Während Sie vielleicht mit RAM vertraut sind, der lebenswichtigen PC-Komponente, die Ihrem Computer hilft, schneller zu laufen und nicht abzustürzen, nachdem Sie mehr als 4 Chrome-Tabs geöffnet haben, müssen Sie sich fragen, was DRAM ist. Unterscheidet es sich stark von RAM? Die Welt der Computer ist voller Fachjargon, und es kann überwältigend sein, mit den neuesten Technologien (und ihren Namensschemata) Schritt zu halten. Ärgern Sie sich nicht, denn wir sind hier, um zu helfen! Beginnen wir in diesem Handbuch damit, zu verstehen, was DRAM bedeutet, und sehen uns dann die verschiedenen DRAM-Typen an.

Was ist DRAM?

DRAM oder Dynamic Random Access Memory ist ein temporäre Speicherbank für Ihren Computer wo Daten für schnellen, kurzfristigen Zugriff gespeichert werden. Wenn Sie eine Aufgabe auf Ihrem PC ausführen, z. B. eine Anwendung starten, zieht die CPU auf Ihrem Motherboard Programmdaten von Ihrem Speichergerät (SSD/HDD) und lädt sie in den DRAM. Seit DRAM ist deutlich schneller als Ihre Speichergeräte (sogar SSDs) kann die CPU diese Daten schneller lesen, was zu einer besseren Leistung führt. Die Geschwindigkeit und Kapazität Ihres DRAM bestimmen, wie schnell Anwendungen ausgeführt werden können und wie effizient Ihr PC Multitasking betreiben kann. Daher ist es immer vorteilhaft, einen schnelleren DRAM mit höherer Kapazität zu haben.

DRAM ist die die häufigste Art von RAM verwenden wir heute. Die RAM-DIMMs (Dual-In-Line-Speichermodule) oder Sticks, die wir in unseren Computern installieren, sind eigentlich DRAM-Sticks. Aber was genau macht DRAM dynamisch? Lass es uns herausfinden!

Wie funktioniert DRAM?

Von Entwurf, DRAM ist ein flüchtiger Speicher, was bedeutet, dass es Daten nur für einen kurzen Zeitraum speichern kann. Jede DRAM-Zelle ist unter Verwendung eines Transistors und eines Kondensators aufgebaut, wobei Daten in letzterem gespeichert sind. Transistoren neigen dazu, im Laufe der Zeit kleine Mengen an Elektrizität abzugeben, wodurch die Kondensatoren entladen werden und dabei die in ihnen gespeicherten Informationen verlieren. Daher die DRAM muss aufgefrischt werden mit einer neuen elektrischen Ladung alle paar Millisekunden, um ihm zu helfen, gespeicherte Daten zu halten. Wenn DRAM die Stromversorgung verliert (z. B. wenn Sie Ihren PC ausschalten), gehen auch alle darin gespeicherten Daten verloren. Die Notwendigkeit einer ständigen Aktualisierung der Daten macht DRAM aus dynamisch. Statischer Speicher wie SRAM (Static Random Access Memory) muss nicht aufgefrischt werden.

DRAM gegen SRAM

Es gibtzwei Hauptklassifikationen des Primärgedächtnisses – DRAM (Dynamic Random Access Memory) und SRAM (Statischer Direktzugriffsspeicher). Während wir gelernt haben, was DRAM ist und wie es funktioniert, wie unterscheidet es sich von SRAM?

SRAM verwendet eine Speicherzelle mit sechs Transistoren, um Daten zu speichern, im Gegensatz zu dem Transistor- und Kondensatorpaar-Ansatz, der von DRAM verwendet wird. SRAM ist typischerweise ein On-Chip-Speicher als Cache-Speicher für CPUs verwendet. Es ist erheblich schneller und energieeffizienter als die meisten anderen Arten von RAM, einschließlich DRAM. Es ist jedoch auch wesentlich teurer in der Herstellung und kann nicht vom Benutzer ausgetauscht/aufgerüstet werden. DRAM hingegen ist oft vom Benutzer austauschbar. Hier sind die wichtigsten Unterschiede zwischen DRAM und SRAM:

Arten von DRAM

Nachdem Sie nun wissen, wie dynamischer RAM funktioniert, schauen wir uns die fünf verschiedenen DRAM-Typen an:

ADRAM

Herkömmliche DRAM-Module werden asynchron oder unabhängig betrieben. Diese wurden als ADRAM (Asynchroner DRAM). Hier würde der Speicher eine Anforderung von der CPU erhalten, auf bestimmte Informationen zuzugreifen, diese Anforderung dann verarbeiten und Benutzern Zugriff gewähren. Somit wäre der Speicher nur in der Lage, Anforderungen einzeln zu verarbeiten, was zu Verzögerungen führt.

SDRAM

SDRAM bzw Synchroner DRAM, funktioniert, indem es seinen Speicherzugriff mit den Taktraten Ihrer CPU synchronisiert. Hier kann Ihre CPU mit dem RAM kommunizieren und ihm mitteilen, welche Daten sie wann benötigen würde, damit der RAM sie im Voraus bereithalten kann. Der Arbeitsspeicher und die CPU arbeiten somit zusammen, was zu schnelleren Datenübertragungsraten führt.

DDR-SDRAM

Hier, DDR steht für Double-Data-Rate, nicht Tanz-Tanz-Revolution. Obwohl es den Benutzern sicherlich einen Grund zum Tanzen gab, als es im Jahr 2000 zum ersten Mal auf den Markt kam.

Wie Sie vielleicht anhand des Namens erraten haben, ist Double-Data-Rate SDRAM ein schnellere Version von SDRAM mit fast der doppelten Bandbreite. Es führt Funktionen an beiden Flanken des CPU-Taktsignals aus (einmal beim Ansteigen und einmal beim Abfallen), während Standard-SDRAM dies nur an der ansteigenden Flanke des CPU-Taktsignals ausführt.

DDR-Speicher hatte eine 2-Bit-Prefetch-Puffer (ein Speicher-Cache, der Daten speichert, bevor sie benötigt werden), was zu deutlich schnelleren Datenübertragungsraten führte. Im Laufe der Jahre bekamen wir neuere Generationen von DDR-SDRAM.

DDR2-SDRAM

DDR2-Speicher wurde 2003 eingeführt und war dank seines verbesserten Bussignals doppelt so schnell wie DDR. Während es die gleiche interne Taktrate wie DDR-Speicher hat, hat es einen 4-Bit-Prefetch und kann Daten erreichen Übertragungsraten von 533 bis 800 MT/s. Außerdem kann DDR2-RAM für eine Dual-Channel-Konfiguration (die wir Gamer alle kennen und lieben) paarweise installiert werden, um den Speicherdurchsatz zu erhöhen.

DDR3-SDRAM

DDR3 kam erstmals 2007 auf den Markt und setzte den Trend zur Verdopplung fort Prefetch-Puffer (8 Bit) und Verbesserung der Übertragungsgeschwindigkeiten (800 bis 2133 MT/s). Es hatte jedoch noch einen weiteren Trick im Ärmel – ein ca. 40 % weniger Stromverbrauch. Während DDR2 mit 1,8 Volt lief, lief DDR3 irgendwo zwischen 1,35 und 1,5 Volt. Mit besseren Übertragungsgeschwindigkeiten und geringerem Stromverbrauch wurde DDR3 zu einer hervorragenden Option für Laptop-Speicher.

DDR4-SDRAM

DDR4 wurde 7 Jahre später mit niedrigeren Betriebsspannungen und deutlich höheren Übertragungsraten als DDR3 eingeführt. Es arbeitete bei 1,2 Volt und hatte Taktraten von 2133 bis 5100 MT/s (und sogar noch höher mit Übertaktung). DDR4 ist der heute am häufigsten in Computern verwendete DRAM-Typ, obwohl DDR5 jetzt an Fahrt gewinnt.

DDR5-SDRAM

DDR5 ist die neueste Generation von DDR-Speicher und wurde 2021 eingeführt. Während Der Stromverbrauch hat sich nicht drastisch reduziert (bei 1,1 Volt) hat die Leistung — DDR5 bietet fast die doppelte Leistung von DDR4.

Eines der besten Dinge an DDR5 ist seine Kanaleffizienz. Die meisten DDR4-Module hatten einen einzigen 64-Bit-Kanal, was bedeutete, dass Sie zwei separate Module in den entsprechenden RAM-Steckplätzen auf Ihrem Motherboard installieren mussten, um die Dual-Channel-Konfiguration nutzen zu können. Lesen Sie unseren Artikel über Single-Channel- vs. Dual-Channel-RAM, um mehr über die Leistungsvorteile von Dual-Channel-Speicher zu erfahren.

DDR5-Speichermodule hingegen sind mit zwei unabhängigen 32-Bit-Kanälen ausgestattet — Das bedeutet, dass ein einzelner Stick DDR5-RAM bereits im Dual-Channel läuft.

DDR5 ändert auch, wie die Spannungsregelung gehandhabt wird. Bei früheren DRAM-Generationen war das Motherboard für die Spannungsregelung verantwortlich. Jedoch, DDR5-Module verfügen über einen integrierten Power-Management-IC.

ECC-Speicher

ECC steht für Error-Correcting Code, und dieser Speichertyp enthält im Vergleich zu Standard-Speichermodulen zusätzliche Bits. Beispielsweise hat ein Standard-DDR4-Modul einen 64-Bit-Kanal. Ein DDR4-ECC-Modul hat jedoch einen 72-Bit-Kanal. Die zusätzlichen Bits speichern einen verschlüsselten Fehlerkorrekturcode. Aber warum brauchen wir ECC überhaupt? Treten Fehler zufällig und regelmäßig auf?

Während Fehler normalerweise nicht von selbst auftreten, können sie durch Interferenzen verursacht werden. Elektrische, magnetische oder sogar kosmische Interferenzen, die natürlicherweise als Hintergrundstrahlung in der Atmosphäre vorhanden sind, können dazu führen, dass einzelne DRAM-Bits spontan in den entgegengesetzten Zustand wechseln.

Jedes Byte besteht aus 8 Bits. Nehmen wir zum Beispiel 00100100. Wenn eine Interferenz dazu führt, dass sich eines dieser Bits spontan ändert, könnten wir am Ende – 00100101 erhalten. Wenn diese Bits nun Buchstaben darstellen, führt die Änderung der Werte zu verstümmelten oder beschädigten Daten. ECC sucht ständig nach solchen Fehlern und korrigiert sie.

Die zusätzlichen Bits auf dem ECC-RAM-Modul speichern einen verschlüsselten Fehlerkorrekturcode, wenn Daten in den Speicher geschrieben werden. Wenn die gleichen Daten gelesen werden, wird ein neuer ECC generiert. Die beiden werden verglichen, um festzustellen, ob irgendwelche Bits umgedreht sind. Wenn dies der Fall ist, korrigiert das ECC dies schnell und verhindert so Datenverlust oder -beschädigung.

ECC-Speicher ist äußerst wertvoll für Unternehmen, die große Datenmengen verarbeiten, wie z. B. Cloud-Service-Provider und Finanzinstitute. Denken Sie darüber nach – wenn ein Cloud-Dienst wie iCloud oder Google Drive Opfer von Datenkorruption auf seinen Servern würde, wären alle Ihre wertvollen Fotos und Dokumente für immer verloren. Das können wir jetzt nicht haben, oder? ECC-Speicher ist der richtige Weg für Server und Workstations.

Notiz: Während ECC eine optionale Funktion im DDR4-RAM war, verfügen alle DDR5-Module über integriertes ECC.

Rambus-DRAM

RDRAM wurde bereits Mitte der 1990er Jahre von Rambus, Inc. als Alternative zu DDR-SDRAM eingeführt. Es zeigte a synchrone Speicherschnittstelle wie SDRAM und schnellere Datenübertragungsraten (266 bis 800 MT/s). RDRAM wurde hauptsächlich für Videospiele und GPUs verwendet, und sogar Intel sprang für kurze Zeit auf den RDRAM-Zug auf, bis sie ihn 2001 ausliefen. Es folgte der XDR-Speicher (Extreme Data Rate) von Rambus, der in verschiedenen verwendet wurde Verbrauchergeräte, einschließlich der PlayStation 3-Konsole von Sony. XDR wurde dann von XDR2 abgelöst, konnte sich aber nicht durchsetzen, als der DDR-Standard immer mehr Verbreitung fand.

DRAM in SSDs: Was nützt es?

Im Gegensatz zu mechanischen Festplatten sind SSDs Speichern Sie keine Daten auf einer sich drehenden Platte. Stattdessen werden Daten in SSDs direkt in ihre Flash-Speicherzellen geschrieben, die als NAND-Flash bekannt sind. Alle auf einer SSD gespeicherten Daten werden ständig von einer Zelle zur anderen verschoben stellen Sie sicher, dass keine einzelne Speicherzelle abgenutzt wird durch übermäßiges Lesen und Schreiben von Daten. Das ist zwar wichtig, um die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Laufwerks zu erhöhen, aber woher wissen Sie, wo Daten gespeichert sind, wenn es sich ständig bewegt?

SSDs führen eine virtuelle Karte all Ihrer Daten und verfolgen, wo jede Datei gespeichert ist. Bei einer DRAM-SSD wird diese Datenkarte auf dem DRAM-Chip gespeichert, der wie ein superschneller Cache funktioniert. Wenn Sie eine Datei öffnen möchten, kann Ihr PC direkt auf den DRAM auf der SSD zugreifen, um sie schnell zu finden.

Auf DRAM-losen SSDs wird die Datenkarte jedoch auf dem NAND-Flash gespeichert, der viel langsamer als DRAM ist. Es ist immer noch schneller als eine mechanische Festplatte, aber etwas langsamer als eine DRAM-SSD.

DRAM: Vor- und Nachteile

DRAM in Kürze

Wir haben DRAM in diesem Artikel ausführlich besprochen und nicht nur erklärt, wie es funktioniert, sondern auch, wie es sich in den letzten 30+ Jahren entwickelt hat. Um zusammenzufassen, was wir gelernt haben, ist DRAM (Dynamic Random Access Memory) eine Art von RAM, die flüchtig ist, was bedeutet, dass alle gespeicherten Daten verloren gehen, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird. Es gab fünf DRAM-Typen, wobei DDR5 der neueste ist, der an Fahrt gewinnt. Wir empfehlen, mindestens 8 GB DRAM in Ihrem PC zu haben, damit er reibungslos und ruckelfrei läuft. Wenn Sie jedoch ein Vielspieler oder Power-User sind, würden 16 Gigabyte RAM besser zu Ihnen passen. Wenn Sie Ihren Arbeitsspeicher aufrüsten möchten, sich aber nicht sicher sind, ob Ihr PC über einen verfügbaren RAM-Steckplatz verfügt, lesen Sie unseren Artikel zum Überprüfen verfügbarer RAM-Steckplätze in Windows 11.