen und
statischen Speicher. Der Statische Speicher behielt zwar seinen Inhalt, war
allerdings unsagbar teuer, sehr anfällig und setzte sich für die breite Masse
nicht durch. Der Dynamische Speicher hingegen musste regelmäßig aufgefrischt
werden, da er ansonsten seinen Inhalt verlor. Dafür war er wesentlich günstiger,
kleiner und schneller herzustellen. Somit war das Rennen entschieden, dem
DRAM gehörte die Welt.
Als
nächstes kam der Wunsch auf die Mainboards noch flexibler mit RAM zu bestücken.
Die alten Speicherkarten waren zu groß, zu teuer und stets mit zu wenig Speicher
ausgestattet. Daher wurden die Mainboards mit einer Steckmöglichkeit für den
Arbeitsspeicher ausgestattet.
Die Entwicklung führte zum SIP-Modul, bei dem die
Chips auf einer kleinen Leiterplatte zu einem Modul zusammengefasst wurden, auch
hier kam DRAM zum Einsatz. Die Module hatten an der Unterseite 30 Pins, die auf
einen entsprechenden Sockel auf dem Mainboard aufgesteckt w erden.
Das Einstecker der Speichermodule war eine Arbeit für angehende Chirurgen, sehr
schnell konnte ein einzelnes Beinchen abknicken. Übersah man dies, dann lief der
Rechner verständlicherweise nicht. Bei dem Versuch das Beinchen wieder
geradezubiegen und erneut einzustecken gab man dem Speichermodul oftmals den
Rest und man konnte ein neues, damals noch sehr teueres Modul kaufen.
Da die Pins mechanisch nicht sehr stabil waren, wurden bald
darauf die SIMM-Module eingeführt. Mechanisch waren sie baugleich mit den
alten SIP-Modulen, lediglich die Kontaktierung wurde auf die Platine verlegt. Da
es keine Beinchen mehr gab konnte auch nichts mehr verbogen werden. Dieses
System wurde fortan beibehalten, lediglich die Chips wurden leistungsfähiger,
schneller und wesentlich günstiger.
Diese Module wurden nun für die verschiedensten Zwecke
hergestellt, man traf sie in der EDV fast überall an, ob im Server oder Rechner,
dem Drucker oder Plotter. Lediglich die Bauformen unterschieden sich
voneinander.
Mit der Entwicklung noch leistungsfähigerer C hips wurde immer
mehr RAM auf einen einzelnen Speicherriegel montiert. FPM DRAM steht für
Fast Page Mode DRAM. Dieser Speichertyp ist schneller als herkömmliches DRAM und
existiert nur auf SIMM-Modulen. Fast Page Speicher ist veraltet, kann aber noch
auf älteren Mainboards eingesetzt werden. Als nächstes wurde die Stückzahl der
einzelnen Chips geringer und es wurden weitere Fähigkeiten dem RAM hinzugefügt.
EDO DRAM steht für Extended-Data Output DRAM. Die ser Typ ist
ein weiterer als SIMM-Modul verfügbarer Speicher und noch etwas schneller als FPM DRAM.
Bei F. Im Vergleich mit SDRAM war
EDO-RAM noch immer langsamer, obwohl der Unterschied nicht mehr so deutlich
ausfiel. Ältere Systeme mit 66 MHz Bustakt wurden häufig damit bestückt. Es gab
sie in einseitiger und zweiseitiger Bestückung.
IBM
stellte mit der Bauform PS/2 eine neue Speichergeneration mit 72 Pins vor. Sie
sind ähnlich aufgebaut wie die herkömmlichen SIMM-Module, haben jedoch nicht wie
bisher üblich eine Datenbusbreite von 8 Bit sondern von 32 Bit - eine längst
überfällige Entwicklung, wenn man bedenkt, dass schon seit Erscheinen der 80286
CPU mit 16 Bit, dem 80386 und 80486 mit 32 Bit und dem Pentium eine
Datenbusbreite mit 64 Bit zur Verfügung steht. Somit ist es möglich, einen PC
mit einer 80486 CPU mit nur einem PS/2-Modul zu betreiben. Beim Pentium sind
hingegen 2 Module notwendig, um die 64 Bit Datenbusbreite zu erreichen.
Eine
weitere Bauart DIMM (Dual In Line Memory Module) beschreibt dagegen 168-polige
Module. Der größte Vorteil von DIMM-Speicher besteht darin, dass ein einziger
Baustein eine Bank füllt und für den Betrieb eines PCs ausreicht. Ein DIMM
Speichermodul kann bis heute bis zu einem halben Gigabyte fassen und besitzt
zwei Einkerbungen auf der Kontaktseite. Solche baulichen Merkmale werden immer
wieder eingesetzt um dem Anwender eine Fehlbestückung seines Mainboards
unmöglich zu machen und damit Fehler auszuschließen.
SDRAM steht für Synchronous Dynamic Random Access Memory. Die
Bauform dieses Speichers ist ein 168-poliges DIM-Modul mit 3,3 Volt. SDRAM ist
sogar für hohe externe Taktraten konzipiert und spielt gerade dort seine Stärken
aus. Derzeit bildet der SDRAM Speicher noch den Standardspeicher beim Personal
Computer, auch wenn heute der DDR-SDRAM verbreiteter ist als der herkömmliche
"alte" SDRAM.
Die
derzeit maximale Kapazität beträgt 1024 MB. Es ist für Systeme mit 133 MHz
Bustakt geeignet, läuft aber auch in Systemen mit 100 MHz Bustakt, nicht aber in
allen Systemen mit 66 MHz Bustakt. Auf einem passenden Mainboard unterstützt
dieses Modul auch ECC (Error Correction Code). ECC erkennt Speicherfehler und
korrigiert diese im laufenden Betrieb. Die Abbildung zeigt einen
Speicherbaustein aus dem Hause Infineon mit einer Speicherkapazität von einem
Gigabyte. Die Bauform des Speicherchips ist doppelseitiges DIMM und
entspricht dem Standard PC133. Mit der Möglichkeit der Fehlerkorrektur (ECC)
steht einer Verwendung in Servern nichts im Wege. Die 18 Chips sind sehr
engmaschig gesetzt. Mit einer Zugriffszeit von 7 Nanosekunden (ns)
1GB SDRAM Kapazität in MB: 1024 Bauform: DIMM doppelseitig
Typ: SDRAM Standard: PC133
ECC-Unterstützung: Ja Registered: Ja Anschluss: 168-pin Zugriffszeit in ns: 7
Anzahl Chips: 18 Datendichte in MBit: 512
Völker
hört die Signale, der SDRAM II Speicher ist da. Auch als DDR-SDRAM bekannt
(Double Data Rate, also doppelte Takt Daten Rate) sied die Speicherchips eine
Weiterentwicklung der SDRAM Module. Technisch wurde dies durch eine neue
Leseroutine realisiert. Bei den SDRAM II Modulen wird also bei ansteigender und
abfallender Flanke eines Taktzyklus gelesen, damit hat sich also die Taktrate
verdoppelt. Zu erkennen sind solche Module an der anderen Bauform und an der
Anzahl der Pins, schließlich kommen hier 184 anstelle 164 zum Einsatz. Scheinbar
baugleich mit den SDRAM Modulen ist der DDR Speicher wesentlich hochwertiger.
Leider bedeutet eine Verdoppelung der Datenrate nicht automatisch auch eine
Verdoppelung der Geschwindigkeit. Das besondere am DDR das mittels spezieller
Software zu überprüfen und zu überwachen was im Speicher alles vor sich geht.
Somit ist DDR RAM ideal für Hightech Anwendungen in speziellen Servern mit einer
Software die diese Fähigkeiten nutzen kann. Mit dem Fortschritt der Prozessoren
kamen immer leistungsfähigere DDR SD-RAM Module auf den Markt. Sowohl die
Kapazität als auch die Geschwindigkeit wurde nach oben getrieben in Bereiche,
die noch vor einiger Zeit unvorstellbar waren. Für moderne Mainboards mit
schnellen Chipsätzen ist DDR SD-RAM ohnehin angesagt um den vollen
Leistungsumfang zu nutzen. Waren diese Speichermodule in der Anfangszeit noch
nahezu unbezahlbar, so hat sich heute der Preis für diese schnellen Module
wieder gefangen. Und in Zukunft ? Wenn Sie heute ein modernes Board mit einem
Intel Pentium 4 einsetzen, so werden Sie auf DDR-SDRAM Arbeitsspeicher
zurückgreifen müssen. Die aktuellen Versionen wie etwa PC1600, PC2100 und PC2700
bieten schon reichlich Leistung um einem Pentium 4 als schnelle Basis zu dienen.
Mit der Einführung der Nachfolger, PCPC3200, wird die Steigerung weiter gehen.
Der
Nachfolger der SRAM ist aber schon klar, es wird RDRAM werden, eine Entwicklung
der RAMBUS INC. . . . Jedenfalls verspricht uns das die Werbung. Auch hier
liegen die 168 Pin an, die Intergrationsdichte des Speichers wird aber noch
höher sein und die Taktrate wird enorm gesteigert werden. In diese Gruppe wird
dann auch das Direct-Rambus-Interface passen, eine Technik, basierend auf den
RAMBUS Bausteinen. Bis Mitte 2001 hatte sich der RAMBUS Speicher allerdings noch
nicht als Standard durchsetzen können. Das lag an zwei wesentlichen Punkten:
Dem überteuerten Preisgefüge der RAMBUS INC. durch die horrenden Lizenzgebühren
sowie niedrigere Performancegewinn gegenüber SDRAM, denn gerade der DDR-SDRAM
wurde stets weiterentwickelt. Mit den Lizenzgebühren ist es eben so eine Sache.
Eigentlich sollte es eine Art Lizenz zum Gelddrucken sein, doch ging diese
Rechnung eben nicht auf. Die Anwender wollten eben für diese sündhaft teueren
Module einen echten Leistungsgewinn einkaufen, doch das war eben nicht der Fall.
Dabei hat RAMBUS auf technischer Schiene interessante Vorteile, so sind
Fehlerkorrekturen möglich, der Speicher ist recht schnell und wirklich
verlässlich. Alles das sind eigentlich gute starke Vorteile. Mit den neueren
Prozessoren werden wieder Mainboards mit RAMBUS Speicher vertrieben. Sicherlich
werden sowohl DDR-SDRAM als auch RAMBUS noch eine Weile nebeneinander existieren
bis ein neuer Standard kommt.
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