Der Hauptspeicher

Der Hauptspeicher, auch oft Arbeitspeicher oder Sekundärspeicher genannt, ist ein wichtiger Bestandteil eines jeden Rechners. Aufgabe des Speichers ist die Ausführung von Programmen und die Ablage von deren Nutzdaten, z. B. von einem Bildverarbeitungsprogramm und dem zu bearbeitenden Bild.

Er ist durch Adressen strukturiert und kann Binärwörter fester Größe aufnehmen. Die Größe dieser Wörter richtet sich nach der gesamten Rechnerarchitektur. So sind die Größe des Adress-, des Datenbusses und auch die Wahl des Betriebssystems maßgeblich verantwortlich.

Daten werden im Hauptspeicher nur so lange gespeichert, wie Strom anliegt. Er wird daher als flüchtiger oder nicht-permanenter Speicher bezeichnet. Dem gegenüber werden Daten z. B. in Festplatten permanent gespeichert.

Die häufigste Baumform für den Einsatz in Computern ist das Speichermodul. Dieses wird auch oft als Speicherbank bezeichnet.

Es gibt unterschiedliche Typen von Speicher. Als die Wichtigsten sind die EDO-Rams, SDR-Rams, DDR-Rams und SD-Rams zu nennen. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Typen sind die Geschwindigkeit und die maximale Kapazität einer Speicherbank.

Für eine gute Performance des Computers ist eine ausreichende Größe von Hauptspeicher sehr wichtig. Durch die hohe Zugriffsgeschwindigkeit des Hauptspeichers können Befehle schneller in den Prozessor geladen und verarbeitet werden. Ist dagegen der gesamte Speicher in Verwendung lagert das Betriebssystem den Speicher auf die Festplatte aus. Dieser Vorgang wird als „Swappen“ bezeichnet. Aufgrund der niedrigeren Zugriffsgeschwindigkeit von Festplatten wird die Arbeit mit dem Computer langsamer. Die Zugriffszeiten von Hauptspeicher bewegen sich zwischen 5ns und 80ns. Festplatten dagegen haben eine Zugriffszeit von 5ms bis 20ms. Speziell durch ihre hohe Geschwindigkeit sind Speicherbänke im Gegensatz zu Festplatten recht teuer. Aber auch dadurch, dass sie kleiner sind, sind die Kosten höher.

Der Hauptspeicher wird direkt auf dem Motherboard in die dafür vorgesehen Verankerungen eingebaut. Schematisch gesehen ist er zwischen dem Prozessor und der Festplatte gelegen. Grund hierfür ist, dass die Daten in der Regel von Peripherie-Geräten, wie Festplatten, CD-Rom- oder DVD-Laufwerken oder anderen permanenten Speichergeräten zum Prozessor gesendet werden und oft verwendete Daten oder Daten die eine schnelle Verarbeitung nötig haben, im Hauptspeicher gehalten werden können. Damit ist gemeint, dass das Laden vom schnelleren Hauptspeicher in den Prozessor die Arbeit mit dem Computer beschleunigt, da nicht auf die erhebliche langsamere Festplatte zugegriffen werden muss.

Früher hatten Computer keinen Hauptspeicher. Sie hatten lediglich einige Register, die aber nur wenige Byte groß waren. Die Programme wurden komplett von anderen Medien geladen. Dies bedeutete, dass die Arbeit mit dem Computer sehr langsam war. Später wurden die alten Speicherbänke aufgrund der Mikroelektronik zunehmend durch Chips ersetzt. Durch diese Neuerung sind Größen bis zu mehren Gigabyte möglich. Dies bedeutet aber nicht, dass in jeden Rechner die neusten und größten Speicherbänke eingebaut werden können, da auch Motherboard, BIOS und das Betriebssystem teilweise nur bis zu bestimmten Größen Hauptspeicher erkennen und verarbeiten können.

Rechner ohne Hauptspeicher sind heutzutage undenkbar. In der Regel starten die Rechner gar nicht mehr, da schon beim Starten des Computers Daten in den Speicher geladen werden. So wird das BIOS, welches wichtige Informationen zum Starten des Computers enthält, im Hauptspeicher dekomprimiert und ausgeführt.

Michael Perlinski