Was ist RAM? - Ein kompletter Leitfaden zum Random Access Memory

Alle modernen digitalen Geräte wie PCs, Laptops, Mobiltelefone, etc. führen drei grundlegende Operationen aus: Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Zu diesem Zweck benötigt jeder Computer einen Speicher, um Daten und Informationen vor und nach der Verarbeitung zu speichern. Dies ist der Ort, an dem der RAM (Random-Access Memory) zum Einsatz kommt.

Es gibt noch einen weiteren sehr geheimen Grund für die Verwendung von RAM. Die CPU arbeitet mit einer sehr hohen Frequenz von 3,2 bis 5,5 GHz, während die Speichergeräte wie HDD (Hard Disk Drive) und USB Flash Drives mit einer niedrigeren Frequenz arbeiten. Wenn die CPU versucht, mit diesen Geräten zu kommunizieren, werden die Geräte durchbrennen. Aus diesem Grund wird ein zwischengeschaltetes Gerät, der Arbeitsspeicher, als Datenübertragungs- und Kommunikationsmedium verwendet.

1. Was ist RAM?

RAM steht für Random-Access Memory und ist der Hauptspeicher in Computern, Laptops, Mobiltelefonen, etc. Dabei handelt es sich um einen flüchtigen Speicher, der nicht nur die Daten und Programmanweisungen vor und nach den Verarbeitungs- und E/A-Operationen speichert, sondern auch ein Kommunikationsmedium zwischen dem Prozessor und anderen Geräten ist.

Der Begriff flüchtig bedeutet, dass der Inhalt eines RAMs gelöscht wird, sobald die Batterie oder die Stromversorgung abgeschaltet wird. Sie fragen sich vielleicht, was mit Random-Access gemeint ist? Es bedeutet einfach, dass Geräte auf jeden Teil des RAM zugreifen können, in dem Daten oder Befehle gespeichert sind, indem sie die Adresse verwenden, anstatt von Anfang an zu lesen, wie bei den sequenziellen Speichergeräten. Üblicherweise werden flüchtige RAMs als DRAMS (Dynamic Random-Access Memory) bezeichnet.

2. Was ist der Zweck von RAM

Es gibt mehrere Gründe, die den Arbeitsspeicher zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Computern machen. Einer der Hauptzwecke des RAM ist die Speicherung temporärer Dateien, die die Ausführung verschiedener Anwendungen und Programme unterstützen. Hier werden wir einige der Hauptfunktionen des RAM besprechen.

Laden des Betriebssystems

Wenn Sie Ihren Laptop, PC, Ihr Mobiltelefon oder ein anderes Gerät starten, wird zunächst das Betriebssystem in den Arbeitsspeicher geladen, damit wir das Gerät über eine grafische Benutzeroberfläche verwenden können. Mit Betriebssystem meinen wir Windows, macOS, Android und iOS.

Im RAM befinden sich also die meisten Funktionen, Dienste und Anwendungen (Apps) des Betriebssystems, die ständig benötigt werden. Das Betriebssystem verlässt den Arbeitsspeicher nur, wenn das Gerät heruntergefahren wird. Aber bei Mobiltelefonen und Servern, die ständig laufen, bleibt das Betriebssystem immer im RAM.

Kommunikationskanal zwischen Prozessor und anderen Geräten

Nach einiger Zeit haben sich neue Prozessoren entwickelt, die den Markt seit Jahrzehnten beherrschen. Die Frequenz der Prozessoren steigt mit ihrer Generation. Der schnellste Prozessor der 12. Generation, der Core i9-12900KS, kann beispielsweise mit 5,5 GHz oder im Turbo-Modus sogar mit noch mehr Hertz laufen.

Die Prozessoren mit höheren Frequenzen können nicht mit den an dasselbe Gerät angeschlossenen Geräten mit niedrigeren Frequenzen kommunizieren. Infolgedessen werden die Geräte durchbrennen. Hier findet der RAM Einsatz und fungiert als Kommunikationsmedium.

Ein obligatorischer Teil der Datenverarbeitung

Alle Arten von Computern und die meisten digitalen Geräte sind in der Lage, Eingaben von Benutzern entgegenzunehmen, sie zu verarbeiten und uns das Ergebnis oder die Informationen zu liefern. Dieser Vorgang wird auch als "Datenverarbeitung" bezeichnet. Im RAM werden nicht nur die Daten gespeichert, damit die CPU (Central Processing Unit) sie verarbeiten kann, sondern auch die Ergebnisse, damit wir sie speichern können.

Wenn Sie z.B. mit einer Taschenrechner-App zwei Zahlen 23 und 7 addieren möchten, werden diese Zahlen zunächst mit Hilfe von Variablen in Ihrem RAM gespeichert. Danach addiert die ALU (Arithmetic and Logic Unit) in der CPU diese Zahlen. Am Ende wird das Ergebnis im RAM gespeichert, so dass wir es auf unserem Bildschirm sehen, auf unserer SSD speichern und mit unserem Drucker ausdrucken können.

Speichern von E/A-Anfragen und Ergebnissen

RAMs sind die Speichermodule, die Eingabe-/Ausgabeanfragen und die Ausgabeergebnisse speichern. Wenn Sie zum Beispiel ein Videospiel spielen, geben Sie ständig Eingaben über Ihren Controller, Ihre Maus, Ihre Tastatur, etc. ein. Diese Eingaben werden im RAM gespeichert, so dass der Prozessor sie verstehen und entsprechend handeln kann. Die Antworten auf diese Eingaben werden ebenfalls im RAM gespeichert, damit sie

Programmbefehle und Interrupt-Anforderungen halten

Ein Programm ist definiert als eine Reihe von Anweisungen, die entweder zu einer Systemsoftware oder einer Anwendungssoftware (AKA App) gehören können. Auf diese Weise können unsere Computer schneller arbeiten, ohne dass der Prozessor bei jeder Anfrage gestört wird.

Wenn Sie z.B. eine Textverarbeitungssoftware öffnen, wird ihr eine bestimmte Menge an RAM zugewiesen. Die Programmanweisungen, die für die Überprüfung von Rechtschreib- und Grammatikfehlern zuständig sind, werden ebenfalls in den RAM geladen. Ebenso werden fast alle Arten von Unterbrechungen im RAM gehalten, z.B. der Neustart eines PCs oder Laptops.

Gleichzeitiges Ausführen von Apps

Ältere Computer waren nicht so schnell wie moderne Computer. Das ist nicht nur ein Verdienst der Betriebssysteme und ihrer Scheduling-Techniken, sondern auch der RAMs. Heutzutage können Computer mehrere RAMs mit höherer Kapazität installieren und jeder RAM kann mehrere Anwendungen gleichzeitig aufnehmen. Dann wird die Ausführung dieser Anwendungen in einer bestimmten Reihenfolge geplant, damit wir die gesamte Software ausführen können.

Wenn z.B. ein Video-Editor mit der Bearbeitung eines sehr hochwertigen Videos beauftragt wird, arbeitet er gleichzeitig mit mehreren Anwendungen wie Video-Editor, Bildbetrachter, Software zur Überwachung der Grafikkarte, etc. Und gleichzeitig kann ein Webbrowser zusammen mit einer Online-Speicher- und Synchronisierungsanwendung geöffnet sein.

3. Wie funktioniert der RAM?

Es gibt zwei Arten von RAMs: DRAM (Dynamic Random-Access Memory) und SRAM (Static Random-Access Memory). Die meisten RAMs, die in unseren PCs und Laptops vorhanden sind, sind DRAMs. Daher werden wir hier die Funktionsweise von DRAM in einer sehr einfachen und verständlichen Sprache erläutern, so dass Sie Ihre Konzepte über RAMs verstehen können:

Bevor Sie die Funktionsweise eines RAMs verstehen, müssen Sie ein sehr wichtiges elektronisches Bauteil, den Kondensator, kennen. Der Kondensator ist der Grundbaustein von DRAMs. Eigentlich ist der Kondensator eine passive Komponente, die elektrische Ladung in Form eines elektrischen Feldes speichern kann.

Der in digitalen Schaltungen verwendete RAM-Kondensator hat zwei Anschlüsse, einen positiven und einen negativen. Über diese Terminals kann ein Kondensator entweder geladen oder entladen werden. Computer können nur die Binärsprache auf einem sehr niedrigen Niveau verstehen. Ein geladener Kondensator steht also für eine logische 1 und ein entladener Kondensator für eine logische 0. Aus diesem Grund werden diese Kondensatoren auch als Speicherzellen bezeichnet, da sie digitale Daten speichern.

Inzwischen bestehen die RAMs aus Millionen von Kondensatoren und den Schaltungsmechanismen zum Laden und Entladen dieser Kondensatoren. Vielleicht haben Sie Ihren Computer oder Laptop schon oft aktualisiert, aber wissen Sie, dass Sie damit auch die Kondensatoren aufladen, die ihr elektrisches Feld langsam verloren haben? Ja, das ist ein Nachteil von RAMs, aber keine Sorge, es gibt Schaltkreise in Ihrem Computer, die die RAMs automatisch aktualisieren.

Es gibt Adress-, Daten- und Steuerbusse, die mit dem RAM und allen anderen Komponenten wie CPU, SSD, Tastatur, Maus, etc. verbunden sind. Über diese Busse gelangen Daten und Befehle vom RAM zu diesen Geräten und umgekehrt. Die RAMs verfügen über die Adresse jedes Blocks zum Speichern von Daten und über diese Adresse können die Daten und Anweisungen direkt gespeichert und abgerufen werden. Aus diesem Grund werden RAMs auch Random-Access Memory genannt.

Wenn wir zwei Zahlen 7 und 3 mit einer Taschenrechner-App auf unserem Computer addieren müssen, geben wir sie zunächst über die Tastatur ein. Da die binären Werte von 7 und 3 00000111 und 00000011 sind, werden die entsprechenden Kondensatoren auf diese Weise geladen und entladen. Danach berechnet die CPU das Ergebnis, das 10 oder 00001010 lautet und sendet es zurück in den RAM, damit wir es mit unserer Taschenrechner-App sehen können.

4. Verschiedene Arten von RAM: DRAM vs. SRAM

Es gibt zwei Haupttypen von RAM, die im Folgenden erläutert werden:

Was ist DRAM?

DRAM ist eine preiswerte und beliebte Form von RAM. DRAM steht für Dynamic Random-Access Memory. Die Grundbausteine eines DRAMs sind Kondensatoren. Diese Kondensatoren werden als Speicherzellen verwendet, indem sie geladen und entladen werden. Zu diesem Zweck werden in der Regel Transistoren mit den Kondensatoren verbunden.

DRAMs sind flüchtig, d.h. diese RAMs verlieren ihren Inhalt, wenn das Gerät ausgeschaltet wird. Eigentlich sind Kondensatoren elektronische Bauteile mit zwei Anschlüssen, die ein elektrisches Potential in Form eines elektrischen Feldes halten können. Ein geladener Kondensator steht für eine logische 1, ein entladener Kondensator für eine logische 0. Auf diese Weise speichert ein DRAM die Anweisungen der Binärsprache auf einer sehr niedrigen Ebene.

DRAM wird als dynamisch bezeichnet, weil die Verwendung von Kondensatoren als Speicherzellen den Fehler hat, dass sie sich im Laufe der Zeit entladen. Um den Inhalt eines DRAMs zu speichern, werden diese Kondensatoren immer wieder aufgeladen. Dieses Phänomen macht diese Art von RAM zu einem dynamischen oder aktiven RAM. Wenn Sie Ihren Computer nicht aktualisieren, gibt es Aktualisierungsschaltungen, die diese Aufgabe automatisch für Sie übernehmen.

Vor- und Nachteile von DRAM

Was ist SRAM?

SRAM steht für Static Random-Access Memory (statischer Arbeitsspeicher mit wahlfreiem Zugriff), eine weitere beliebte, aber teure Art von RAM. Die grundlegenden Bausteine eines SRAMs werden Latches oder Flip Flops genannt. Diese Latches bestehen aus logischen Gates, die binäre Daten speichern können. Jedes Latch kann entweder eine logische 0 oder 1 speichern.

SRAM ist ebenfalls ein flüchtiger Speicher, da er seinen Inhalt verliert, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Diese RAMs werden als statisch bezeichnet, weil die Basisspeicherzellen von SRAM nicht wie bei DRAMs wiederholt aufgeladen werden müssen. Die Herstellungskosten von SRAMs sind höher als die von DRAMs und das gilt auch für ihre Leistung.

5. Wie viel RAM brauche ich?

Der Bedarf an Arbeitsspeicher für einen Computer, ein Laptop oder ein Mobiltelefon ändert sich von Benutzer zu Benutzer. Ein Benutzer, der einfache Aufgaben wie das Erstellen von Präsentationen, Lesen und Schreiben, das Ansehen von Filmen, etc. erledigt, benötigt nicht mehr als 4 GB RAM. Aber es gibt extreme Benutzer, die je nach Verwendung mehr RAM benötigen:

RAM für Gamer und Streamer

Diejenigen, die Videospiele spielen und live streamen, benötigen nicht nur eine schnellere Internetverbindung, sondern auch einen höheren Arbeitsspeicher für reibungsloses Spielen und Streaming. Minecraft-Spieler sollten über mehr als 4 GB RAM verfügen, GTA-V-Spieler benötigen mindestens 16 GB RAM und PUBG-Spieler sollten mehr als 8 GB RAM installieren. Im Durchschnitt reichen 10 bis 12 GB RAM aus, um alle aktuellen Spiele zu spielen.

RAM für 3D-Künstler und Renderer

Die meisten 3D-Künstler verwenden Blender und Maya 3D für das Rendering ihrer Kunstwerke. Software wie diese benötigt mindestens 8 GB RAM, aber es wird empfohlen, 2 bis 4 GB mehr zu installieren, da auch das Betriebssystem und temporäre Ergebnisse im RAM gespeichert werden. Der Rest ist für die VRAMs, die auf den Grafikkarten mit GPUs vorhanden sind, übrig.

RAM für Video-Editoren und Renderer

Filmeditoren, vor allem diejenigen, die 3D-Charaktere und -Szenen mit Videos zusammenfügen, benötigen einen Arbeitsspeicher von 16 bis 32 GB. Das hängt von der Software und der Grafikkarte ab, die sie verwenden. Und es hängt auch davon ab, ob sie mehrere Monitore haben, auf denen mehrere Anwendungen geöffnet sind. Für kleine Unternehmen sind 32 GB RAM ausreichend.

RAM für Spieleentwickler

Die Unity und Unreal Engine sind die besten 3D-Spieleentwicklungs-Engines, aber es gibt auch eine Fülle anderer Software dieser Art. Für Entwickler von 2D-Spielen sind 8 GB RAM ausreichend, aber bei der Entwicklung von 3D-Spielen kommt es auf das Spiel selbst an. Wenn das Spiel Low-Poly ist, reichen 8 GB RAM aus. Wenn das Spiel von mittlerer Qualität ist, eine Mischung aus niedrigen Polygonen und hochwertigen Texturen, dann sind 12 GB RAM ausreichend. Für die Entwicklung realistischer Spiele sind mindestens 16 GB RAM erforderlich.

6. Was ist der Unterschied zwischen RAM, ROM und allgemeinem Speicher?

Alle drei sind normalerweise in Computern, Laptops, Mobiltelefonen und anderen intelligenten Geräten installiert:

RAM

RAM (Random-Access Memory) ist ein flüchtiger Speicher, dessen Inhalt automatisch gelöscht wird, wenn das Gerät, in dem er installiert ist, heruntergefahren wird. Der RAM enthält Daten und Programmanweisungen für die CPU (Central Processing Unit), mit denen sie Verarbeitungsvorgänge durchführen kann. Er speichert auch die Ergebnisse dieser Operationen, aber all das ist nur vorübergehend und wird gelöscht, nachdem die Arbeit erledigt ist.

Vor- und Nachteile von RAM

ROM

ROM (Read Only Memory) ist eine Art von Speicher, dessen Inhalt nur angezeigt oder gelesen werden kann, wie z.B. CD-ROM (Compact Disc ROM). Es gibt aber auch ROM-Typen, die es Ihnen ermöglichen, ihre vorherigen Inhalte zu löschen und neue zu schreiben, wie z.B. EEPROM. ROMs sind nichtflüchtige Speicher, d.h. die Daten und Programme werden dauerhaft in ihnen gespeichert, auch wenn die ROMs nicht an eine Stromquelle angeschlossen sind. Erfahren Sie mehr darüber, was ROM ist.

Allgemeiner Speicher

Der Speicher wird auf fast allen Arten von Geräten installiert, um die Daten dauerhaft zu speichern. Diese Eigenschaft der Speicherung wird auch als Nichtflüchtigkeit bezeichnet. Zu den bekanntesten Speichergeräten gehören HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), M2-Module, USB-Flash-Laufwerke, etc.

RAM-Markt und Trends

Von Computerherstellern bis hin zu Herstellern von Mobiltelefonen stellen die meisten Unternehmen ihre eigenen RAM-Chips her, um die externen Kosten zu senken. Diese Unternehmen sind über den ganzen Globus verteilt, um den Endverbrauchern ihre Dienste anzubieten. Es gibt eine Liste von Herstellern, die RAMs entwickeln. Wir bieten Ihnen nur die besten Hersteller an:

Es geht jedoch nicht um das Unternehmen, dessen RAM Ihren Computer schneller macht, sondern um den gesamten installierten RAM. Mehr RAMs bedeuten ein schnelleres Gerät und weniger RAMs bedeuten eine langsamere Hardware.

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Fazit

Dieser Artikel ist ein sehr einfacher und anschaulicher Leitfaden über RAMs in unseren Computern, Mobiltelefonen, Laptops, etc. Wir haben für Sie den Begriff RAM mit verschiedenen wesentlichen Perspektiven definiert. Dieser Leitfaden enthält auch die grundlegenden Bausteine und die Funktionsweise von RAMs.

Neben den Funktionen und der Bedeutung des Arbeitsspeichers erfahren Sie auch etwas über die beiden Arten von Arbeitsspeichern - DRAM und SRAM. Sie werden nicht nur die Vor- und Nachteile von RAM und seinen Typen kennenlernen, sondern auch die Tatsache, wie viel RAM Sie in Ihren Computer oder Laptop einbauen sollten. Sie erhalten eine Liste der wichtigsten Hersteller von Arbeitsspeichern mit den häufigsten Fragen zu Random-Access Memory.