Arbeitsspeicher (RAM)

Der Arbeitsspeicher (RAM), oder auch Random Access Memory, ist ein Computerbauteil, was essentiell für die Leistungsfähigkeit des Computers ist. Der RAM ermöglicht es dem Prozessor, aktiv benötigte und benutzte Daten an einem schnellen Speicherort zwischen zu speichern.

Was ist der Arbeitsspeicher (RAM) und welche Aufgabe hat er?

Der Arbeitsspeicher, kurz RAM (Random Access Memory), ist das Gedächtnis des Computers und für die vorübergehende Speicherung von Daten zuständig, während Programme ausgeführt werden.

Ganz im Gegensatz zu langfristigen Speichermedien wie Festplatten oder SSDs, ermöglicht der RAM den schnellen Zugriff auf Daten, unabhängig vom tatsächlichen Speicherort. Dies macht ihn zu einem essenziellen Bestandteil für die Leistungsfähigkeit des Computers. Arbeitsspeicher (RAM) ist ein flüchtiger Speicher. Das bedeutet, dass die gespeicherten Informationen verloren gehen, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird.

Die Kapazität des RAM ist begrenzt und wenn der verfügbare Speicherplatz erschöpft ist und nicht mehr für die laufenden Prozesse zur Verfügung steht kann dies zu einer Verlangsamung des Systems führen. Moderne Betriebssysteme nutzen Techniken, wie beispielsweise das Paging, um den Mangel an Speicher durch Auslagerung auf sekundäre Speicher zu kompensieren.

Paging

Paging ist eine Technik zur Speicherverwaltung, bei welcher das Betriebssystem weniger genutzte Daten aus dem Arbeitsspeicher (RAM) in eine Auslagerungsdatei auf der Festplatte oder SSD verschiebt. So können mehr Anwendungen gleichzeitig betrieben werden als der physische RAM normalerweise zulässt. Zu häufige Zugriffe auf die Auslagerungsdatei können die Systemleistung aber dennoch beeinträchtigen, da die Festplattenzugriffe langsamer als die RAM-Zugriffe sind.

Wie viel Arbeitsspeicher (RAM) benötige ich?

Wie viel RAM dem Computer zur Verfügung steht beeinflusst, wie effizient Aufgaben bewältigt und Programme ausgeführt werden können.

• Für die alltägliche Computernutzung, wie das Surfen im Internet, Office-Anwendungen oder leichten Multitasking-Aufgaben, reichen 4 bis 8 Gigabyte (GB) aus. Microsoft selbst empfiehlt in den Systemanforderungen für Windows 11 ein Minimum an 4 GB.
• Aufgrund zunehmender Anforderungen moderner Software und Betriebssysteme eine Aufrüstung auf mindestens 8 bis sogar 16 GB für eine bessere zukunftssichere Leistung zu empfehlen. Für anspruchsvollere Anwendungen wie professionelle Videobearbeitung, Grafikdesign, umfangreiche Datenanalysen oder das Spielen aktueller Videospiele, wird inzwischen ein Minimum von 16 GB RAM empfohlen.
• Nutzer, die häufig mit sehr speicherintensiven Programmen arbeiten oder für Gaming auf höchsten Einstellungen optimieren möchten, sollten sogar 32 GB RAM oder mehr in Betracht ziehen.

RAM-Module sind in verschiedenen Größen erhältlich. Für die beste Systemleistung empfiehlt sich aber eine Installation von Modulen in Paaren (z.B. zwei 8 GB Module statt einem 16 GB Modul), denn so kann der Dual-Channel Modus genutzt werden, welcher die Datenübertragungsrate effektiv erhöht.

Dual Channel und Single Channel

Dual Channel und Single Channel beschreiben die Konfiguration, wie der Arbeitsspeicher (RAM) im System installiert ist und wie der RAM mit dem Prozessor kommuniziert, was wiederum die Gesamtleistung des Systems beeinflusst.

• Single Channel: Single Channel bedeutet, dass alle RAM-Module über einen einzigen Datenkanal mit dem Prozessor verbunden sind. Sprich: alle Daten müssen nacheinander über denselben Kanal gesendet werden. Diese Konfiguration ist zwar einfacher und kostengünstiger, kann aber zu einer potenziell langsameren Systemleistung führen, da die Spitzenbandbreite geringer ist.
• Dual Channel: In Dual Channel-Konfiguration werden zwei Speicherkanäle genutzt, die parallel arbeiten. Hierfür werden, abhängig von der Konfiguration des Mainboards werden mindestens zwei RAM Module in die entsprechenden Speichersteckplätze eingesetzt. So können die Daten dann gleichzeitig über beide Kanäle übertragen werden. Die parallele Datenübertragung verdoppelt so also theoretisch die Bandbreite, verglichen zum Single Channel Modus, was eine verbesserte Leistung, vor allem bei datenintensiven Aufgaben, bedeutet.

DIMM-RAM Riegel (rot) in Dual-Channel Konfiguration (grün, RAM steckt in den Plätzen 2 und 4) auf dem Motherboard.

Welche Arbeitsspeicher-Typen gibt es?

Für verschiedene Anwendungsfälle konzipiert gibt es unterschiedliche Arbeitsspeicher-Typen:

DDR-RAM und ECC-RAM

DDR-RAM sendet über beide Flanken des Taktsignals Daten und verdoppelt so die Menge der Daten, die pro Taktzyklus verarbeitet werden kann. Aktuell ist die Generation DDR5 die aktuellste, wobei jede Generation im Vergleich zum Vorgänger höhere Übertragungsraten und geringeren Energieverbrauch bietet.

ECC-RAM hat zusätzliche Datenbits, die zur Erkennung und Korrektur von Fehlern verwendet werden, welche bei der Datenübertragung auftreten können. Vor allem in Servern oder professionellen Workstations ist diese Art von RAM wichtig, denn dort ist Datenintegrität kritisch. ECC-RAM kann sowohl mit DDR als auch mit anderen RAM-Typen kombiniert werden.

Unbuffered/Unregistered RAM und Buffered/Registered RAM

Unbuffered, auch unregistered, RAM ist der häufigste Typ in Desktop-Computern und Laptops. Dieser Speicher ist direkt mit dem Speichercontroller verbunden und nutzt keine Zwischenspeicherung, was zu einer schnelleren Antwortzeit führt. Er ist ideal für die meisten Standardanwendungen und weniger kostenintensiv als registered oder buffered RAM.

Registered, auch buffered, RAM verfügt zusätzlich über einen Register-Chip, der die vom CPU kommenden Signale temporär speichert und stabilisiert, bevor sie an die Speicherzellen weitergeleitet werden. Diese Stabilisierung ist vor allem für System mit einer großen Anzahl von RAM-Modulen wichtig, um die Belastung des Speichercontrollers zu verringern. Registered RAM findet vor allem in Servern und High-End-Workstations Anwendung.

DIMM, SO-DIMM und NV-DIMM

DIMM (Dual Inline Memory Module) beschreibt den Standardformfaktor für Desktop-PCs und größere Server. DIMM untersützt 64-Bit Datenübertragung und ist somit ideal für moderne Computersysteme.

SO-DIMMs (Small Outline Dual Inline Memory Module) sind kleiner als DIMMs und finden hauptsächlich in Laptops und kompakten Geräten Anwendung. Technologisch sind sie gleich zu DIMMs, aber in kleinerem Paket.

NV-DIMM (Non-volatile Dual Inline Memory Module) kombiniert die Eigenschaften von RAM und SSDs. Es handelt sich um einen nicht-flüchtigen Speicher. Da NV-DIMMs die Daten auch ohne Stromversorgung behalten sind sie also besonders nützlich für Anwendungen, die sowohl hohe Geschwindigkeit als auch Datenbeständigkeit erfordern, wie z.B. eine Datenwiederherstellung nach einem Stromausfall.

Beispiel: DIMM RAM-Riegel