RAM, ROM, EEPROM, BIOS

Inhalt :

1. Einleitung

2. Allgemein

3. RAM (Random Access Memory)
3.1 Verschiedene Arten von RAM
3.1.1 SRAM (Static–RAM)
3.1.2 DRAM (Dynamic-RAM)
3.2 Cache- Speicherr
3.3 Liste der unterschiedlichen RAM

4.ROM (Read Only Memory)
4.1 Verschiedene Arten von ROM
4.1.1 ROM
4.1.2 PROM (Programmable-ROM)
4.1.3 EPROM (Erasable-PROM)

5.EEPROM (Electrically-EPROM)

6.Speichergrössenvergleich

7. Das BIOS
7.1 Wo befindet sich das BIOS
7.2 Der POST (Power On Self Test)
7.3 Das BIOS und seine Konfiguration
7.4 BIOS-Updates

8. Anhang

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

Die vorliegenden Seiten befassen sich hauptsächlich mit den verschiedenen internen Datenspeicher eines Personal Computers. Um dessen Aufbau und Funktion richtig verstehen zu können, braucht es einiges mehr als ich auf diesen paar Seiten zum Ausdruck bringen konnte. Dennoch habe ich versucht, dieses Thema so verständlich wie möglich zu machen, damit es auch für PC-Laien möglichst vorstellbar und logisch erscheint. Natürlich musste ich eine Selektion der verschiedenen Themen treffen, wobei mir dies besonders schwergefallen ist. Diese Themenbereiche sind bei unserem täglichen Fortschritt der Technik beinahe schon unerschöpflich geworden. Trotzdem hoffe ich, dass diese paar Seiten jedem interessierten Leser etwas mitgeben können. Wer sich über die einzelnen Themen spezifischer Informieren möchte, findet im Anhang einige informative und nützliche Quellenangaben.

2. Allgemein

Der Hauptspeicher ist neben dem Prozessor eines der wichtigsten Bauteile eines Computers. ohne ihn könnten wir keine Programme ausführen, geschweige denn, den Computer überhaupt starten.

Der Hauptspeicher ist für das Speichern von Daten zuständig, da die CPU über keinen eigenen oder nur sehr kleinen Speicher verfügt. Daher bestimmt die Größe des Arbeitsspeichers, welche Programme und wie viele gleichzeitig ausgeführt werden können.

Es gibt grob gesagt zwei Arten von Hauptspeicher. Zum einen den RAM und zum anderen den ROM:

3. RAM (Random Access Memory

Schreib und Lese Speicher)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Im RAM oder Arbeitspeicher werden für den momentanen Betrieb des Computers notwendige Daten und Programme abgespeichert und wieder gelesen. Diese RAM`s sind in kleine Einheiten ( Byte ), sogenannten Speicherzellen aufgeteilt die jede durch eine Adresse gekennzeichnet ist. Diese Adressen erleichtern es dem Betriebssystem abgelegte Daten schnell wiederzufinden, da nicht erst der ganze Speicher von vorne bis hinten durchsucht werden muss. Der Arbeitsspeicher ist auf dem Mainboard in Form von RAM-Bausteinen vertreten. Die ersten PC`s hatten noch einen sehr kleinen Arbeitsspeicher

von 16-64 Kbyte, der heutige Standart ist zumeist 64 -128 MB RAM.

Der Nachteil des RAM besteht darin, das Daten nur solange gespeichert bleiben, wie eine Stromversorgung oder eine Spannung vorliegt. Nach Ausschalten des Computers werden alle Bits auf 0 Volt gesetzt und die enthaltenen Daten sind dann verloren.

3.1 Verschiedene Arten von RAM

Grundlegend gibt es zwei verschiedene Arten von RAM-Bausteinen: statisches und dynamisches RAM. Beim statistischen RAM wird das Speichern der Informationen durch Transistoren bewerkstelligt. Beim dynamischen RAM wird das Speichern durch Kondensatoren bewirkt, die jeweils 0 und 1 speichern können.

Speicherprinzip bei DRAM:

Der Nachteil des dynamischen RAM's ist die längere Zugriffszeit von 60-70 ns gegenüber dem statischen RAM mit 5-15 ns. Ein weiterer wichtiger Unterschied ist das bit- oder wortorientierte Speichern. Bei ersterem wird ein Bit einzeln gespeichert, wogegen beim zweiten ein ganzes Wort (Byte) auf einmal gespeichert wird.

Das Schreiben und Lesen von Daten funktioniert wie folgt: Die Speicherschaltung (egal ob aus Kondensator oder Transistor) beinhaltet zwei Adressierungsleitungen. Das Aus- und Einlesen geschieht dabei über eine oder mehrer Datenleitungen.

Des weiteren kommt es darauf an, welche Art von Speicher vorhanden ist:

3.1.1 SRAM (Static-RAM):

Solange eine Spannung anliegt, bleibt ein Bit in seinem Zustand erhalten. Um das zu garantieren, ist eine größere Zahl Transistoren notwendig. Der höhere Integrationsgrad auf dem entsprechenden Chip macht zwar die Zugriffszeit schneller(5-15 Nanosekunden), treibt aber auch die Kosten für den Baustein in die Höhe. SRAM-Bausteine werden bei Cache Speichern eingesetzt. (siehe weiter unten)

3.1.2 DRAM (Dynamic-RAM):

Der Bitzustand wird mit einer Kondensatorladung gespeichert. Die Größe der Ladung bestimmt, ob der Zustand als "0" oder als "1" zu werten ist. Speicherchips mit DRAM-Bausteinen sind relativ einfach aufgebaut. Ihre Kondensatoren haben aber die Eigenschaft, dass sie ihre Ladung allmählich verlieren. Damit geht auch der Bitzustand und die durch ihn gespeicherte Information verloren. Dem begegnet man durch ein regelmäßiges Wiederholen (ca. alle 60 Nanosekunden) des Schreibvorganges für den Speicherinhalt, einem sogenannten Refresh. DRAM- Bausteine werden für den Arbeitsspeicher verwendet.

3.2 Cache-Speicher

DRAM- Bausteine sind relativ langsam und können mit einem hochgetaktetem Prozessor nicht Schritt halten. Dieser ist dann zu Wartezyklen (Waitstates) gezwungen, um mit dem Inhalt des Hauptspeichers arbeiten zu können.

Kostengründe schließen den Einsatz statischer RAM-Bausteine (SRAM) für den gesamten Hauptspeicher aus. Deshalb hilft man sich mit einem Zwischenspeicher aus SRAM- Bausteinen, den Cache-Speicher. Er liegt ausserhalb der CPU auf dem Motherboard und ist wie der Hauptspeicher in Bänke (in der Regel zwei) aufgeteilt.

3.3 Liste der im Moment erhältlichen RAM-Speicherarten:

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Der überwiegende Teil des Hauptspeichers ist vom Arbeitsspeicher belegt. Sein Inhalt kann verändert werden, indem sein Inhalt ausser gelesen auch überschrieben oder gelöscht werden kann. Für solchen Schreib-Lese- Speicher hat sich die Bezeichnung RAM Speicher (Random Access Memory) durchgesetzt.

Die Übersetzung von RAM als Speicher mit freiem Zugriff sagt nichts anderes aus, als dass bei ihm die Informationen zu jedem beliebigen Zeitpunkt gelesen oder geschrieben werden können.

DRAM-Bausteine werden als Chip oder als Modul eingesetzt. Bei letzteren sind mehrere Chips zusammengefasst. Die Gehäuse von RAM-Chips haben kleine Beinchen, sogenannte Pins, mit denen sie in den jeweiligen Sockel auf dem Motherboard eingesetzt werden können. Man bezeichnet sie auch als DIP (Dual Inline Pin), wobei die Zahl der Pins 16,18 oder 20 beträgt.

Solche DIPs finden sich vor allem bei älteren Computern.

Die Zusammenfassung von einer Chipreihe zu einem Speichermodul ist vor allem von Vorteil wegen dem geringeren Platzbedarf auf dem Motherboard. Bei den SIP-Modulen (Single-Inline-Package) sind für das Aufstecken auf die passende Sockelleiste eine Reihe Pins vorhanden.

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SIM- Module (Single Inline Memory ) sind heute allerdings mit Kontaktleisten versehen. (siehe Abbildung nächste Seite)

Welche Kapazität die Speicher aufweisen, ist aus ihrer Beschriftung zu entnehmen. Zum Beispiel zeigt ein Chip mit der Zahl 41256, dass er über eine Kapazität von 256 kBit verfügt. Ob die ersten beiden Ziffern 41, 51 oder 23 lauten, ist allein eine Frage hinsichtlich der Herstellung, einsetzbar sind sie alle.

Bei der Kennzeichnung der RAM-Bausteine wird hinter dem Bindestrich die Zugriffszeit angegeben. Ihre Masseinheit sind Nanosekunden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Abbildung zeigt ein 30-poliges RAM Modul (SIMM)

Die Speicher- Chips werden in Reihen zu acht Bit, also einem Byte so zusammengefasst, dass alle acht Bits gleichzeitig übertragen werden können.

Ein neuntes Speicherelement übernimmt den Part des Prüfbits (Parity- Bits), um Fehler bei der Übertragung von und nach dem Speicher kontrollieren zu können.

Die Paritätsprüfung erfolgt durch Summenbildung in den Chipreihen, die mit dem Prüfbit übereinstimmen muss. Ist das nicht der Fall, wird das Programm unterbrochen und es erfolgt eine Fehlermeldung.