RAM

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RAM steht für Random Access Memory und bezeichnet die Speicherbausteine sowie auch den Speicherplatz, den sie zur Verfügung stellen.

Inhaltsverzeichnis


Die Abkürzung "RAM" kommt aus dem Englischen und steht für Random Access Memory; zu deutsch: Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Hiermit sind Mikrochips bzw. der von ihnen zur Verfügung gestellte Arbeitsspeicher eines Computers gemeint. Das RAM nimmt im Allgemeinen sowohl die Programme als auch die zugehörigen Daten und Variablen auf. Die CPU führt Programme aus, indem sie Befehl für Befehl aus dem RAM ausliest und die den Befehlen entsprechenden Änderungen (von Registern, anderen Speicherstellen im RAM, etc.) durchführt. Auf jede beliebige Speicherzelle kann in beliebiger Reihenfolge zugegriffen werden; daher auch die Bezeichnung Random Access.


Die Kapazität eines RAM gab man bei Konsolen der älteren Generationen meistens in Kilobyte an. Später waren dann Megabyte üblich, die Xbox one verfügt als eine der neueste Konsolen über mehrere Gigabyte.


Bei vielen Konsolen wurde der RAM in Form von DIL-IC (Dual In-Line) gefertigt und verbaut.


Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene RAM-Varianten: DRAM und SRAM, beides sind sogenannten flüchtige Speicher. Das bedeutet, dass die geschriebenen Informationen verloren gehen, wenn keine Betriebsspannung anliegt. Andere RAM-Varianten haben sich bis heute nicht etabliert. Bisher gibt es keine Technologie, die eine ernsthafte Alternative zu SRAM und DRAM darstellt.



SRAM

  • Statisches RAM hingegen wird aufgrund seiner höheren Geschwindigkeit oft als Cache (Puffer, Zwischenspeicher) verwendet. Bei den Spielkonsolen der 1980er Jahre wurde auch als Haupt- oder Grafikspeicher häufig SRAM verbaut. Eine Konsole für Module braucht verglichen mit einem Heimcomputer nur sehr wenig RAM, der höhere Preis fiel daher nicht stark ins Gewicht. In Kombination mit einer Batterie, einem Akku, oder einer anderen geeigneten Stromquelle wurde SRAM manchmal auch in den Spiele-Cartridges verbaut. So kann man seinen Spielstand auf lange Dauer abspeichern - bis eines Tages die Batterie erschöpft ist. Allerdings belastet ein SRAM diese ohnehin nur minimalistisch, da er im Standby-Betrieb um ein vielfaches stromsparender ist, als DRAM. Im Gegensatz zu diesem benötigt er keinen Refresh, der Energieverbrauch ist dafür aber beim Schreiben deutlich höher. Bei alten RAM-IC war eine Betriebsspannung von 5V üblich, der Stromverbrauch des SRAM betrug aber lediglich wenige Nanoampere.
Aufbau und Standby: Die einzelnen Speicherzellen sind auch von Grund auf anders konstruiert: Auch hier kann jede einzelne Zelle ein Bit speichern, als Speicher dient aber kein Kondensator, sondern ein Flip-Flop. Ein Flip-Flop ist eine einfache Schaltung, die zwei verschiedene Signale ausgeben kann. Wechselt man zwischen diesen beiden Signalen, kann man auf diese Weise ein Bit darstellen. Im Vergleich zur Konstruktion des DRAM kann die Speicherzelle eines SRAM deutlich schneller ausgelesen werden. Für den Aufbau des Flip-Flop gibt es zahlreiche Variationen, die einzelnen Zellen bestehen dabei mindestens aus zwei, meist aber aus vier oder mehr Transistoren. Je mehr Transistoren pro Speicherzelle verbaut werden, desto mehr Funktionen und Eigenschaften kann die Zelle ausführen. Ein weiterer Unterschied zum DRAM sind die drei unterschiedlichen Zustände, die ein SRAM annehmen kann. Neben dem Lese- und dem Speicherzustand gibt es beim statischen RAM auch noch ein Standby. Die Zelle wartet dabei untätig auf den nächsten Zugriff. Als Faustregel gilt, dass eine SRAM-Speicherzelle etwa 20 mal so groß ist, wie eine zeitgemäße DRAM-Zelle. Dafür kann sie auch um ein vielfaches schneller ausgelesen werden. Da kein Refresh nötig ist, können die Daten durch einfaches Anlegen einer Stromquelle gehalten werden.



2114 - 1K x 4 (512 Byte)
    +---+--+---+
 A6 |1  +--+ 18| VCC
 A5 |2       17| A7
 A4 |3       16| A8
 A3 |4       15| A9
 A0 |5  2114 14| D1
 A1 |6       13| D2
 A2 |7       12| D3
/CS |8       11| D4
GND |9       10| /WE
    +----------+



6116 - 2K x 8 (2 KByte)
  • 2 KByte Hauptspeicher und 2 KByte Video-Speicher in der Spielkonsole NES (jeweils 1 Stück)
  • 2 KByte Hauptspeicher in der Max Machine (1 Stück)
  • 4 KByte Hauptspeicher in der Spielkonsole Atari 7800 (2 Stück)
Ein 6116-RAM
    +---+--+---+
 A7 |1  +--+ 24| VCC
 A6 |2       23| A8
 A5 |3       22| A9
 A4 |4       21| /WE
 A3 |5  2016 20| /OE
 A2 |6  oder 19| A10
 A1 |7  6116 18| /CS
 A0 |8       17| D7
 D0 |9       16| D6
 D1 |10      15| D5
 D2 |11      14| D4
GND |12      13| D3
    +----------+



DRAM

  • Dynamisches RAM ist günstiger und mit vergleichsweise höherer Dichte (mehr Speicherplatz pro Chip) herstellbar. Der Speicherinhalt muss aber in regelmäßigen Zyklen aufgefrischt werden (Refresh). Für Hauptspeicher wird normalerweise DRAM benutzt, da hier vergleichsweise viel Speicherplatz benötigt wird.
Aufbau und Refresh: Jede einzelne Speicherzelle besteht im DRAM aus einem Kondensator und einem Transistor. Der Kondensator kann Ladung enthalten oder leer sein, durch diese Zustände kann pro Speicherzelle ein Bit geschrieben werden. Der Transistor schaltet nach Bedarf, um den Kondensator wahlweise auszulesen oder ihn neu zu beschreiben. Da Kondensatoren ihre Ladung aber grundsätzlich nicht dauerhaft halten können, ist der Refresh nötig. Durch regelmäßiges Auslesen der Zelle wird festgestellt, ob sie aktuell mit Ladung gefüllt ist. Ist das der Fall, wird sie erneut frisch aufgeladen um den Verlust der Ladung zu verhindern. Der Vorgang wird im Intervall von Millisekunden ausgeführt.



4116 - 16K x 1 (2 KByte)
  • 16 KByte Video-RAM in der Spielkonsole ColecoVision (8 Stück)
    +---+--+---+
VEE |1  +--+ 16| GND
  D |2       15| /CAS
/WE |3       14| Q
/RAS|4  4116 13| A6
 A0 |5       12| A3
 A2 |6       11| A4
 A1 |7       10| A5
VDD |8        9| VCC
    +----------+
  • Benötigt -5, +5 und +12 V



4464 - 64 K x 4 (32 KByte)
  • 64KByte Speicher in der Handheld-Konsole Lynx (2 Stück)
  • 64KByte Speicher in der Konsole C64 GS (2 Stück)
    +---+--+---+
/OE |1  +--+ 18| GND
 D0 |2       17| D3
 D1 |3       16| /CAS
/WE |4       15| D2
/RAS|5  4464 14| A0
 A6 |6       13| A1
 A5 |7       12| A2
 A4 |8       11| A3
VCC |9       10| A7
    +----------+



Weblinks

WikipediaLogo.png Wikipedia: Random Access Memory
WikipediaLogo.png Wikipedia: Speichererweiterung
WikipediaLogo.png Wikipedia: Static random-access memory
WikipediaLogo.png Wikipedia: Dynamic Random Access Memory