Der Arbeitspeicher

Der Speicher des Rechners dient dazu, Daten und Befehle des Programmcodes abzulegen, so daß der Prozessor auf diese zugreifen kann. Sie werden im Speicher binär dargestellt, das heißt als Zahlen des Dualsystems. Diese Zahlenwerte befinden sich in Speicherzellen, die jeweils über eine eigene Adresse angesprochen werden können.

In der Regel ist beim Speicher die kleinste adressierbare Speicherzelle ein Byte. Für große Zahlenwerte reicht ein Byte nicht aus. Man verwendet dann ein Doppelbyte (zwei aufeinanderfolgende Bytes), oft als Wort bezeichnet, und ein Doppelwort (vier aufeinanderfolgende Bytes), auch als Langwort bezeichnet.

Die Größe des Speichers, den ein Rechner hat, oder bis zu der er maximal ausgebaut werden kann, ist ein wichtiges Leistungsmerkmal. Die Speichergröße wird meist in Megabyte (MByte, MB) angegeben.

Die Vorsilbe ,,Kilo-`` bedeutet im Computerbereich $2^{10} = 1024$, ,,Mega-`` entsprechend $1024\cdot 1024 = 1.048.576$, und ,,Giga-`` entspricht $1024^3 \approx 1,074\cdot 10^9$ .

Die maximale Speichergröße, die der Prozessor verwalten kann, wie auch die Größe des eingebauten Arbeitsspeichers, sind stets Zweierpotenzen. So sind beispielsweise $2^{16} = 65.536 = 64$ kB oder $2^{24} = 16.777.216 = 16$ MB. Die Adressen des Speichers werden von Null bis zum größtmöglichen Wert durchnumeriert (vgl. dazu den Datentyp NATURAL in Kap. 5). Der größtmögliche Adreßwert bestimmt wesentlich die Breite des Adreßbusses, der Adreßregister und des Befehlszählers.

Der Zugriff auf die Befehle und Daten erfolgt über die Adresse, an der der entsprechende Zahlenwert für den Befehl oder für das Datum im Speicher steht. Im Prinzip ist jede Speicherzelle gleichschnell zugreifbar, der Speicher verfügt über wahlfreien Zugriff (engl. RAM -- random access memory).

Auf der Grundplatine befindet sich der Hauptspeicher in Form von Speicherbausteinen (Speichermodule). Es gibt zwei Arten von RAM-Bausteinen, statisches RAM, das die in ihm abgespeicherte Information behält, solange die Versorgungsspannung anliegt, und dynamisches RAM, in dem zusätzlich die abgespeicherte Information immer wieder in kurzen Abständen elektrisch aufgefrischt (engl. refresh) werden muß. Nach Ausschalten der Versorgungsspannung geht in beiden RAM-Typen die Information verloren. Wegen des niedrigeren Preises wird dynamisches RAM häufiger eingesetzt als statisches RAM. Die Zugriffszeiten auf den Arbeitsspeicher liegen mittlerweile im Bereich von wenigen Nanosekunden.

Die hohe Integration von Schaltkreisen auf den Speicherchips ermöglicht heute Bausteine mit großen Speichermengen. Der Hauptspeicher auf dem Board läßt sich heutzutage in Gigabytebereiche ausbauen.

Für Spezialzwecke (z.B. beim Starten des Rechners) wird ein Speicher benötigt, der ein Programm und Daten in unveränderbarer Form enthält. Ein solcher Festwertspeicher wird meist als ROM (engl. read-only memory, Nur-Lese-Speicher) bezeichnet.