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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.

 

Kleiner Rückblick

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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.

 

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DRAM ICUrsprünglich 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.

 

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SIP SpeichermodulAls 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 wwie der DRAM auf das Modul kamerden. 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.

 

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Mit der Entwicklung noch leistungsfähigerer Chips 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.

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EDO DRAM steht für Extended-Data Output DRAM. Dieser 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.

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PS/2 SpeicherbausteinIBM 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.

 

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DIMM 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.

 

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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.

SDRAMDie 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

 

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DDR-SDRAMVölker 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.

 

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RAMBUS SpeicherchipDer 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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Stand: 25. März 2003.