Hauptspeicher: RAM, ROM und ihre Typen einfach erklärt

Hauptspeicher: Grundlagen und Typen

Der Hauptspeicher ist ein Gerät zur Speicherung von Informationen. Diese Informationen bestehen aus Bits, den grundlegenden Elementen des Speichers. Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit und kann nur zwei Werte annehmen (0 oder 1). Die Menge der Bits, die in einem Speicher abgelegt werden können, definiert dessen Kapazität.

Man unterscheidet hauptsächlich zwei Gruppen von Hauptspeichern: RAM (Random Access Memory) und ROM (Read-Only Memory).

RAM (Random Access Memory)

RAM zeichnet sich durch sehr schnelles Lesen und Schreiben aus. Es ist ein flüchtiger Speicher, was bedeutet, dass die gespeicherten Daten beim Ausschalten der Stromversorgung verloren gehen. RAM wird in zwei Hauptgruppen unterteilt:

• SRAM (Static Random Access Memory)

  Bei SRAM wird die Speicherung von Informationen in einer bistabilen Kippstufe realisiert. Das bedeutet, jedes Bit wird durch eine kontinuierliche bistabile Schaltung gebildet, sodass die Informationen nicht verloren gehen, solange die Stromversorgung aufrechterhalten wird. SRAM behält seine Daten mit dem einzigen Beitrag der Stromversorgung. Diese Speicher zeichnen sich durch eine extrem hohe Zugriffsgeschwindigkeit aus und werden normalerweise für Cache-Speicher verwendet.

• DRAM (Dynamic Random Access Memory)

  Bei DRAM werden Informationen auf winzigen Kondensatoren gespeichert. Jedes Bit wird durch die Ladung in einem Kondensator repräsentiert. Der Hauptnachteil von DRAM ist, dass es nicht ausreicht, die Stromversorgung aufrechtzuerhalten, um die Informationen zu behalten, da sich die Kondensatoren aufgrund von Leckströmen langsam entladen. Ein Ladezustand unter einem bestimmten Niveau würde als "entladen" betrachtet werden. Um solche Probleme zu vermeiden, ist eine Aktualisierung (Refresh) notwendig. Diese Operation stellt periodisch die Ladung auf den Kondensatoren wieder her. Dynamisches RAM hat einen großen Vorteil gegenüber statischem RAM: Für die gleiche Speicherkapazität benötigt DRAM deutlich weniger Platz als sein statisches Gegenstück.

ROM (Read-Only Memory)

ROM ist ein Speicher, dessen Daten vom Hersteller während des Herstellungsprozesses permanent erfasst werden. Die einmal gespeicherten Informationen können nicht mehr verändert werden. Der Begriff ROM ist ein Oberbegriff für verschiedene Speichertypen mit leichten Variationen, die sich jedoch in ihrem internen Aufbau und der Art der Datenspeicherung ähneln. Dazu gehören:

• PROM (Programmable Read-Only Memory)

  PROM ist ein Chip, der die Fabrik leer verlässt, aber einmalig vom Benutzer beschrieben werden kann. Nach dem Beschreiben sind die Daten permanent.

• EPROM (Erasable Programmable ROM)

  EPROM hat ähnliche Eigenschaften wie PROM, kann aber mehrfach neu beschrieben werden. Diese Speicher ermöglichen mehrere Zyklen von Lösch- und Schreibvorgängen, wobei das Löschen typischerweise durch UV-Licht erfolgt.

• EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)

  EEPROM ist vergleichbar mit EPROM, mit dem Unterschied, dass der Löschvorgang elektrisch und durch Software-Steuerung durchgeführt werden kann.

• EAROM (Electrically Alterable ROM)

  Bei EAROM können Daten ohne vorheriges Löschen geändert werden. Dieser Speichertyp ist eine Vorstufe des heutigen Flash-Speichers.