Technische Grundlagen

Trotz der unterschiedlichen Herstellungsverfahren haben die verschiedenen aktuellen Speicherarten, die als Arbeitsspeicher verwendet werden, intern einiges gemeinsam. Allem voran der Aufbau der einzelnen Speicherzellen. Die Form des bis heute eingesetzten Speichers nennt man Dynamic Random Access Memory. Abgekürzt DRAM, wobei das "dynamic" als Begriff dafür steht, dass es aufgrund seiner einfachen Bauweise seinen Inhalt auch beim Anliegen der Versorgungsspannung verlieren kann.
Daneben gibt es auch andere Formen von Speicher, so z.B. das Static RAM das zwar seinen Inhalt nicht verlieren kann, zumindest solange es mit Spannung versorgt wird, aber wesentlich mehr Bauelemente pro Speicherzelle benötigt und aus Platz- sowie Kostengründen nicht als Arbeitsspeicher eingesetzt wird. DRAMs bestehen aus einem Kondensator, der als Speicher für das Datenbit dient, sowie einem Transistor, welcher die Lese- und Schreibzugriffe steuert. Am Gate des Transistors ist das Zeilensignal und am Emitter das Spaltensignal angelegt. Nun kann es aufgrund des sehr einfachen Aufbaus durch so genannte Leckströme dazu kommen, dass sich die Ladung des Kondensators verändert. Um dies zu verhindern, muss die Ladung jeder Speicherzelle in regelmäßigen Abständen wieder aufgefrischt werden, was man als Refresh bezeichnet.
Während eines Refresh Zyklus ist der Inhalt des Speichers nicht verfügbar. Aufgrund dessen muss diese Zeit möglichst kurz gehalten werden, um den Speicher nicht unnötig lange zu blockieren. Daher erfolgt der Refresh eines Speichers immer zeilenweise. Selbiges gilt auch für das Lesen von einer Speicherzelle. Der Nachteil dabei ist, dass der Erstzugriff auf eine Zeile, aufgrund des Vorladens der ganzen Zeile etwas länger dauert, der daraus resultierende Vorteil ist, dass Folgezugriffe auf die Zeile sehr viel schneller von statten gehen.
Eine Technik, welche hilft Speicherzugriffe weiter zu beschleunigen, ist das Interleave. Hierbei wird das Speichermodul in Bänke unterteilt, wobei eine Bank die geraden und die andere die ungeraden Speicheradressen enthält. So kann eine der Speicherbänke bereits geladen werden, während auf die andere zugegriffen wird. Die somit eingesparte Vorladezeit ist etwa ein Drittel der gesamten Zugriffszeit. Zu Zeiten von EDO RAM waren hierfür noch 2 Speichermodule nötig, aber seit Einführung des SDRAM ist dies bereits mit einem Modul realisierbar, da dieses sich intern aufteilt. Um das Speichermanagement weiter zu vereinfachen und zu beschleunigen, wird nicht jede Zelle einzeln adressiert, sondern es erfolgt eine Unterteilung in Speicherblöcke (z.B. 32Byte). Diese werden dann allesamt ausgelesen.

RAM-Leistung und Frontside-Bus

Bei den meisten PCs verbindet der Frontside-Bus (FSB) die CPU mit der Northbridge, die ihrerseits den Hauptspeicher ansteuert. Ausnahme: AMD64-Prozessoren und Semprons sprechen PC3200-Speicher direkt an, Sockel-754-Typen über einen, Sockel-939-Typen über zwei Kanäle.

Für optimale Rechenleistung sollte der Hauptspeicher dieselbe Transferleistung erreichen wie der Frontsidebus (FSB). Die FSB-Bezeichnung bezieht sich unabhängig vom Prozessortyp auf die Anzahl der (8-Byte-)Transfers pro Sekunde. Der FSB400 eines Athlon XP oder Celeron überträgt maximal 3,2 Milliarden Byte pro Sekunde, entsprechend einem PC3200-Speicherkanal. Eine höhere RAM-Leistung (etwa mit zwei PC3200-Kanälen) bringt dann nur noch in einigen wenigen Benchmarks kleine Vorteile, die in der Praxis vernachlässigbar sind. Der FSB800 des Pentium 4 ist dagegen für zwei PC3200- oder PC2-3200-Kanäle ausgelegt.

Bei älteren Chipsätzen waren die Basis-Frequenzen von FSB und RAM-Bus identisch, bei vielen Server-Chipsätzen ist das heute noch so. Bei den meisten Chipsätze für Desktop-PC-Mainboards kann man den Speicher mit höherer Frequenz betreiben als den Frontsidebus. Allerdings bringt auch das meistens nichts: Verbindet man etwa einen Athlon-XP-Prozessor mit FSB333 mit PC3200-RAM, sinken manche Benchmark-Werte im Vergleich zum Betrieb mit PC2700-Speicher sogar minimal ab.

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Dieser Artikel:

Einleitung
Technische Grundlagen
Vorläufer der heutigen Speicherarten
SDRAM
DDR-SDRAM
RDRAM
RAS, CAS und Timings
Burst-Mode
DDR2
Zukünftige RAM-Arten
Wieviel RAM ist sinnvoll

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