Arbeitsspeicher
Der Computerspeicher ist ein temporärer Speicherbereich. Er enthält die Daten und Anweisungen, die die Central Processing Unit (CPU) benötigt. Bevor ein Programm ausgeführt werden kann, wird das Programm aus dem Speicher in den Speicher geladen. Dies ermöglicht der CPU den direkten Zugriff auf das Computerprogramm. Speicher wird in allen Computern benötigt.
Ein Computer ist in der Regel ein binäres digitales elektronisches Gerät. Binär bedeutet, dass er nur zwei Zustände hat. Ein oder Aus. Null oder Eins. In einem binären digitalen Computer werden Transistoren verwendet, um den Strom ein- und auszuschalten. Der Speicher des Computers besteht aus einer Vielzahl von Transistoren.
Jede Ein-/Aus-Einstellung im Speicher des Computers wird als Binärziffer oder Bit bezeichnet. Eine Gruppe von acht Bits wird als Byte bezeichnet. Ein Byte besteht aus zwei Nibbles von je vier Bits. Die Worte Bit und Byte wurden von Informatikern gebildet. Das Wort Bit ist die Abkürzung für Binärziffer. Es nimmt bi von binär und addiert das t von digit. Eine Sammlung von Bits wurde Bite genannt. Um Verwirrung zu vermeiden, änderten die Informatiker die Schreibweise in Byte. Als die Informatiker ein Wort für ein halbes Byte brauchten, dachten sie, Nibble, wie in einem halben Biss, wäre ein lustiges Wort zum Auswählen.
Zeichen im Speicher
Ein Byte Speicher wird verwendet, um einen Code zu speichern, der ein Zeichen wie eine Zahl, einen Buchstaben oder ein Symbol repräsentiert. Acht Bits können 256 verschiedene Codes speichern. Das war genug gedacht, und ein Byte wurde auf acht Bits festgelegt. Dies ermöglicht die zehn Dezimalziffern, 26 Kleinbuchstaben, 26 Großbuchstaben und viele Symbole. Frühe Computer verwendeten sechs Bits pro Byte. Dadurch erhielten sie 64 verschiedene Codes. Diese Computer hatten keine Kleinbuchstaben.
Die Informatiker mussten sich darauf einigen, welcher Code die einzelnen Zeichen repräsentieren sollte. Die meisten modernen Computer verwenden ASCII, den amerikanischen Standardcode für den Informationsaustausch. In ASCII besteht jeder Code aus acht Bits - einer beliebigen Kombination aus 0 und 1 - und bildet ein Zeichen. Der Buchstabe A wird durch den Code 01000001 bezeichnet.
Um all die verschiedenen Zeichen in allen Sprachen der Welt zu berücksichtigen, benötigen moderne Computer mehr als 256 verschiedene Zeichen. Ein anderes Codesystem namens Unicode ermöglicht 1.112.064 verschiedene Zeichen, indem für jedes Zeichen ein bis vier Bytes verwendet werden.
Speicheradresse
Die CPU des Computers kann auf jedes einzelne Byte zugreifen. Sie verwendet für jedes Byte eine Adresse. Die Speicheradressen des Computers beginnen bei Null und gehen bis zur größten Zahl, die der Computer verwenden kann. Ältere Computer waren in der Speichermenge, die sie adressieren konnten, begrenzt. 32-Bit-Computer können bis zu 4 GB Speicher adressieren. Moderne Computer verwenden 64 Bit und können bis zu 18.446.744.073.709.551.616 Byte = 16 Exabyte Speicher adressieren.
Die Zahlen, die Computer verwenden, können sehr groß werden. Um es einfacher zu machen, kann die Einheit K (für Kilobyte) oder Ki (für Kibibyte) verwendet werden. Im Computerspeicher sind Zahlen Zweierpotenzen. Ein Kibibyte ist zwei hoch 10, d.h. 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 und wird als 210 = 1024 Bytes geschrieben. Beispielsweise entsprechen 64 Kibbyte Speicher, geschrieben als 64KiB oder 64KB, 65.536 Bytes (1.024 × 64 = 65.536). Für größere Speicherkapazitäten werden die Einheiten Megabyte (MB) oder Mebibyte (MiB) und Gigabyte (GB) oder Gibibyte (GiB) verwendet. Ein Megabyte Computerspeicher bedeutet 220 Bytes oder 1024KB, was 1.048.576 Bytes entspricht. Ein Gibibyte bedeutet 230 Bytes oder 1024MB.
Die Zahlen sind Vielfache von zwei. Aus diesem Grund entspricht ein Kilobyte Speicher 1024 Bytes und nicht 1000, wie es bei Kilogramm der Fall wäre. Um diese Verwirrung zu vermeiden, verwendet die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) die Namen Kibibyte, Mebibyte und Gibibyte für binäre Potenzen. Sie verwenden die Bezeichnungen Kilobyte, Megabyte und Gigabyte für 10er Potenzen. Der Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) hat die älteren Namen beibehalten. Um es noch schlimmer zu machen, werden die Größen von Computerspeichern wie Festplattenlaufwerken (HDD) in Zehnerpotenzen gemessen. Eine 500-GB-Festplatte ist also 500 x 1000 x 1000 x 1000 Bytes groß. Das ist viel weniger als 500 GB Speicher, das sind 500 x 1024 x 1024 x 1024 x 10224. Die meisten Informatiker verwenden immer noch die alten Namen und müssen daran denken, dass die Einheiten unterschiedlich sind, wenn es um Speicher und Speichergeräte geht.
Nur-Lese-Speicher
Es gibt einige Programme und Anweisungen, die der Computer immer benötigt. Nur-Lese-Speicher (ROM) ist der permanente Speicher, der zur Speicherung dieser wichtigen Steuerprogramme und Systemsoftware verwendet wird, um Funktionen wie das Hochfahren oder Starten von Programmen auszuführen. ROM ist nicht flüchtig. Das bedeutet, dass der Inhalt nicht verloren geht, wenn der Strom abgeschaltet wird. Sein Inhalt wird geschrieben, wenn der Computer gebaut wird, aber in modernen Computern kann der Benutzer den Inhalt mit spezieller Software ändern.
Speicher mit wahlfreiem Zugriff
Als Arbeitsspeicher eines Computersystems wird ein Arbeitsspeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) verwendet. Er speichert Eingabedaten, Zwischenergebnisse, Programme und andere Informationen temporär. Er kann gelesen und/oder geschrieben werden. Er ist in der Regel flüchtig, was bedeutet, dass alle Daten verloren gehen, wenn der Strom abgeschaltet wird. In den meisten Fällen wird er wieder von der Festplatte geladen, die als Datenspeicher dient.
Nichtflüchtiger Speicher
Nichtflüchtiger Speicher ist ein Computerspeicher, der die gespeicherten Informationen behält, wenn er nicht mit Strom versorgt wird.
Beispiele für nichtflüchtige Speicher sind:
- Nur-Lese-Speicher
- Flash-Speicher
Sie kann sich manchmal auf Computerspeicher beziehen. Diese sind immer nicht flüchtig.
Beispiele siehe unten:
- Solid State-Geräte, die Flash-Speicher verwenden, wie Solid State Drives (SSD) und USB-Flash-Laufwerke.
- Magnetische Computerspeichergeräte wie Festplattenlaufwerke (HDD), Disketten und Magnetbänder
- optische Datenträger wie CD-ROM, DVD-ROM und Blu-ray
- Papierspeicher wie Papierband und Lochkarten
Solid-State-Laufwerke sind ein Beispiel für nichtflüchtige Speicher.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein Computerspeicher?
A: Der Computerspeicher ist ein temporärer Speicherbereich, in dem Daten und Befehle gespeichert werden, auf die die Central Processing Unit (CPU) zugreifen kann.
F: Wie wird ein Programm ausgeführt?
A: Bevor ein Programm ausgeführt werden kann, muss es aus dem Speicher in den Speicher geladen werden, damit die CPU direkten Zugriff darauf hat.
F: Was ist binäre Digitalelektronik?
A: Binäre Digitalelektronik bedeutet, dass Transistoren verwendet werden, um Strom in einem Computer ein- und auszuschalten und zwei Zustände zu erzeugen - Ein oder Aus, Null oder Eins.
F: Was sind Bits und Bytes?
A: Eine einzelne Ein/Aus-Einstellung im Speicher des Computers wird als binäre Ziffer oder Bit bezeichnet. Eine Gruppe von acht Bits wird als Byte bezeichnet.
F: Woher stammen die Begriffe Bit und Byte?
A: Die Wörter Bit und Byte wurden von Informatikern erfunden - "Bit" kommt von der Kombination von "bi" aus binär und "t" aus digit, während "Byte" von "bite" abgeändert wurde, um Verwechslungen zu vermeiden.
F: Was ist ein Nibble?
A: Ein Nibble ist die Hälfte eines Bytes, bestehend aus jeweils vier Bits. Es wurde so benannt, weil man es für die Hälfte eines Bits hielt.
F: Wer hat sich das Wort Nibble ausgedacht?
A: Das Wort Nibble wurde von Informatikern erfunden, als sie einen passenden Begriff für die Hälfte eines Bytes benötigten.
