geforceeee
PC-Selbstbauer(in)
Der Arbeitsspeicher - bitte mal drüber schauen
Hallo zusammen,
ich habe einfach nur für mich eine kurze Erklärun des Arbeitsspeichers geschrieben. Es ist jedoch so, dass ich mir in vielen Aspekten nicht sicher war und mich auf nicht seriöse Quellen verlassen musste. Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mal drüber schauen könntet und euch richtig austoben würdet. Kritisiert einfach alles, was euch komisch vorkommt, denn nur so kann ich mich verbessern. Wenn alles fertig ist, möchte ich diesen Artikel vll. ins Internet stellen, damit andere mehr über den Arbeitsspeicher erfahren.
Also, vor allem bei den Latenzen und den Taktarten war ich mir nicht sicher! Ich hoffe auf eure Hilfe!
Vielen Dank
lg, geforceeee
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Der Arbeitsspeicher ist ein elementarer Bestandteil eines jeden Computers, da dort alle wichtigen Daten temporär gespeichert werden. In der Umgangssprache wird der Arbeitsspeicher oftmals als RAM bezeichnet, was so viel wie „Random Access Memory“ bedeutet. Die deutsche Übersetzung lautet „Speicher mit wahlfreiem Zugriff“. Streng genommen ist es nicht korrekt die Abkürzung direkt mit dem Arbeitsspeicher zu verbinden, da auch andere Speicherarten RAMs sind. Beispielsweise ist hier der VRAM der Grafikkarte zu nennen oder die im Drucker vorhandenen Speicher. Beim Arbeitsspeicher handelt es sich um einen flüchtigen Speicher, was bedeutet, dass im Gegensatz zu einer Festplatte alle Daten nach der Stromunterbrechung gelöscht werden. Warum dies so ist und welche Vorteile dies hat, werde ich im weiteren Verlauf dieses Textes erklären. Wie es die Natur des Computerwelt so will, gibt es natürlich Unmengen an verschiedenen Ram-Typen, doch für den „normalen“ Computer sind nur sehr wenige davon wirklich relevant. Einige sind für den Nutzer nur theoretische Speicherarten, was bedeutet, dass sie in der Praxis kaum oder nicht mehr eingesetzt werden. Folgende Liste soll einen kleinen Überblick über die verschiedenenTypen verschaffen.
§ DRAM = Dynamic Random Access Memory: Hierbei handelt es sich um die gängigste Form des Arbeitsspeicher und ist jedem Personal Computer zu finden. Das Dynamic hebt nochmals hervor, dass die Ladung von Zeit zu Zeit aufgefrischt werden muss, damit ein Datenverlust umgangen werden kann. Zirka alle Tausendstelsekunde muss die Ladung erneuert werden.
§ EDO RAM = Extended Data Out Random Access Memory: EDO – Speicher ist schneller als DRAM – Arbeitsspeicher, da er Daten senden kann, während er gleichzeitig Anweisungen erhält. Die Technik ist jedoch veraltet und spielt heute keine Rolle mehr.
§ VRAM = Video Random Access Memory: Dies ist der Speicher einer Grafikkarte. Sie besitzt zwei verschiedene Ausgänge, da zum Einen immer neue Daten in diesen Speicher geschrieben werden müssen und zum Anderen die Grafikkarte immer die Daten neuauslesen muss, um den Bildschirminhalt ständig zu erneuern.
§ SRAM = Static Random Access Memory: SRAM ist deutlich teurer als DRAM, da dieser nicht ständig eine Ladungsauffrischung benötigt, um seine Daten zu behalten. Ein Vorteil ist jin der Performance zu sehen, da diese Speicherart merkbar schneller ist.
§ SDRAM = Synchronus Dynamic Random Access Memory: Dieser Speicher ist eine Weiterentwicklung des DRAMs, um modernen Computersystem gerecht zu werden. Wie der Name schon andeutet arbeitet dieser Speicher synchron zu einer Taktfrequenz (WELCHER DENN NICHT?). Des Weiteren sind zwei Transistorbänke zusammen synchronisiert, um ebenfalls eine bessere Leistung zu erhalten. Während auf die eine Bank zugegriffen wird, kann die andere schon für den nächsten Zugriff vorbereitet werden.
Ich möchte nun nicht weiter auf die verschiedenen Speichertypen eingehen, da die wichtigsten genannt worden sind. Neben SIMM, DIMM, ECC gibt es noch einige mehr, doch ist es nicht von Bedeutung diese Arten zu kennen, um die grundsätzliche Funktionsweise des Arbeitsspeichers zu verstehen. Die wichtigsten Speicherarten sind DRAM, SDRAM und natürlich der DDR Speicher, auf den ich noch zurückkommen werde.
Der Arbeitsspeicher ist wie eine Tabelle aufgebaut und daher in Zeilen und Spalten unterteilt. Häufig wird diese Struktur mit einem Schachbrett verglichen, wobei jedes Feld ein Bit repräsentiert. Wie im Einzelnen auf ein solches Feld zugegriffen wird oder wie dort Daten hineingeschrieben werden, wird im weiteren Verlauf noch beschrieben. SRAMs gibt es in verschiedenen Modellen, die entweder einen Speichertakt von 66 MHz, 100 MHz oder 133 MHz besitzen. Nach der Etablierung von DDR spielt dieser Speichertyp im heutigen Computer keine Rolle mehr. Wer jedoch über einen älteren Computer verfügt, kann durchaus noch solchen Speicher vorfinden. Doch was ist nun der Unterschied zwischen all den genannten Typen und dem populären DDR? Diese Abkürzung steht für „Double Date Rate“ und besagt, dass pro Takt zwei Datenpakete zum Speichermodul gesandt werden, wodurch die Leistung und die Schnelligkeit des Systems deutlich ansteigen. Solche Module sind ebenfalls mit verschiedenen Takten erhältlich, nämlich 100 MHz, 133 MHz, 166 MHz oder 200 MHz. Diese Herzanzahl wird als Speichertakt/realer Takt bezeichnet und ist entsprechend der doppelten Datenrate zweimal so groß. Dadurch entstehen die Bezeichnungen DDR200, DDR166, DDR333 und DDR400, deren effektiver Takt doppelt so groß ist wie der Speichertakt/realer Takt. Nun ist jedoch noch eine wichtige Bezeichnung zu erwähnen, die sich auf die Modulbezeichnung bezieht, da im Handel häufig nicht Namengebungen wie „DDR200“ oder „DDR400“. An die Buchstaben „PC“ wird die Bandbreite im Megabyte pro Sekunde angegeben. Diese lässt sich wie folgt berechnen:
Effektiver Takt 64 Bit Pfadbreite : 8 Bit pro Byte
Es gibt leider ein ziemliches Chaos bezüglich der Taktbezeichnungen, welches ich versuche nun zu beheben. Zum besseren Verständnis möchte ich sowohl die verschiedenen Taktarten als auch die Modulbezeichnung an einem Beispiel demonstrieren.
Man habe ein DDR200 – Riegel:
§ Speichertakt / realer Takt / Kerntakt: 100 MHz
§ Effektive Taktfrequenz: 200 MHz
§ Modulbezeichnung: PC + 200 MHz 64 : 8 = PC1600
Der Nachfolger von DDR ist DDR2. Bei dieser Neuerung werden bei einem Read – Kommando gleich vier aufeinanderfolgende Adressen gelesen und verarbeitet und nicht nur zwei wie bei der älteren Version DDR. Der sogenannte Kern- und I/O - Takt sind bei DDR identisch, doch ist dies bei DDR2 nicht mehr der Fall, weshalb beide als eigene Komponente angesehen werden müssen. Der Speichertakt/Kerntakt läuft nur halb so schnell wie der I/O – Takt beziehungsweise ¼ so schnell wie der effektive Takt. Trotz dieser Tatsache kann eine höhere Leistung erreicht werden, da 4 Bits anstatt 2 übertragen werden. Zum besseren Verständnis möchte ich dies an einem Beispiel erläutern. Man nehme ein DDR2-800 Modul.
§ Speichertakt / Kerntakt: 200 MHz
§ I/O - Takt / Realer Takt: 400 MHz
§ Effektiver Takt: 800 MHz
§ Modulbezeichnung: PC2 + 800 MHz 64 : 8 = PC2 - 6400
Der Begriff „Realer Takt“ beschreibt bei DDRx Arbeitsspeicher immer die Hälfte des effektiven Taktes. Grund dafür ist die doppelte Datenrate. Der Speichertakt ist gleich dem Kerntakt. Der Effektive Takt beschreibt den in der Praxis vorhandene Takt, der auch in der Modulbezeichnung wiederzufinden ist. Bei DDR2 Arbeitsspeicher findet sich in der Modulbezeichnung eine „2“ nach „PC“, da andernfalls nicht zwischen DDR und DDR2 unterschieden werden könnte.
DDR2 – Arbeitsspeicher ist momentan der Standard und in beinahe jedem Computer zu finden. Dennoch ist schon der Nachfolger DDR3 erhältlich, der jedoch noch nicht sehr weit verbreitet ist, da viele Endnutzer noch vor dem relativ hohen Preis zurückschrecken. Sicher ist jedoch, dass DDR3 DDR2 vollständig ablösen wird. Dennoch ist Vorsicht geboten, wenn man seinen Computer aufrüsten beziehungsweise einen neuen bauen möchte, da es schon CPU – Modelle gibt, die ausschließlich auf DDR3 setzen. Dies betrifft jedoch (noch) nur die High – End Klasse. Bei Intel wurden die Core 2 Prozessoren von der Core i7 Reihe abgelöst, die jedoch auch erst in naher Zukunft sich vollständig etabliert haben wird. Core i7 CPUS benötigen zwingend DDR3 Speicher, weshalb man mindestens auf den X58 Chipsatz setzen muss. Vorgänger wie Core 2 arbeiten mit DDR3 nur auf den Chipsätzen ab X38 zusammen. AMD wird in naher Zukunft den neuen Sockel AM3 veröffentlichen, der auch ausschließlich auf DDR3 setzt. Der jetzige Sockel AM2+ verträgt sowohl DDR2 als auch DDR3, wobei die einzige Entscheidung bei dem vorhandenen Prozessor liegt. Der im Januar vorgestellte Phenom 2 benötigt den Sockel AM2 und setzt nur auf DDR2, doch im Februar 2009 wurden weitere Phenom 2 Modelle veröffentlicht, die sowohl auf den Sockel AM2+ mit DDR2 Speicher als auch auf den Sockel AM3 mit DDR3 Speicher passen.
Nun stellt sich bei den meisten die Frage, was nun der Unterschied zwischen DDR2 und DDR3 ist. Der Speichertakt/Kerntakt ist nun ¼ so groß wie der I/O - / realer Takt. Folglich ist der Speichertakt/Kerntakt ⅛ so groß wie der Effektive Takt. Bei der Modulbezeichnung wird anstatt einer „2“ nun eine „3“ nach „PC“ geschrieben. Wieder soll ein Beispiel die neue Speicherart verdeutlichen. Man habe ein DDR3 – 1600 Modul:
§ Speichertakt / Kerntakt: 200 MHz
§ I/O - Takt / Realer Takt: 800 MHz
§ Effektiver Takt: 1600 MHz
§ Modulbezeichnung: PC3 + 1600 MHz 64 : 8 = PC3 - 12800
Beschäftigt man sich mit dem Arbeitsspeicher näher, so wird man schnell über viele andere Fremdwörter wie Latenzen, Timings, Command Rate etc. stolpern. Im folgenden Abschnitt möchte ich diese erklären und dabei einen Einblick schaffen wie nun der Arbeitsspeicher funktioniert und im Inneren aufgebaut ist. Wie ich schon weiter oben geschildert habe, ist der Arbeitsspeicher mit einem Schachbrett beziehungsweise mit einem Gitter zu vergleichen. Jedes Feld ist eindeutig durch zwei Koordinaten identifizierbar. Aus praktischen Gründen führt nicht zu jedem Feld eine Leiterbahn. Im Folgenden werde ich beschreiben wie Daten zum einen in den Arbeitsspeicher geschrieben und zum anderen dort wieder ausgelesen werden. Dieser Prozess ist zwar technisch gesehen sehr ähnlich dort gibt es einige Unterschiede, die zu beachten sind. Obwohl das Schachbrettmodell sehr anschaulich und leicht zu verstehen ist, werde ich nu zu der Realität wechseln. Jedes Bit wird mittels eines Transistors gespeichert, der entweder geöffnet oder geschlossen sein kann. Jeder Transistor verfügt über einen eigenen Kondensator, der dafür verantwortlich ist, dass der Transistor immer mit genug Strom versorgt wird und somit seine Information beibehält. Dies ist auch der Grund, warum nach dem Herunterfahren des Computers alles Daten aus dem Arbeitsspeicher augenblicklich verloren gehen.
Wie werden Daten in den Arbeitsspeicher geschrieben:
§ CPU sendet eine Aufforderung über den FSB zum Arbeitsspeicher. Dabei handelt es sich um einen elektrischen Impuls, der über eine sogenannte Adressleitung geschickt wird. Mittels diesem wird der genaue Ort der zu adressierenden Transistoren lokalisiert. Des Weiteren wird durch den Impuls festgelegt, wie viele Transistoren angesprochen werden sollen.
§ Die betroffenen Transistoren werden geschlossen.
§ Sobald ein Transistor geschlossen wurde, werden weitere elektrische Symbole durch sogenannte Datenleitungen geschickt.
§ Nach dem Aktivieren eines Transistors fließt logischerweise durch diesen Strom. Dabei wird ein Kondensator geladen. Dieser Vorgang muss unvorstellbar oft wiederholt werden, damit keine Informationen verloren gehen.
Wie werden Daten aus dem Arbeitsspeicher gelesen:
§ Wiederum wird ein elektrischer Impuls über die Adressleitungen geschickt, die wiederum Transistoren schließen.
§ Dort wo sich ein geladener Kondensator befindet, wird durch den nun geschlossenen Stromkreis eine Entladung hervorgerufen. Durch die Entladung sendet der Kondensator elektrische Impulse
§ Impulse werden vom Betriebssystem als einzelne Bits verstanden und interpretiert.
Dies ist die grobe Funktionsweise des Arbeitsspeichers. Nun sind jedoch noch einige Eigenschaften des Arbeitsspeichers zu beachten, die genau bei den beiden oben genannten Prozessen an Bedeutung gewinnen. Die sogenannten Latenzen beschreiben eine Wartezeit, die meist beim Umschalten von einem Vorgang zu einem anderen benötigt wird. Diese können im BIOS manuell eingestellt werden und spielen vor allem bei der Übertaktung eine Rolle, wenn man jeden Prozent Leitung aus seinem Computer herauskitzeln möchte. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass durch das Anpassen der Latenzen maximal 5 % mehr Leistung des Arbeitsspeichers zu erwarten ist. Bezogen auf das ganze System ist das sehr wenig. Daher sollte man lieber den effektiven Takt des Speichers erhöhen, um eine bessere Performance zu bekommen. Mittels CPU - Z können die Latenzen unter der Registerkarte „SPD“ ausgelesen werden.
Latenzarten:
§ CAS Latency (CL): beschreibt die Wartezeit, die zwischen der Adressierung des Speichers und dem Erhalt der Daten vergeht.
§ Ras to Cas Delay (tRCD): Diese Wartezeit beschreibt die Verzögerung beim Umschalten vom Spaltenzugriff auf Zeilenzugriff
§ RAS to Precharge (tRP) : Die Zeit, die zum Anlegen der Spannung an die
o RAS Precharge: Nicht zu jeder einzelnen Zelle führt eine Leiterbahn, die diese mit Strom versorgen könnte, weshalb die betroffene Zeile beim Zugriff zunächst mit einer Spannung vorgeladen wird (siehe „Daten in den Arbeitsspeicher schreiben“).
§ Active to Precharge (tRAS): Der Inhalt der angesprochenen Zelle wird wie beschrieben in einen Pufferspeicher verschoben und von dort ausgelesen. Die Zeit, die benötigt wird, um den verschobenen Inhalt wieder zurück in den Speicher zu schreiben wird so genannt.
Latenzen beschreiben immer eine Verzögerung im Arbeitsspeicher. Sie werden in Taktzyklen gemessen, dass heißt, dass beispielsweise eine Verzögerung 5 Takte benötigt. Möchte man die Verzögerung in Sekunden messen, dann wird der Begriff „Timing“ verwendet. Um auf das eben genannte Beispiel anzuspielen kann man sagen, dass eine Verzögerung 4 Nanosekunden benötigt.
Ein weiterer wichtiger Begriff ist die Command Rate, was auf Deutsch so viel wie „Befehlsrate“ heißt. Damit wird die Zeit beschrieben, wie lange es dauert ein komplettes Speichermodul anzusprechen. Die Command Rate kann konfiguriert werden. Je kleiner diese ist, desto schneller wiederum das System, doch ist auch hier wichtig zu wissen, dass keine großen Leistungssprünge zu erwarten sind.
Viele Arbeitsspeicher liegen nur im Doppelpack vor. Dies hat einen simplen und für den Nutzer leistungsbringenden Grund. Falls zwei identische Speichermodule vorliegen, können diese im sogenannten Dual – Channel Modus laufen beziehungsweise im Tripel – Channel Modus, wobei letzterer nur bei den neusten Mainboards in Frage kommt. Der Vorteil ist eine größere Datentransferrate, wodurch das ganze System beschleunigt wird. Beim Dual – Channel Modus wird die Bandbreite zwischen Speicherkontroller und dem Speicher erhöht. Der Speicherkontroller liegt in der Norhbridge und ist von dort direkt mit der CPU verbunden. Der Datenbus des Arbeitsspeichers ist 64 – Bit groß. Im Single - Channel Modus wird über diesen Bus ein Modul angesprochen und zwar mit dem aktuellen Takt des Arbeitsspeichers. Im Dual – Channel Modus hingegen werden bei gleicher Taktrate anstatt ein Modul gleich zwei angesprochen. Dies führt theoretisch eine doppelte Datenübertragung her, doch in der Praxis ist es meistens weniger. Dennoch ist der Effekt spürbar und auf jeden Fall zu empfehlen.
Hallo zusammen,
ich habe einfach nur für mich eine kurze Erklärun des Arbeitsspeichers geschrieben. Es ist jedoch so, dass ich mir in vielen Aspekten nicht sicher war und mich auf nicht seriöse Quellen verlassen musste. Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mal drüber schauen könntet und euch richtig austoben würdet. Kritisiert einfach alles, was euch komisch vorkommt, denn nur so kann ich mich verbessern. Wenn alles fertig ist, möchte ich diesen Artikel vll. ins Internet stellen, damit andere mehr über den Arbeitsspeicher erfahren.
Also, vor allem bei den Latenzen und den Taktarten war ich mir nicht sicher! Ich hoffe auf eure Hilfe!
Vielen Dank
lg, geforceeee
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Der Arbeitsspeicher
Der Arbeitsspeicher ist ein elementarer Bestandteil eines jeden Computers, da dort alle wichtigen Daten temporär gespeichert werden. In der Umgangssprache wird der Arbeitsspeicher oftmals als RAM bezeichnet, was so viel wie „Random Access Memory“ bedeutet. Die deutsche Übersetzung lautet „Speicher mit wahlfreiem Zugriff“. Streng genommen ist es nicht korrekt die Abkürzung direkt mit dem Arbeitsspeicher zu verbinden, da auch andere Speicherarten RAMs sind. Beispielsweise ist hier der VRAM der Grafikkarte zu nennen oder die im Drucker vorhandenen Speicher. Beim Arbeitsspeicher handelt es sich um einen flüchtigen Speicher, was bedeutet, dass im Gegensatz zu einer Festplatte alle Daten nach der Stromunterbrechung gelöscht werden. Warum dies so ist und welche Vorteile dies hat, werde ich im weiteren Verlauf dieses Textes erklären. Wie es die Natur des Computerwelt so will, gibt es natürlich Unmengen an verschiedenen Ram-Typen, doch für den „normalen“ Computer sind nur sehr wenige davon wirklich relevant. Einige sind für den Nutzer nur theoretische Speicherarten, was bedeutet, dass sie in der Praxis kaum oder nicht mehr eingesetzt werden. Folgende Liste soll einen kleinen Überblick über die verschiedenenTypen verschaffen.
§ DRAM = Dynamic Random Access Memory: Hierbei handelt es sich um die gängigste Form des Arbeitsspeicher und ist jedem Personal Computer zu finden. Das Dynamic hebt nochmals hervor, dass die Ladung von Zeit zu Zeit aufgefrischt werden muss, damit ein Datenverlust umgangen werden kann. Zirka alle Tausendstelsekunde muss die Ladung erneuert werden.
§ EDO RAM = Extended Data Out Random Access Memory: EDO – Speicher ist schneller als DRAM – Arbeitsspeicher, da er Daten senden kann, während er gleichzeitig Anweisungen erhält. Die Technik ist jedoch veraltet und spielt heute keine Rolle mehr.
§ VRAM = Video Random Access Memory: Dies ist der Speicher einer Grafikkarte. Sie besitzt zwei verschiedene Ausgänge, da zum Einen immer neue Daten in diesen Speicher geschrieben werden müssen und zum Anderen die Grafikkarte immer die Daten neuauslesen muss, um den Bildschirminhalt ständig zu erneuern.
§ SRAM = Static Random Access Memory: SRAM ist deutlich teurer als DRAM, da dieser nicht ständig eine Ladungsauffrischung benötigt, um seine Daten zu behalten. Ein Vorteil ist jin der Performance zu sehen, da diese Speicherart merkbar schneller ist.
§ SDRAM = Synchronus Dynamic Random Access Memory: Dieser Speicher ist eine Weiterentwicklung des DRAMs, um modernen Computersystem gerecht zu werden. Wie der Name schon andeutet arbeitet dieser Speicher synchron zu einer Taktfrequenz (WELCHER DENN NICHT?). Des Weiteren sind zwei Transistorbänke zusammen synchronisiert, um ebenfalls eine bessere Leistung zu erhalten. Während auf die eine Bank zugegriffen wird, kann die andere schon für den nächsten Zugriff vorbereitet werden.
Ich möchte nun nicht weiter auf die verschiedenen Speichertypen eingehen, da die wichtigsten genannt worden sind. Neben SIMM, DIMM, ECC gibt es noch einige mehr, doch ist es nicht von Bedeutung diese Arten zu kennen, um die grundsätzliche Funktionsweise des Arbeitsspeichers zu verstehen. Die wichtigsten Speicherarten sind DRAM, SDRAM und natürlich der DDR Speicher, auf den ich noch zurückkommen werde.
Der Arbeitsspeicher ist wie eine Tabelle aufgebaut und daher in Zeilen und Spalten unterteilt. Häufig wird diese Struktur mit einem Schachbrett verglichen, wobei jedes Feld ein Bit repräsentiert. Wie im Einzelnen auf ein solches Feld zugegriffen wird oder wie dort Daten hineingeschrieben werden, wird im weiteren Verlauf noch beschrieben. SRAMs gibt es in verschiedenen Modellen, die entweder einen Speichertakt von 66 MHz, 100 MHz oder 133 MHz besitzen. Nach der Etablierung von DDR spielt dieser Speichertyp im heutigen Computer keine Rolle mehr. Wer jedoch über einen älteren Computer verfügt, kann durchaus noch solchen Speicher vorfinden. Doch was ist nun der Unterschied zwischen all den genannten Typen und dem populären DDR? Diese Abkürzung steht für „Double Date Rate“ und besagt, dass pro Takt zwei Datenpakete zum Speichermodul gesandt werden, wodurch die Leistung und die Schnelligkeit des Systems deutlich ansteigen. Solche Module sind ebenfalls mit verschiedenen Takten erhältlich, nämlich 100 MHz, 133 MHz, 166 MHz oder 200 MHz. Diese Herzanzahl wird als Speichertakt/realer Takt bezeichnet und ist entsprechend der doppelten Datenrate zweimal so groß. Dadurch entstehen die Bezeichnungen DDR200, DDR166, DDR333 und DDR400, deren effektiver Takt doppelt so groß ist wie der Speichertakt/realer Takt. Nun ist jedoch noch eine wichtige Bezeichnung zu erwähnen, die sich auf die Modulbezeichnung bezieht, da im Handel häufig nicht Namengebungen wie „DDR200“ oder „DDR400“. An die Buchstaben „PC“ wird die Bandbreite im Megabyte pro Sekunde angegeben. Diese lässt sich wie folgt berechnen:
Effektiver Takt 64 Bit Pfadbreite : 8 Bit pro Byte
Es gibt leider ein ziemliches Chaos bezüglich der Taktbezeichnungen, welches ich versuche nun zu beheben. Zum besseren Verständnis möchte ich sowohl die verschiedenen Taktarten als auch die Modulbezeichnung an einem Beispiel demonstrieren.
Man habe ein DDR200 – Riegel:
§ Speichertakt / realer Takt / Kerntakt: 100 MHz
§ Effektive Taktfrequenz: 200 MHz
§ Modulbezeichnung: PC + 200 MHz 64 : 8 = PC1600
Der Nachfolger von DDR ist DDR2. Bei dieser Neuerung werden bei einem Read – Kommando gleich vier aufeinanderfolgende Adressen gelesen und verarbeitet und nicht nur zwei wie bei der älteren Version DDR. Der sogenannte Kern- und I/O - Takt sind bei DDR identisch, doch ist dies bei DDR2 nicht mehr der Fall, weshalb beide als eigene Komponente angesehen werden müssen. Der Speichertakt/Kerntakt läuft nur halb so schnell wie der I/O – Takt beziehungsweise ¼ so schnell wie der effektive Takt. Trotz dieser Tatsache kann eine höhere Leistung erreicht werden, da 4 Bits anstatt 2 übertragen werden. Zum besseren Verständnis möchte ich dies an einem Beispiel erläutern. Man nehme ein DDR2-800 Modul.
§ Speichertakt / Kerntakt: 200 MHz
§ I/O - Takt / Realer Takt: 400 MHz
§ Effektiver Takt: 800 MHz
§ Modulbezeichnung: PC2 + 800 MHz 64 : 8 = PC2 - 6400
Der Begriff „Realer Takt“ beschreibt bei DDRx Arbeitsspeicher immer die Hälfte des effektiven Taktes. Grund dafür ist die doppelte Datenrate. Der Speichertakt ist gleich dem Kerntakt. Der Effektive Takt beschreibt den in der Praxis vorhandene Takt, der auch in der Modulbezeichnung wiederzufinden ist. Bei DDR2 Arbeitsspeicher findet sich in der Modulbezeichnung eine „2“ nach „PC“, da andernfalls nicht zwischen DDR und DDR2 unterschieden werden könnte.
DDR2 – Arbeitsspeicher ist momentan der Standard und in beinahe jedem Computer zu finden. Dennoch ist schon der Nachfolger DDR3 erhältlich, der jedoch noch nicht sehr weit verbreitet ist, da viele Endnutzer noch vor dem relativ hohen Preis zurückschrecken. Sicher ist jedoch, dass DDR3 DDR2 vollständig ablösen wird. Dennoch ist Vorsicht geboten, wenn man seinen Computer aufrüsten beziehungsweise einen neuen bauen möchte, da es schon CPU – Modelle gibt, die ausschließlich auf DDR3 setzen. Dies betrifft jedoch (noch) nur die High – End Klasse. Bei Intel wurden die Core 2 Prozessoren von der Core i7 Reihe abgelöst, die jedoch auch erst in naher Zukunft sich vollständig etabliert haben wird. Core i7 CPUS benötigen zwingend DDR3 Speicher, weshalb man mindestens auf den X58 Chipsatz setzen muss. Vorgänger wie Core 2 arbeiten mit DDR3 nur auf den Chipsätzen ab X38 zusammen. AMD wird in naher Zukunft den neuen Sockel AM3 veröffentlichen, der auch ausschließlich auf DDR3 setzt. Der jetzige Sockel AM2+ verträgt sowohl DDR2 als auch DDR3, wobei die einzige Entscheidung bei dem vorhandenen Prozessor liegt. Der im Januar vorgestellte Phenom 2 benötigt den Sockel AM2 und setzt nur auf DDR2, doch im Februar 2009 wurden weitere Phenom 2 Modelle veröffentlicht, die sowohl auf den Sockel AM2+ mit DDR2 Speicher als auch auf den Sockel AM3 mit DDR3 Speicher passen.
Nun stellt sich bei den meisten die Frage, was nun der Unterschied zwischen DDR2 und DDR3 ist. Der Speichertakt/Kerntakt ist nun ¼ so groß wie der I/O - / realer Takt. Folglich ist der Speichertakt/Kerntakt ⅛ so groß wie der Effektive Takt. Bei der Modulbezeichnung wird anstatt einer „2“ nun eine „3“ nach „PC“ geschrieben. Wieder soll ein Beispiel die neue Speicherart verdeutlichen. Man habe ein DDR3 – 1600 Modul:
§ Speichertakt / Kerntakt: 200 MHz
§ I/O - Takt / Realer Takt: 800 MHz
§ Effektiver Takt: 1600 MHz
§ Modulbezeichnung: PC3 + 1600 MHz 64 : 8 = PC3 - 12800
Beschäftigt man sich mit dem Arbeitsspeicher näher, so wird man schnell über viele andere Fremdwörter wie Latenzen, Timings, Command Rate etc. stolpern. Im folgenden Abschnitt möchte ich diese erklären und dabei einen Einblick schaffen wie nun der Arbeitsspeicher funktioniert und im Inneren aufgebaut ist. Wie ich schon weiter oben geschildert habe, ist der Arbeitsspeicher mit einem Schachbrett beziehungsweise mit einem Gitter zu vergleichen. Jedes Feld ist eindeutig durch zwei Koordinaten identifizierbar. Aus praktischen Gründen führt nicht zu jedem Feld eine Leiterbahn. Im Folgenden werde ich beschreiben wie Daten zum einen in den Arbeitsspeicher geschrieben und zum anderen dort wieder ausgelesen werden. Dieser Prozess ist zwar technisch gesehen sehr ähnlich dort gibt es einige Unterschiede, die zu beachten sind. Obwohl das Schachbrettmodell sehr anschaulich und leicht zu verstehen ist, werde ich nu zu der Realität wechseln. Jedes Bit wird mittels eines Transistors gespeichert, der entweder geöffnet oder geschlossen sein kann. Jeder Transistor verfügt über einen eigenen Kondensator, der dafür verantwortlich ist, dass der Transistor immer mit genug Strom versorgt wird und somit seine Information beibehält. Dies ist auch der Grund, warum nach dem Herunterfahren des Computers alles Daten aus dem Arbeitsspeicher augenblicklich verloren gehen.
Wie werden Daten in den Arbeitsspeicher geschrieben:
§ CPU sendet eine Aufforderung über den FSB zum Arbeitsspeicher. Dabei handelt es sich um einen elektrischen Impuls, der über eine sogenannte Adressleitung geschickt wird. Mittels diesem wird der genaue Ort der zu adressierenden Transistoren lokalisiert. Des Weiteren wird durch den Impuls festgelegt, wie viele Transistoren angesprochen werden sollen.
§ Die betroffenen Transistoren werden geschlossen.
§ Sobald ein Transistor geschlossen wurde, werden weitere elektrische Symbole durch sogenannte Datenleitungen geschickt.
§ Nach dem Aktivieren eines Transistors fließt logischerweise durch diesen Strom. Dabei wird ein Kondensator geladen. Dieser Vorgang muss unvorstellbar oft wiederholt werden, damit keine Informationen verloren gehen.
Wie werden Daten aus dem Arbeitsspeicher gelesen:
§ Wiederum wird ein elektrischer Impuls über die Adressleitungen geschickt, die wiederum Transistoren schließen.
§ Dort wo sich ein geladener Kondensator befindet, wird durch den nun geschlossenen Stromkreis eine Entladung hervorgerufen. Durch die Entladung sendet der Kondensator elektrische Impulse
§ Impulse werden vom Betriebssystem als einzelne Bits verstanden und interpretiert.
Dies ist die grobe Funktionsweise des Arbeitsspeichers. Nun sind jedoch noch einige Eigenschaften des Arbeitsspeichers zu beachten, die genau bei den beiden oben genannten Prozessen an Bedeutung gewinnen. Die sogenannten Latenzen beschreiben eine Wartezeit, die meist beim Umschalten von einem Vorgang zu einem anderen benötigt wird. Diese können im BIOS manuell eingestellt werden und spielen vor allem bei der Übertaktung eine Rolle, wenn man jeden Prozent Leitung aus seinem Computer herauskitzeln möchte. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass durch das Anpassen der Latenzen maximal 5 % mehr Leistung des Arbeitsspeichers zu erwarten ist. Bezogen auf das ganze System ist das sehr wenig. Daher sollte man lieber den effektiven Takt des Speichers erhöhen, um eine bessere Performance zu bekommen. Mittels CPU - Z können die Latenzen unter der Registerkarte „SPD“ ausgelesen werden.
Latenzarten:
§ CAS Latency (CL): beschreibt die Wartezeit, die zwischen der Adressierung des Speichers und dem Erhalt der Daten vergeht.
§ Ras to Cas Delay (tRCD): Diese Wartezeit beschreibt die Verzögerung beim Umschalten vom Spaltenzugriff auf Zeilenzugriff
§ RAS to Precharge (tRP) : Die Zeit, die zum Anlegen der Spannung an die
o RAS Precharge: Nicht zu jeder einzelnen Zelle führt eine Leiterbahn, die diese mit Strom versorgen könnte, weshalb die betroffene Zeile beim Zugriff zunächst mit einer Spannung vorgeladen wird (siehe „Daten in den Arbeitsspeicher schreiben“).
§ Active to Precharge (tRAS): Der Inhalt der angesprochenen Zelle wird wie beschrieben in einen Pufferspeicher verschoben und von dort ausgelesen. Die Zeit, die benötigt wird, um den verschobenen Inhalt wieder zurück in den Speicher zu schreiben wird so genannt.
Latenzen beschreiben immer eine Verzögerung im Arbeitsspeicher. Sie werden in Taktzyklen gemessen, dass heißt, dass beispielsweise eine Verzögerung 5 Takte benötigt. Möchte man die Verzögerung in Sekunden messen, dann wird der Begriff „Timing“ verwendet. Um auf das eben genannte Beispiel anzuspielen kann man sagen, dass eine Verzögerung 4 Nanosekunden benötigt.
Ein weiterer wichtiger Begriff ist die Command Rate, was auf Deutsch so viel wie „Befehlsrate“ heißt. Damit wird die Zeit beschrieben, wie lange es dauert ein komplettes Speichermodul anzusprechen. Die Command Rate kann konfiguriert werden. Je kleiner diese ist, desto schneller wiederum das System, doch ist auch hier wichtig zu wissen, dass keine großen Leistungssprünge zu erwarten sind.
Viele Arbeitsspeicher liegen nur im Doppelpack vor. Dies hat einen simplen und für den Nutzer leistungsbringenden Grund. Falls zwei identische Speichermodule vorliegen, können diese im sogenannten Dual – Channel Modus laufen beziehungsweise im Tripel – Channel Modus, wobei letzterer nur bei den neusten Mainboards in Frage kommt. Der Vorteil ist eine größere Datentransferrate, wodurch das ganze System beschleunigt wird. Beim Dual – Channel Modus wird die Bandbreite zwischen Speicherkontroller und dem Speicher erhöht. Der Speicherkontroller liegt in der Norhbridge und ist von dort direkt mit der CPU verbunden. Der Datenbus des Arbeitsspeichers ist 64 – Bit groß. Im Single - Channel Modus wird über diesen Bus ein Modul angesprochen und zwar mit dem aktuellen Takt des Arbeitsspeichers. Im Dual – Channel Modus hingegen werden bei gleicher Taktrate anstatt ein Modul gleich zwei angesprochen. Dies führt theoretisch eine doppelte Datenübertragung her, doch in der Praxis ist es meistens weniger. Dennoch ist der Effekt spürbar und auf jeden Fall zu empfehlen.
