Speicher
Der Speicher ist das elektronische Gedächtnis eines Computers. Er dient der dauerhaften oder zeitlich befristeten Aufbewahrung von Informationen. Jede Information wird unter einer eindeutigen Nummer bzw. Adresse abgelegt, so dass sie schnell wieder gefunden werden kann.
Je nachdem, welches Speicherverfahren zum Einsatz kommt, unterscheidet man verschiedene Arten von Speichern bzw. Speichermedien:
Arten von Speichern
Magnetische Speicher
Die Daten werden auf einem magnetisierbaren Material gespeichert und von einem Schreib-/Lesekopf gelesen oder geschrieben. Beim Schreiben werden winzige Eisenteilchen durch eine stromdurchflossene Spule unterschiedlich ausgerichtet (gepolt). Beim Lesen erzeugt die unterschiedliche Ausrichtung ein wechselndes Magnetfeld in der Spule.
Beispiele:
- Festplatte
- Externe Festplatte
Optische Speicher
Die Daten werden mit einem Laserstrahl geschrieben oder gelesen. Beim Schreiben werden winzige Vertiefungen, sogenannte Pits, in eine Kunstoffoberfläche gebrannt. An diesen Stellen wird der Laser beim Lesen bzw. Abtasten reflektiert.
Beispiele:
- CD-ROM
- DVD (Digital Versatile Disk)
- Blu-ray Disk
Halbleiterspeicher
Die Daten werden in einem oder mehreren Speicherchips gespeichert, die aus einzelnen Zellen bestehen. Flüchtige Speicherzellen verlieren ihren Inhalt, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird.
Flüchtig:
- SSD (Solid-State-Drive)
- USB-Stick
- Speicherkarte
Nichtflüchtig:
- RAM (Random Access Memory)
- Cache
- Register
Leistungsmerkmale
- Zugriffszeit (ms, ns): Bezeichnet die Zeitspanne, die zwischen der Anforderung und der Bereitstellung der Information durch den Speicher liegt.
- Datenübertragungsrate oder -durchsatz (MB/s oder GB/s): Gibt an wie viele Bytes an Daten pro Sekunde der Speicher ausgeben kann.
- Kapazität (MB, GB, TB): Bestimmt die maximale Menge an Daten, die ein Speicher aufnehmen kann.
| Festplatte | SSD | Arbeitsspeicher | |
|---|---|---|---|
Speicherkapazität (GB) | 4.000 - 16.000 | 120 - 4.000 | 4 - 32 |
| Mittlere Transferrate (GByte/s) | |||
| 0,2 | 2 - 3 | > 30.000 |
| 0,2 | 1 - 2 | > 30.000 |
| Mittlere Zugriffszeit (ms) | |||
| 11 - 20 | 0,03 | 0,00001 (10 ns) |
| 5 - 20 | 0,02 | 0,00001 |
| Preis/GB (+ = am geringsten) | + | ++ | +++ |
Speicherhierarchie
Aus Sicht der CPU werden die einzelnen Speichertypen in Abhängigkeit von Datendurchsatz, Zugriffszeit und Speicherkapazität in mehrere Hierarchieebenen eingeteilt. Dadurch ergibt sich eine eindeutige Zugriffsreihenfolge: Zuerst werden die Daten im schnellen Cache abgerufen. Wenn sie dort nicht gefunden werden, holt sie die CPU aus dem langsameren Arbeitsspeicher usw.