Arbeitsspeicher-Technik: DRAM, SRAM und HBM

Kurz: Computer nutzen verschiedene Speicherarten, die sich in Geschwindigkeit, Preis und Dichte unterscheiden. Je näher am Prozessor, desto schneller, kleiner und teurer.

Die Speicher-Pyramide

1. Register im Prozessor: wenige Bytes, sofort verfügbar.
2. SRAM (Cache): schnell, braucht pro Bit mehrere Transistoren, also teuer und klein (Kilo- bis Megabyte), siehe Caches.
3. DRAM (Arbeitsspeicher): ein Transistor und ein winziger Kondensator pro Bit. Dicht und günstig (Gigabyte), aber der Kondensator verliert Ladung und muss alle paar Millisekunden aufgefrischt werden. Daher „dynamisch“.
4. Flash/SSD: bleibt ohne Strom erhalten, langsamer (NAND-Flash, SSDs).
5. Festplatte: noch größer, noch langsamer.

DDR-Arbeitsspeicher

DDR (Double Data Rate) überträgt Daten bei steigender und fallender Taktflanke. Generationen: DDR4, DDR5 (mehr Bandbreite, zwei Teilkanäle je Modul, Fehlerkorrektur im Chip). Die Zahl in „DDR5-6000“ nennt Millionen Übertragungen pro Sekunde. Wichtige Werte: Bandbreite (wie viel pro Sekunde) und Latenz (wie lange ein Zugriff dauert). Mehrere Kanäle (Dual Channel) verdoppeln die Bandbreite.

Servermodule haben ECC (Fehlerkorrektur), das zufällige Bitfehler erkennt und behebt.

Spezialspeicher

• GDDR: für Grafikkarten, hohe Bandbreite.
• HBM (High Bandwidth Memory): Speicherchips werden gestapelt und über sehr viele Leitungen direkt neben dem Prozessor angebunden. Extrem hohe Bandbreite bei weniger Energie, aber teuer. Standard in KI-Beschleunigern, weil Sprachmodelle vor allem auf Speicher warten, siehe KI-Chips im Vergleich: GPU, TPU, NPU und Co..
• LPDDR: stromsparend für Handys und Laptops.

Wichtig zu wissen

• Mehr RAM hilft nur, wenn der vorhandene knapp ist (Speicherverwaltung und OOM-Killer).
• Zwei gleiche Module sind besser als eines für beide Kanäle.
• Arbeitsspeicher ist flüchtig: Beim Ausschalten sind die Daten weg.

Siehe auch: RAM