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Der Arbeitsspeicher des Computers ist ein durch Adressen strukturierter Bereich, der Bytes aufnehmen kann. Der Arbeitsspeicher moderner Computer ist flüchtig, d. h. dass alle Daten nach dem Abschalten der Energieversorgung verloren gehen und wenn nötig auf nichtflüchtige Speicher z.B.: Festplatten gesichert werden müssen.
Der Hauptgrund dafür liegt in der Technologie der DRAMs. Verfügbare Alternativen wie etwa MRAMs sind allerdings für die Verwendung als Arbeitsspeicher zu langsam.
Um den physischen Arbeitsspeicher zu erweitern, können moderne Betriebssysteme zusätzliche virtuelle Arbeitsspeicher auf der Festplatte belegen. Diesen Speicher nennt man auch Swapspeicher. Unter Linux wird überhaupt ein Teil der Festplatte als Swap-Speicher reserviert (bereits bei der Installation des Betriebssystems).
Der Zugriff auf den Arbeitsspeicher durch die CPU wird zumeist durch ein oder mehrere Cache-RAMs (kurz „Cache“) abgefedert, um die Leistung beim Zugriff auf häufig genutzte Speicherstellen nochmals stark zu verbessern. Der Cache ist im Verhältnis zu anderen Speichern sehr schnell, da er möglichst direkt am Prozessor angebunden ist. Allerdings ist er nur wenige Kilo- bzw. Megabyte groß.
Bei geringem Speicherbedarf können Programme bzw. Teile davon fast ausschließlich im Cache laufen, ohne dass der Arbeitsspeicher angesprochen werden muss.
Der Cache ist als Assoziativspeicher ausgeführt, kann also entscheiden, ob die Daten einer Adresse schon im Cache gespeichert sind oder noch vom Arbeitsspeicher geholt werden müssen.
Die Anbindung des physischen Speichers erfolgt durch den Adress- und Datenbus. Der Bus übernimmt den eigentlichen Datentransfer. In allen aktuellen PC-Architekturen werden dabei 64 Bit auf einmal transferiert. Der Bus dient zur Auswahl der angeforderten Speicherzellen. Von seiner Busbreite (in Bit) ist der maximal ansprechbare Speicher eines Prozessors abhängig. An jeder Adresse ist stets ein Byte abgelegt, somit stellen 8 Bit die kleinste addressierbare Einheit dar.
Einer der wesentlichen Unterschiede der beiden aktuellen Prozessorgenerationen 32-Bit und 64-Bit ist also der bereits angesprochene maximal ansteuerbare Arbeitsspeicher. Allerdings ist mit der Anzahl der Bits eines Prozessors im Allgemeinen die Breite des Datenbus gemeint, die nicht mit der Breite des Adressbusses übereinstimmen muss. Aus diesem Grund könnte beispielsweise ein 16-Bit-Prozessor nicht nur 64 Byte sondern 1 MB adressieren.
Quellen: