Speicher

Ein elektrischer oder elektronischer Speicher ist nach DIN 44300 eine Funktionseinheit in einem digitalen Rechensystem, die Daten und Befehle aufnimmt, aufbewahrt oder abgibt. Elektronische Speicher lassen sich nach diversen Kriterien, Einsatzbereichen und Kennwerten klassifizieren. So nach der Speichertechnologie, dem Speichermedium und dem damit im Zusammenhang stehenden Speicherverfahren, der Speicherorganisation und dem Einsatzbereich in der Computer- und Informationstechnik.


Klassifizierung der elektronischen Speicher nach dem Speichermedium

Die Palette an Speichermedien ist von der historischen Entwicklung und den Einsatzbereichen geprägt. Ein wesentlicher Aspekt ist in der Speicherung von kurzzeitig abrufbaren und langfristig nutzbaren Daten zu sehen. Während in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts die kurzzeitig abrufbaren Daten für die Programmabwicklung in Relais, Flipflops und Kernspeichern gespeichert wurden, wurden langfristig nutzbare Daten als Lochstreifen oder Lochkarte auf Papier oder Karton gespeichert, die später von Magnettechnologien wie Plattenspeicher, Magnetbändern, Festplatten oder Disketten abgelöst wurden.

Übersicht über die verschiedenen Speicherverfahren und -medien

Übersicht über die verschiedenen Speicherverfahren und -medien

Was die Kurzzeit- und Festwertspeicherung betrifft, so dominierten die Halbleiterspeicher seit den siebziger Jahren die Szene, die auch heute noch hinsichtlich ihrer Speicherkapazitäten, Zugriffszeiten und der Versorgungsspannungen ständig weiterentwickelt werden. Parallel dazu wurden für die Langzeitspeicherung optische Speichermedien wie die Compact Discs, DVDs und Blu-Ray-Discs entwickelt.

Klassifizierung der elektronischen Speicher nach dem Speichertechnologie

Bei Halbleiterspeichern gibt es diverse technologische Unterschiede, die sich darin ausdrücken, dass bestimmte Halbleiterspeicher die gespeicherten Daten nur für eine kurze Zeit oder durch regelmäßiges Refreshen längerfristig speichern können. Andere Technologien können ihre Ladung auch ohne regelmäßiges Refreshen dauerhaft speichern.

Daher unterscheidet man zwischen flüchtigen und nichtflüchtigen, dynamischen und statischen Speichern. Bei flüchtigen Speichern gehen die Daten bei Ausschalten der Versorgungsspannung verloren. Der Speicherinhalt kann nur durch die ständige Versorgung mit einem Puffer-Akku gesichert werden. Im Gegensatz dazu werden die Daten in einem nichtflüchtigen Speicher auch nach Abschalten der Versorgungsspannung weiter gespeichert, ohne dass dafür spezielle Maßnahmen erforderlich wären.

Bei der Organisationsform von Speichern wird generell zwischen wortorganisierten Speichern und blockorganisierten Speichern unterschieden. Beide Organisationsformen können mit verschiedenen Zugriffsverfahren wie dem wahlfreien, quasi-wahlfreien, direkten, impliziten oder sequentiellen Zugriff arbeiten. So arbeiten dynamische Speicher mit einem wahlfreien Zugriff bei dem jede Speicherzelle unmittelbar ansprechbar an. Im Gegensatz dazu arbeiten statische Speicher mit festen Speicherzuständen, die nur durch Zuführung von Signalen oder bei Ausfall der Versorgungsspannung verloren gehen.

Klassifizierung der elektronischen Speicher nach Kennwerten

Speicher unterscheiden sich durch diverse Kennwerte. Zu den wichtigsten gehören die Speicherkapazität, die Zugriffszeit, Speicherzeit, Auslesezeit und bei Halbleiterspeichern die Versorgungsspannung.

Byte-Angaben mit Präfix: KB, MB, GB, TB und deren Anwendung

Byte-Angaben mit Präfix: KB, MB, GB, TB und deren Anwendung

Die Speicherkapazität wird in Byte (B) angegeben. Bei der Angabe der Speicherkapazität benutzt man die Präfixe Kilobyte (KB), Megabyte (MB), Gigabyte (GB), Terabyte (TB) und Petabyte (PB). Allerdings basieren die Präfixe auf dem Dualsystem und weichen daher von den Präfixen des Dezimalsystems erheblich ab.

Ein weiterer anwendungsspezifischer Kennwert ist die Zugriffszeit. Es ist die Zeitspanne, die für den Zugriff auf das Speichermedium benötigt wird. Je nach Art des angesprochenen Speichers kann diese bei einigen Nanosekunden (ns) liegen, wie bei Halbleiterspeichern, aber auch bei einigen Sekunden oder Minuten wie bei Magnetbandgeräten.

Klassifizierung der elektronischen Speicher nach dem Einsatzgebiet

Von der Speicherhierarchie her können Speicher der Schnelligkeit und dem Zugriff nach in Primärspeicher, Sekundärspeicher und Tertiärspeicher unterteilt werden. Zu den Primärspeichern gehören Register, Caches, Arbeitsspeicher und Programmspeicher. Zu den Sekundärspeichern Wechselplatten- und Festplattenlaufwerke und zu den Tertiärspeichern Massenspeicher wie optische Speichermedien, Magnetbandgeräte, Bandbibliotheken, Disk-Arrays, Just a Bunch Of Disks (JBOD) und RAID-Systeme.

Speicherhierarchie

Speicherhierarchie

Bei den hierarchisch angesiedelten Speichermedien ist es wichtig, dass die Geschwindigkeit der größeren und langsameren Speicher an die schnelleren und kleineren Speicher angepasst wird. Hierarchisch ist der zentrale Speicher, der Arbeitsspeicher oder Hauptspeicher, die schnellste Speichereinheit mit ständig wechselndem Speicherinhalt. Lokale Speicher befinden sich in der Zentraleinheit (CPU), als Register mit teilweise speziellen Funktionen, als Befehlszähler, Index- oder Universalregister. Daneben gibt es die Zwischen- und Pufferspeicher, bekannt als Cache.

Übersicht über lokale, 
   zentrale und Hintergrundspeicher

Übersicht über lokale, zentrale und Hintergrundspeicher

Daten, die nicht ständig verfügbar sein müssen, werden in peripheren Speichereinheiten oder Massenspeichern, den Hintergrundspeichern, abgelegt. Hierzu zählen Diskettenlaufwerke, Plattenspeicher und Bandlaufwerke, HVD- und DVD-Laufwerke. Diese Speichereinheiten, die sich durch hohe Speicherkapazitäten auszeichnen, können sowohl mit festen Speichermedien als auch mit wechselbaren Speichermedien ausgestattet sein.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Speicher
Englisch: memory
Veröffentlicht: 11.05.2017
Wörter: 730
Tags: #Speichertechnik #Speicher
Links: ASP (Arbeitsspeicher), Aspekt, Bandbibliothek, Bandlaufwerk, Befehl