Lerndokumentation. Arbeitsspeicher. Lerndokumentation Arbeitsspeicher. Ausbildung Vorlehre Informatik. Autor: Ramon Schenk

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1 . Kingston DIMM Riegel, High-End RAM mit Passiv-Kühlung Autor: Ramon Schenk

2 Inhaltsverzeichnis 1 Übersicht Dokumentation Der Erläuterung Speicherverfahren Bedeutung des s in einem PC System Entstehung und Entwicklung des s Funktionen und Eigenschafften des s Swapspeicher Der Cache Die Anbindung Verschiedene Arten von FPM-RAM EDO-RAM SD-RAM DDR-SDRAM (DDR1-3) SIMM & DIMM Fazit / Persönliche Meinung Reflektion Fach- und Methodenkompetenz Selbst- und Sozialkompetenz... 4 : Seite 1 von 4

3 1 Übersicht Dokumentation sbereich: Grundlagen in der Informatik Arbeit / Projekt / Thema: Der Name, Ort und Datum: Ramon Schenk, Bern, 23. April Der 2.1 Erläuterung Der wird auch als Memory oder RAM Random Access Memory bezeichnet. Seine Hauptaufgabe ist das Zwischenspeichern und Bereitstellen von Daten, auf welche die CPU zugreift. Der ist durch Bereiche in Tabellenform strukturiert die Adressen enthalten, und kann Binärwörter in fester Grösse aufnehmen. Wegen der binären Adressierung hat der fast immer auch eine binäre Grösse, um zu vermeiden das Bereiche des Speichers unbenutzt bleiben. 2.2 Speicherverfahren Aufgrund der momentan verwendeten DRAM Dynamic Random Access Memory Technik, gehen die Daten im verloren sobald das System ausgeschaltet wird, oder wegen eines Stromausfalls ausfällt. Da bei DRAM das speichernde Element ein Kondensator ist, welcher entweder geladen oder entladen ist, muss eine elektrische Spannung vorhanden sein. Diese Art von Speicher nennt man Flüchtig oder auch Volatil. Der Lese / Schreib-Vorgang läuft über einen Schalttransistor welcher den Zugriff steuert. 2.3 Bedeutung des s in einem PC System Der ist eine oft unterschätzte Hardwarekomponente. Seine Zugriffsgeschwindigkeit spielt eine wichtige Rolle und beeinflusst die Performance des Systems ungemein. Je schneller der Zugriff desto mehr wird die Leistung der CPU ausgenutzt. Eine CPU die auf Daten vom Speicher warten wäre nicht effektiv. Man sollte beim Kauf also auch die Geschwindigkeit im Auge haben und nicht nur die Grösse des Speichers. 3 Entstehung und Entwicklung des s Am Anfang der Computergeschichte gab es keinen, lediglich ein paar Register, die mit Hilfe von Röhren oder Relais realisiert wurden. Später folgten Trommelspeicher und andere exotische Methoden als erste Varianten des Hauptspeichers. Es folgten Magnetkernspeicher, diese waren zwar nicht Flüchtig aber die Daten gingen dafür beim Lesen verloren. Mitte der 1960er war ein Hauptspeicher in einem Grossrechner zwischen 32 bis 64 kb gross. In den 1970er wurden schon Werte um 1 MB erreicht. Als die Mikroelektronik aufkam wurde der durch integrierte Schaltungen (Chips) ersetzt. Diese technische Neuerung ermöglichte die ersten Heimcomputer durch die kompaktere Bauweise, und die gesunkenen Kosten. Die Speicher, welche Ende der 70er und Anfang der 80er auf den Markt kamen, haben die Daten in einem Kondensator gespeichert. Sie konnten sehr kompakt gebaut werden und verbrauchten vergleichsweise wenig Energie, allerdings verlor der Kondensator die Informationen die gespeichert waren langsam wieder, also musste in Abständen einiger Millisekunden der Speicher neu beschrieben werden (Refresh). Die typische Grösse eines s in den 80er Jahren war 64 kb pro Chip, wobei jeweils acht Chips gemeinsam adressiert wurden.die Zugriffszeit lag bei DRAM mit preiswertem Aufbau bei 100 Nanosekunden, das hat sich bis heute nur wenig geändert. Die Grösse jedoch ist auf einige GB pro Chip angewachsen. 4 Funktionen und Eigenschafften des s Hier werden einige wichtige Funktionen und Eigenschafften erläutert und beschrieben, die ein aktueller so mitbringt. : Seite 2 von 4

4 4.1 Swapspeicher Aktuelle Betriebssystem sind in der Lage, sogenannten virtuellen auf einem Massenspeicher, in der Regel eine Harddisk, zu platzieren, dies nennt man Swapspeicher. Die Methode den mittels Swapspeicher zu erweitern ist eine kostengünstige Variante, bei schwachen PCs den Speicher zu erweitern. Der Swapspeicher kann jedoch nicht mit einer klassischen Hardwarelösung konkurrieren. Ich sehe diese Methode eher als Notlösung wenn z.b ein Programm wie Photoshop mehr Speicher braucht als vorhanden ist. Da eine Mechanische HDD erheblich langsamer ist als RAM Speicher sehe ich das kritisch, und würde echte Hardware bevorzugen. Eine Frage die sich mir bisweilen jedoch stellt, ist wie sich die Sachlage darstellt wenn man den Swapspeicher auf eine schnelle SSD Solid State Disk auslagert. Diese speichert die Daten auf Chips genau wie der Arbeitsspeiche, und weist deutlich schnellere Zugriffszeit als eine mechanische HDD. Diese Verwendung einer SSD muss ich bei Gelegenheit mal testen und mit Benchmarks überprüfen. 4.2 Der Cache Cache Speicher befindet sich zwar nicht auf dem sondern in der CPU, spielt jedoch im Zusammenhang mit dem eine wichtige Rolle. Im Cache lagern die am häufigsten gebrauchten Speicherbereiche, stellvertretend für die originären Hauptspeicherbereiche. Kompakte Software mit geringem Speicherbedarf kann auch ausschliesslich im Cache laufen ohne das der tätig werden muss. Die Grösse eines Cache Speichers ist mittlerweile auf mehrere MB angestiegen und je nach CPU Modell können auch mehrere davon vorhanden sein. 4.3 Die Anbindung Die Anbindung des s erfolgt über Adress- und Datenbus. Der Datenbus ist für den Datentransfer zuständig, auf aktuellen PCs wird jeweils 64 Bit auf einmal transportiert. Der Adressbus hingegen dient zur Auswahl der angeforderten Speicherzellen, seine Busbreite bestimmt über den maximal ansprechbaren Speicher eines Prozessors. Um das etwas zu verdeutlichen führe ich einige Beispiele auf. Der erste Taschenrechner hatte einen 4 Bit grossen Adressspeicher und 16 Byte Adressierbaren Speicher. Bis vor einigen Jahren waren PCs mit 32/36 Bit Adressbus noch Standard, mit Betriebssystem wie Windows XP (x64 Edition ausgenommen) oder Linux Distributionen die auf eine 32/36 Bit bzw. x86 Architektur aufgebaut waren, und zum Teil auch heute noch sind. Der Adressierbare Speicher betrug maximal 64 GB. Heutzutage sind 64 Bit eigentlich Standard, der Adressierbare Speicher beträgt hier bis zu 16 Exabyte, was eine Menge ist. 5 Verschiedene Arten von Hier werden die Eigenschafften und Unterschiede verschiedener -Typen erläutert und erklärt. 5.1 FPM-RAM FPM steht für Fast Page Mode, bei dieser Gattung RAM liess sich die Leistung eines Speicherbausteins ganz einfach steigern. Dabei wurden Seiten/Pages, die grösser als 512 KByte waren, sofort in Stücke aufgeteilt die nur wenige KByte gross waren. Das hatte den Effekt, das auf Speicheradressen, die innerhalb einer Seite/Page lag mit weniger Waitstates / Wartetakten zugegriffen werden konnte. 5.2 EDO-RAM EDO war der Nachfolger von FPM und bedeutet Extended Data Out. Die grösste Neuerung war unter anderem, die speziell gefertigten Chips die eine Timing-Überschneidung zwischen aufeinander folgenden Zugriffen ohne Probleme zugelassen haben. 5.3 SD-RAM Später kamen die SD-RAM, was für Synchronous Dynamic-RAM steht. Die Neuerung lag vor allem darin, das die Taktung über die Verwendung von Registern für Adresseingänge, Steuerinformationen und Ein-/Ausgabedaten erfolgt ist, indem Wertänderungen in den Registern nur mit den Taktflanken durchgeführt wurden. Die Module waren in verschiedenen Grössen erhältlich angefangen von 16 MB über 256 bis hin zu 1024 MB, die Chips wurden ein oder doppelseitig verbaut. 5.4 DDR-SDRAM (DDR1-3) DDR-SDRAM Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory ist die Weiterentwicklung von SD-RAM und unterscheidet sich dadurch dass die Wertänderung durch Taktflanken für positive sowie negative Werte möglich ist, was bei SD-RAM nicht möglich war. (Daher Double Data Rate). Momentan ist DDR3 der technische Standard in den meisten neueren PCs. DDR1/2 sind die Vorgänger von DDR3 und unterscheiden sich hauptsächlich in der Geschwindigkeit. Auch neue Grafikkarten haben DDR3 (oder GDDR3) RAM als Grafikspeicher integriert. 6 SIMM & DIMM SIMM steht für Single Inline Memory Module und bezeichnet ein Speichermodul bzw. seine Bauweise, vor allem FPM und : Seite 3 von 4

5 EDO-RAM wurden auf diese Weise gebaut. Heutzutage wird SIMM höchstens noch in Druckern oder bestimmten Routern verbaut, um eine Möglichkeit zu schaffen den Gerätespeicher zu erweitern. DIMM bedeutet so viel wie, wer hätte es gedacht, Double Inline Memory Module und ist der aktuelle Standard. In Notebooks wird eine andere Variante, sogenannte SO-DIMMs verbaut. SO-DIMM wird wie SIMM, schräg verbaut bzw. eingeklickt. Während die PC DIMMs gerade hineingesteckt werden. Als DIMM / SIMM-Slot bezeichnet man in der Regel die Steckplätze auf dem Motherboard. (Siehe. Mainboard Dokumentation) 7 Fazit / Persönliche Meinung SO-DIMM / DDR3 RAM Klötzchen für Notebooks Der ist eine weitere wichtige Hardwarekomponente, welche sich sehr positiv oder negativ auf die System- Performance auswirken kann. Entscheidend ist neben der Grösse auch die Geschwindigkeit / Taktrate. Ausserdem sollte man die Finger von sogenannten No-Name oder auch China-Schrott RAM-Riegeln lassen, da sie qualitativ gegenüber einem Markenprodukt von Kingston, Corsair und Co. deutlich unterlegen sind. Das soll nicht heissen das China Elektronik insgesamt schlecht ist, der Lenovo Riegel auf dem Bild ist von dort, und taugt sicherlich was, lediglich RAM-Riegel ohne Herstellernamen sollte man meiden. Der ist eine preiswerte Variante einen PC aufzurüsten, er kann die Performance massgeblich verbessern und die Arbeit mit dem PC deutlich angenehmer machen. Jedoch sollte man sich für Preiswert entscheiden, und nicht für billig! 8 Reflektion 8.1 Fach- und Methodenkompetenz Ich habe viel Neues gelernt, und zusammen mit dem was ich in den vorigen en aufgegriffen habe, ergibt sich langsam ein Gesamtbild. Ich wusste zwar vorher schon einiges über, aber durch die Dokumentation verstehe ich die Funktionsweise viel besser und die Zusammenhänge unter den Komponenten. Zudem regt es mich an wieder eigene Forschungen zu betreiben und mich wiedermal mit dem Schraubenzieher auf einen PC zu stürzen. 8.2 Selbst- und Sozialkompetenz Ich war teilweise bei der Recherche etwas verwirrt, da sehr viel mit Zahlen erklärt wird womit ich anfangs etwas Mühe hatte. (Dezimalpräfixe & Binärpräfixe z.b) Nach mehrmaligem Lesen ging es dann doch ganz gut, und ich habe die Materie verstanden und in mich aufgenommen. Die Dokumentation hat zudem das Interesse in mir geweckt zuhause mit SSD & Swapspeicher zu experimentieren. Besonderes und Bemerkung: Der Ausbilder Ort und Datum: Benotung und Kommentar: : Seite 4 von 4

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