4. Halbleiter und richtige Computer

4.3 Arbeitsspeicher

Welche Schalter außer diesem nun sagenhaft schnellen Drehschalter brauchen wir noch?

Können das nicht alles die selben Schalter sein? Doch können Sie, mit ganz wenigen Ausnahmen!

Die Schalter in einem richtigen Computer haben auch einen anderen Namen, der dich zunächst überraschen wird: Sie heißen Speicher.

Die wenigen Ausnahmen heißen Register, aber dazu kommen wir später.

"Wieso sind Schalter das selbe wie Speicher?" wirst du dich jetzt fragen. Nun, wenn du an unseren Modellcomputer zurückdenkst, dann hast du doch die Zahlen, die der Computer beispielsweise addieren sollte, an den Schaltern eingetippt, wie es ihrer binären Darstellung entspricht (vgl. Tabelle 3!). Die Schalterstellungen sind auch so geblieben, bis du sie geändert hast. Das bedeutet, der Computer hätte jederzeit diese Zahl für eine andere Rechnung verwenden können, vorausgesetzt, die Schalter der Eingabezahl wären mit den richtigen Programmschaltern verbunden worden.

Die Zahl, die du eingegeben hast, wurde also gespeichert. Der Computer hat sich die Zahl gemerkt.

In einem echten Computer ist also ein oder mehrere Speicherbausteine eingebaut. Der sieht zum Beispiel so aus wie in Abbildung 17:

Abbildung 17: Speicherbaustein

Ziemlich unscheinbar, nicht? Aber in einem dieser Bausteine ist Platz für zum Beispiel 16MB! (Speicher mit mehr oder weniger Platz sehen sehr ähnlich aus.) Meist werden acht Stück davon auf einer kleinen Platine, so heißt das kleine Plastikbrettchen, auf dem die Teile festgelötet und elektrisch miteinander verbunden werden, gemeinsam untergebracht, das macht schon 128MB!

MB steht für Mega-Byte. Du erinnerst dich: Mit einem Schalter können wir ein Bit an Information darstellen. Acht Bits haben wir zu einem Byte zusammengefasst und Mega bedeutet Million.

Weil Speicher Bits speichern und weil zehn Bits 1024 Kombinationsmöglichkeiten haben, etwas darzustellen, nimmt man es bei Speicher mit den kilo und Mega nicht so genau und meint mit kilo auch manchmal 1024 und mit Mega manchmal 1024 x 1024 = 1.048.576.

Wie auch immer das gemeint ist, in diesem Bauteil sind jedenfalls über eine Milliarde Transistoren untergebracht! In Wirklichkeit braucht man für eine Speicherzelle auch mehr als einen Transistor, aber das ist gar nicht so schlimm: Viel schlimmer ist, dass man diese vielen Speicherzellen ja auch anschließen muss! Wir wollen ja schließlich auch irgendwie lesen können, was in dem Speicher drinsteht, also Strom anschließen können, um zu sehen wie die einzelnen Schalter gerade stehen. Und dabei wollen wir jedes Byte Speicher (also acht Schalter) direkt auswählen können, egal wo es in dem Baustein eingebaut ist.

Diese wichtige Eigenschaft, dass man wenn nicht auf jedes Bit so doch wenigstens auf jedes Byte einzeln zugreifen können möchte, hat dieser Art Speicher seinen Namen gegeben: Auf Englisch heißt er Random Access Memory, abgekürzt RAM, was so viel heißt wie "Speicher mit wahlfreiem Zugriff". Auf Deutsch bezeichnet man diesen Speicher auch als Arbeitsspeicher, weil die Daten, mit denen der Computer arbeitet, in solchen Speichern stehen und auch die Programme, die der Computer abarbeitet - also alle Schalter auf der linken Seite unserer Modellcomputer-Bilder.

Warum ist dieser wahlfreie Zugriff beim Arbeitsspeicher so wichtig? Wir werden später noch sehen, dass wir nicht immer genau vorhersagen können, wo genau der nächste Befehl steht, den der Computer abarbeiten soll. Auch die nächste Zahl, mit der er rechnen soll, wissen wir nicht immer im voraus, weil sich beides oft erst aus dem Ablauf des Programms ergibt. Wir müssen also jederzeit frei bestimmen können, welches Speicherbyte (man sagt auch Speicherzelle) als nächstes gelesen werden soll.

Daten sind jede Art von Information, also Zahlen, Texte, Bilder, Ton usw., und werden im Computer immer durch Nullen und Einsen dargestellt. Die Art und Weise, wie sie dargestellt werden, also quasi die Übersetzungsvorschrift, den Code nennt man Datenformat.