ArbeitsspeicherDer Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher ist die Bezeichnung für den Speicher, der die gerade auszuführenden Programme oder Programmteile und die dabei benötigten Daten enthält. Der Hauptspeicher ist eine Komponente der Zentraleinheit. Da der Prozessor unmittelbar auf den Hauptspeicher zugreift, beeinflussen dessen Leistungsfähigkeit und Größe in wesentlichem Maße die Leistungsfähigkeit der gesamten Rechenanlage. Arbeitsspeicher wird charakterisiert durch die Zugriffszeit bzw. Zugriffsgeschwindigkeit und (damit verbunden) die Datenübertragungsrate sowie die Speicherkapazität. Die Zugriffsgeschwindigkeit beschreibt die Dauer, bis ein angefragtes Datum gelesen werden kann. Die Datenübertragungsrate gibt an, wie schnell Daten gelesen werden können. Der Arbeitsspeicher moderner Computer ist flüchtig, d. h., dass alle Daten nach dem Abschalten der Energieversorgung verloren gehen - der Hauptgrund dafür liegt in der Technologie der DRAMs. Verfügbare Alternativen wie etwa MRAM sind allerdings für die Verwendung als Arbeitsspeicher noch zu langsam. Die häufigste Bauform für den Einsatz in Computern ist das Speichermodul. Es ist zwischen verschiedenen RAM-Typen zu unterscheiden. Waren in den 1980ern noch übliche Bauweisen Speicher in Form von ZIP-, SIPP- oder DIP-Modulen, so wurden in den 1990ern vorwiegend SIMMs mit FPM- oder EDO-RAM genutzt. Heute kommen in Computern in erster Linie DIMMs mit z. B. SD-, DDR-SD-, DDR2-SD-, DDR3-SD oder DDR4-SDRAMs zum Einsatz.
Bauform
Herstellerabhängige Modulformen (beispielsweise für Server) und solche für besondere Anforderungen gibt es in großer Zahl, darunter auch DIMMs mit EDO-RAM. Andererseits verwenden andere Gerätetypen Drucker, RAID-Controller) durchaus gängige PC-Module. SIMM-Speichermodule (asynchron) sind „unbuffered“ oder „buffered“, DIMM-Speichermodule (synchron, SDR, DDR) entsprechend „unregistered“ oder „registered“. Als Weiterentwicklung der registered-Module sind DDR2- und DDR3-Module als Fully Buffered DIMM (FB-DIMM) eingeführt worden.
Handelsübliche Modul-Bauformen Dual In-line Memory Module (DIMM) bestückt mit:
Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM, SDR)
Double Data Rate (DDR-SDRAM, DDR)
Double Data Rate 2 (DDR2-SDRAM, DDR2)
Double Data Rate 3 (DDR3-SDRAM, DDR3)
Double Data Rate 4 (DDR4-SDRAM, DDR4)
Small Outline Dual Inline Memory Module (SO-DIMM) für geringeren Platzbedarf (beispielsweise in Notebooks)
Micro Dual-Inline Memory Module (Micro-DIMM)
Rambus Inline Memory Modul (RIMM), 16 bit breit
Small Outline RIMM (SO-RIMM)
DIMM
Als Dual Inline Memory Module (DIMM) werden Speichermodule für den Arbeitsspeicher von Computern bezeichnet. Im Gegensatz zu Single Inline Memory Modulen (SIMM) führen DIMMs auf den Anschlusskontakten auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Leiterplatte unterschiedliche Signale. DIMMs sind inzwischen in einer Vielzahl von Bauformen bekannt. Im Gegensatz zu SIMM-Modulen, die in ihre Sockel ohne Kraftanwendung leicht schräg eingesetzt und durch Hochklappen über eine Federklinke fixiert werden (oder manchmal senkrecht eingesetzt und ihre Endposition ist schräg), werden DIMM-Module mit Ausnahme von SO-DIMMs immer senkrecht zur Hauptplatine hineingedrückt, wobei kleine Hebel an den Sockelenden beim Herausnehmen behilflich sind.
DDR-SDRAM
DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) ist ein Typ von Random Access Memory (RAM), das heißt ein spezieller Halbleiterspeicher, den es aktuell in vier Varianten gibt. DDR-SDRAM mit 184 Kontakten, DDR2-SDRAM mit 240 Kontakten, DDR3-SDRAM ebenfalls mit 240 Kontakten und DDR4-SDRAM mit 288 Kontakten. Verwendet werden sie hauptsächlich für Speichermodule des DIMM- bzw. SO-DIMM-Standards als Arbeitsspeicher in PCs und Laptops.
DDR2-SDRAM
DDR2-SDRAM ist eine Weiterentwicklung des Konzeptes von DDR-SDRAM, bei dem statt mit einem Zweifach-Prefetch mit einem Vierfach-Prefetch gearbeitet wird. DDR2-SDRAM Speichermodule (DIMM) für Desktop-Computer besitzen 240 Kontakte/Pins. (DDR3-SDRAM DIMM: ebenfalls 240, DDR-SDRAM DIMM: 184, SDRAM DIMM: 168 Kontakte). DDR2-Module sind mechanisch und elektrisch nicht kompatibel mit DDR-Modulen. Durch unterschiedliche Kontaktleisten (deutlich mehr und kleinere Kontakte) wird eine Verwechslung verhindert.
DDR3-SDRAM
DDR3-SDRAM ist eine Weiterentwicklung des Konzeptes von DDR2-SDRAM, bei dem statt mit einem Vierfach-Prefetch mit einem Achtfach-Prefetch gearbeitet wird. DDR3-SDRAM-Speichermodule (DIMM) besitzen 240 Kontakte/Pins (DDR2-SDRAM-DIMM: 240, DDR-SDRAM-DIMM: 184, SDRAM-DIMM: 168 Kontakte); sie sind trotz gleicher Pinzahl nicht zu DDR2-SDRAM kompatibel und besitzen unterschiedliche Einkerbungen. SODIMM-Module für Notebooks haben 204 Kontakte gegenüber 200 Kontakten als DDR2-Variante und als DDR1-Variante.
DDR4-SDRAM
Der DDR4-SDRAM besitzt 288 Kontakte und das Notebook-Pendant SO-DIMM 260 Kontakte. Wie bei DDR3-SDRAM auch wird der Speicher mit 8-fach-Prefetch betrieben. Es findet also keine Verdoppelung statt, wie es bei den vorherigen DDR-SDRAM Generationen der Fall war. Stattdessen können die Module mit höheren Taktraten betrieben werden. Im Vergleich zum Vorgänger wird der RAM nochmals höher getaktet und somit können höhere Transferraten erreicht werden. Gleichzeitig wird die erforderliche Spannung auf 1,2 Volt gesenkt. Dank Chip-Stacking-Technologie können bis zu acht Speicherschichten übereinander geschichtet werden. Dies erhöht nicht nur die maximale Speicherkapazität, sondern auch die Signalqualität der einzelnen Module. Weiterhin verfügt der neue DDR4-Standard über eine verbesserte Fehlererkennung und Fehlerkorrektur.
DRAM
Dynamic Random Access Memory (DRAM) bezeichnet eine Technologie für einen elektronischen Speicherbaustein mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory, RAM), der hauptsächlich in Computern eingesetzt wird, jedoch auch in anderen elektronischen Geräten wie zum Beispiel Druckern zur Anwendung kommt. Das speichernde Element ist dabei ein Kondensator, der entweder geladen oder entladen ist. Über einen Schalttransistor wird er zugänglich und entweder ausgelesen oder mit neuem Inhalt beschrieben. Der Speicherinhalt ist flüchtig (volatil), das heißt die gespeicherte Information geht bei fehlender Betriebsspannung oder zu später Wiederauffrischung verloren. Normalerweise wird das DRAM in Form von Speichermodulen als Arbeitsspeicher des Prozessors benutzt. DRAMs werden häufig nach der Art der Baustein-Schnittstelle eingeteilt. In den Hauptanwendungen haben sich in zeitlicher Reihenfolge die Schnittstellentypen Fast Page Mode DRAM (FPM), Extended Data Output RAM (EDO), Synchronous DRAM (SDR), Double-Data-Rate-Synchronous DRAM (DDR) entwickelt. Die Eigenschaften dieser DRAM-Typen sind durch das JEDEC-Konsortium genormt. Daneben existiert parallel zu SDR/DDR die Rambus-DRAM-Schnittstelle, das hauptsächlich bei Speicher für Server eingesetzt wird.
FBDIMM
Fully Buffered DIMMs sind DRAM-Module, bei denen die Speicherchips nicht direkt mit dem Rechner verbunden werden, sondern die ein weiteres Bauteil zur Ansteuerung (Buffer) enthalten. Sie werden als Nachfolger von Registered-Modulen angesehen, welche beide primär für den Server- und Workstation-Bereich eingesetzt werden. Diese Eigenschaft wird auf DDR2- und DDR3-Speichermodulen verwendet. Neben den Speicherchips befindet sich ein Advanced Memory Buffer (AMB) auf der DIMM-Leiterplatte. FBDIMMs besitzen einen anderen Sockel als die üblichen DRAM-Module. Die Kodierkerbe ist bei FBRAM um 8 mm rechts von der Modulmitte verschoben. Bei den üblichen DRAM-Modulen sind es nur 4 mm.
Fehlererkennung (ECC)
Speichermodule können je nach Bestückung verwendet werden ohne Möglichkeit der Fehlererkennung, mit Fehlererkennung (Parität) oder mit Fehlerkorrektur (ECC). Die Fehlerkorrektur muss außerdem vom Motherboard (Chipsatz und BIOS) unterstützt werden, die zusätzlichen Bits auf den Modulen schaffen nur die Möglichkeit zur Ablage der benötigten Information. ECC-Speicher kommt in Desktop-PCs kaum zum Einsatz.
Speichermodul
Ein Speichermodul oder Speicherriegel ist eine kleine Leiterplatte, auf der mehrere Speicherbausteine (Dynamisches RAM in Form von integrierten Schaltkreisen) aufgelötet sind. Speichermodule bilden oder erweitern den Arbeitsspeicher elektronischer Geräte wie Computer oder Drucker und werden dort in speziell dafür vorgesehene Steckplätze gesteckt.
