Arbeitsspeicher und Massenspeicher

Grundlegend wird zwischen zwei Arbeitsspeichersorten unterschieden, nämlich Haupt- und Massenspeicher. Der Arbeitsspeicher, den wir hier als so bedeutsam beschreiben, wird als Haupt- oder Arbeitsspeicher bezeichnet, Massenspeicher dagegen sind Festplatten- und USB-Arbeitsspeicher. Im Englischen wird in dieser Hinsicht etwas sauberer getrennt. Memory bezeichnet Arbeitsspeicher und Storage den Massenspeicher. Wie bei anderen Wörtern, die aus dem Englischen übernommen wurden, wurde für Arbeitsspeicher keine eigene Vokabel festgehalten. Aus diesem Grund werden die Begriffe häufig fälschlicherweise durcheinander geworfen. Aber natürlich liegt der Unterschied nicht einzig und alleine in der Bezeichnung.

Um es anschaulich zu machen, stellen wir fest, dass fast jeder Mensch in seinem Arbeitsumfeld eine Parallele für das Beispiel vom Arbeitsspeicher und dem Massenspeicher finden kann. In einem Büro gibt es beispielsweise einen Schreibtisch und einen Aktenschrank, der mit vielen Ordnern gefüllt ist. Während der Aktenschrank als alle Informationen umfassendes Archiv fungiert, finden sich auf dem Schreibtisch nur die aktuell relevanten Informationen. Stellen Sie ich einmal vor, dass Sie 20 Leute anrufen möchten, deren Telefonnummern Sie nicht kennen. Sie werden sich das Telefonbuch aus dem Aktenschrank nehmen und auf den Schreibtisch legen, um alle Nummern nacheinander abzuarbeiten. Es ist leicht, sich vorzustellen, wie viel länger der Vorgang dauern würde, wenn Sie jedes Mal die Nummer notieren würden und das Telefonbuch zurück in den Aktenschrank stellten, nur um es dann für die nächste Telefonnummer wieder herauszuholen.

HDDSo ein Beispiel lässt sich überall finden. Eine Restaurantküche fährt beispielsweise auch nicht für jede Bestellung eines Gasts in den Großmarkt um die Zutaten einzukaufen, sondern hat einen Vorrat gelagert, der der Speisekarte entspricht. So können Sie sich das auch bei Arbeitsspeicher und Prozessor vorstellen. Der Prozessor (CPU = Central Processing Unit) ist in unseren Beispielen damit beauftragt die Nummern aus dem Telefonbuch zu suchen und zu wählen und die Zutaten für das Gericht unseres Gastes herauszusuchen und es zuzubereiten. Das Material für den Prozessor ist natürlich eine andere, nämlich eine digitale Information, und diese versucht er so effizient wie möglich zu nutzen. Das ganze geschieht zum Vorteil des Benutzers, der ein schnelleres Ergebnis auf seinen Befehl erhält.

Um den technischen Unterschied einfach zu erklären, können wir festhalten: Informationen erreichen den Prozessor schneller aus dem Arbeitsspeicher, als aus dem Massenspeicher, weil die Informationen im Arbeitsspeicher besser sortiert sind und der Transportweg der Informationen um ein vielfaches kleiner ist, als es bei Massenspeicher der Fall ist. Wie im richtigen Leben führt verbesserte Organisation zu höherer Leistung und damit zu mehr Erfolg.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass Arbeitsspeicher „flüchtig“ ist. Das bedeuetet, dass die Informationen bei einer Unterbrechung, oder der Abschaltung der Stromversorgung, verloren gehen. Damit ist auch klar, warum Arbeitsspeicher den Massenspeicher nicht ersetzen kann. So wie die Arbeiten am Schreibtisch ja auch in dem Aktenschrank abgelegt werden, so werden sehr viele Daten vom Prozessor auf der Festplatte gespeichert, damit sie auch nach dem Ausschalten des Systems noch erhalten bleiben. Allerdings hat diese „Leerung“ des Arbeitsspeichers auch Vorteile. So werden z.B. keine starren Datenstrukturen gespeichert und der Prozessor bleibt flexibel. Außerdem kann kein Schadcode, wie z.B. ein Virus im Arbeitsspeicher überleben. Arbeitsspeicher und Massenspeicher konkurrieren also nicht, sondern erfüllen verschiedene, und auch verschieden essentielle, Aufgaben und sind untereinander nicht auszutauschen.

Was Arbeitsspeicher vollbringt

Bis zu einem gewissen Grad, geht die Erhöhung von Arbeitsspeicher in einem System einhand mit Leistungsverbesserung. Mehr Arbeitsspeicher führt selbstverständlich nicht dazu, dass der Arbeitsspeicher schneller arbeitet, aber er entlastet den Massenspeicher. Je nachdem, was ein Benutzer für Anwendungen auf seinem System betreibt, wird es dazu kommen, dass der Arbeitsspeicher nicht dazu ausreicht, um alle Informationen des Prozessors aufzunehmen. In diesem Fall wird virtueller Arbeitsspeicher auf einem Massenspeicher zur Verfügung gestellt. Was das für den Datentransport bedeutet haben wir im vorherigen Abschnitt gesehen, es wird zwangsläufig zu einem Leistungsabfall kommen.

Moderne Arbeitsspeichermodule haben Zugriffsgeschwindikeiten von unter 100ns (Nanosekunden). Festplatten dagegen werden in ms (Millisekunden) gemessen und haben umgerechnet eine Zugriffszeit von rund 10.000.000 ns. Wenn man diese Relation von 1 : 100.000 an einem Beispiel veranschaulicht, dann lässt sich feststellen, dass Arbeitsspeicher innerhalb einer Minute mehr Informationen verfügbar macht, als Massenspeicher es in zwei Monaten schafft. Oder anders gesagt: Würde Ihre Festplatte ein Jahr lang ununterbrochen Daten liefern, dann würde der Arbeitsspeicher die gleichen Informationen – sofern er so viel speichern könnte – in nur 5,3 Minuten liefern.

An diesem Beispiel wird schnell klar, dass die Leistung von Arbeitsspeicher nicht ersetzbar ist. Ein PC im Arbeitszimmer ist dabei natürlich nicht so kritisch zu betrachten wie ein Root-Server mit mehreren Tausend Namensanfragen pro Sekunde. Aber auch hier werden die Anwendungen immer komplexer und auch hier wird sich die Erweiterung des Arbeitsspeichers bemerkbar machen.

– Hier sollten wir ein paar Tabellen mit Testergebnissen einfügen –

Falls Sie nun neugierig geworden sind und mehr über Arbeitsspeicher erfahren wollen, bieten wir Ihnen zwei Alternativen. Zum einen können Sie mehr über technische Details erfahren, unter anderem, wie der Arbeitsspeicher intern funktioniert und wie der Prozessor mit ihm zusammenarbeitet. Möglicherweise möchten Sie sich aber auch selbst Arbeitsspeicher anschaffen, wissen aber noch nicht, welche Arbeitsspeicherart und wie viel Arbeitsspeicher sie benötigen. Gerne helfen wir Ihnen in beiden Fällen weiter, um ihr Wissen über Arbeitsspeicher zu vertiefen.