Computerspeicher erklärt: RAM, SRAM, DRAM und BIOS

Arten von flüchtigem Speicher (RAM)

RAM (Random Access Memory) ist der Ort, an dem Daten vorübergehend gespeichert werden, während am Computer gearbeitet wird. Wenn der Strom abgeschaltet wird, wird der Inhalt des RAM geleert und die Informationen gehen verloren, sofern sie nicht zuvor gespeichert wurden. Er wird allgemein als Arbeitsspeicher eines Computers bezeichnet.

Dynamisches RAM (DRAM)

Dynamische Speichertypen halten die Daten in ihren Zellen auf eine „weiche“ Weise fest. Die Speicherzellen bestehen aus einer elektronischen Schaltung mit einer Kapazität. Eine elektronische Schaltung erzeugt zwei grundlegende Signale, genannt CAS (Column Address Strobe) und RAS (Row Address Strobe), die für das „Aktualisieren“ oder Laden der Speicherzellen zuständig sind. Bei diesem Modell werden Lese- und Schreibsignale mit den RAS- und CAS-Signalen synchronisiert.

Statisches RAM (SRAM)

Die Zellen des statischen RAM (SRAM) bestehen aus elektronischen Schaltungen mit Transistoren. Im Gegensatz zum dynamischen Typ benötigt SRAM keine Refresh-Schaltungen. Das macht sie schneller als DRAM, führt jedoch zu einer höheren Leistungsaufnahme und einer geringeren Integrationsdichte, weshalb sie im Vergleich zu DRAM in kleineren Mengen vorkommen. Sie werden primär als Cache verwendet.

Der Cache-Speicher

Der Cache ist eine spezielle Art von Hochgeschwindigkeitsspeicher, der dazu bestimmt ist, die Verarbeitung von Speicherbefehlen in der CPU zu beschleunigen. Die CPU greift auf Befehle und Daten im Cache wesentlich schneller zu als auf solche im Hauptspeicher. Zum Beispiel benötigt die CPU bei einem typischen Systemboard mit 100 Megahertz etwa 180 Nanosekunden, um Informationen aus dem Hauptspeicher zu erhalten, während der Zugriff auf den Cache nur 45 Nanosekunden dauert. Je mehr Befehle direkt aus dem Cache bezogen werden können, desto schneller arbeitet der PC.

Der CMOS-Speicher

Der CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ist ein Speichertyp, der für die Installation oder Konfiguration des PCs verwendet wird. Er zeichnet sich durch einen sehr geringen Stromverbrauch aus. Daher werden die Konfigurationsdaten mithilfe einer Batterie (in der Regel 3V DC) aufrechterhalten.

Zusammenfassung und Kompatibilität

Wenn das System keinen Speicher hat, kann es nicht arbeiten. Es wird empfohlen, Speicher von einem namhaften Hersteller zu verwenden, um Kompatibilitätsprobleme zu vermeiden. Während echte Speicherfehler gravierend sind, kann auch ein Missmanagement des Betriebssystems zu Fehlern führen, die fälschlicherweise wie defekte Hardware wirken.

Das System-BIOS

Das BIOS (Basic Input Output System) ist ein Programm, das in einem ROM-, EPROM- oder Flash-ROM-Speicher enthalten ist. Es besteht aus Low-Level-Routinen, die dem PC ermöglichen zu starten und Hardwarekomponenten wie Tastatur, Festplatte und Diskettenlaufwerk zu steuern, bevor die Kontrolle an das Betriebssystem übergeben wird. Ursprünglich enthielt das BIOS alle Treiber für das gesamte System in einem festen ROM-Speicher. Diese Treiber werden beim Start geladen. Jedes Motherboard besitzt einen ROM-BIOS-Chip mit einer Sammlung eingebetteter Programme für Kernaufgaben.

Interaktion zwischen BIOS und CMOS

Das BIOS nutzt den CMOS-Speicher, um alle änderbaren Konfigurationsdaten zu speichern (im BIOS-Setup). Dazu gehören:

• Installierte Festplatten (Köpfe, Zylinder)
• Anzahl und Typ der Laufwerke
• Datum und Uhrzeit
• Weitere Betriebsparameter für das System

Die CMOS-Batterie und Reset-Optionen

Der CMOS wird ständig von einer Batterie gespeist, damit die Einstellungen beim Ausschalten des PCs nicht verloren gehen. Heutige Mainboards verwenden meist eine Lithium-Knopfzelle vom Typ CR2032 (3V), die etwa 3 bis 4 Jahre hält. Jedes Motherboard bietet die Möglichkeit, die CMOS-Daten zu löschen (Reset), meist über einen Jumper oder das Kurzschließen zweier Pins, um den Speicher auf die Werkseinstellungen zurückzusetzen.