Speicherhierachie

Question 1

Wie ist die Pyramide der Speicherhierarchie aufgebaut (top to bottom)?

Answer 1

1. Processor
   - > CPU (Processor, Register)
   - > CPU Cache (Level 1, 2, 3 Cache)
2. SD-RAM, DDR-SDRAM,…
   - > Physical Memory (Random Access Memory RAM)
3. Solid State Drives
   - > Solid Stat Memory (Non-Volatile Flash-Based Memory)
4. Mechanical Hard Drives
   - > Virtual Memory (File-Based Memory)

Question 2

Wie kann man Speichertypen unterscheiden?

Answer 2

Unterschiede in Geschwindigkeit, Größe und Preis, eingesetzte Speichertechnologien

Jeder Speichertyp hat einen eigenen Einsatzbereich, um die Gesamtgeschwindigkeit optimal zu halten!

Question 3

Wie hängen Geschwindigkeit und Preis von Speichern zusammen?

Answer 3

• Schnellster Speicher = teuerster Speicher

- Langsamster Speicher = größter Speicher

Question 4

Welche Speicher werden für und in der CPU verwendet?

Answer 4

Innerhalb der CPU werden nur schnelle bis sehr schnelle Speicher (SRAM = Static RAM) als Register und Cache eingesetzt, wobei sich die Größe im Bereich von kB bis wenige MB befindet. Der eigentliche Hauptspeicher ist extern.

Question 5

Wie spielen CPU und Hauptspeicher zusammen?

Answer 5

• > CPU benötigt sehr schnellen Zugriff auf den Hauptspeicher
• > Aber: Hauptspeicher ist, verglichen mit der CPU-Geschwindigkeit, sehr langsam

Question 6

Wie löst man das Problem dass der Hauptspeicher verglichen mit der CPU-Geschwindigkeit sehr langsam ist?

Answer 6

Register und Cache

• > Register sind extrem schnell, dafür auch sehr teuer und daher sehr klein
• > Cache ist schnell, dafür auch teuer und daher klein
• > Beide fungieren als eine Art Zwischenspeicher, um die Geschwindigkeit zu erhöhen

Question 7

Welcher Speichertyp wird bei Hauptspeichern verwendet?

Answer 7

Verwendeter Speichertyp heißt SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)

Question 8

Was wissen sie über SDRAM Speicher (in Hauptspeicher verwendet)?

Answer 8

• > Hauptspeicher (Arbeitsspeicher) ist um ein vielfaches langsamer als die CPU
• > Wesentlich billiger als SRAM (bestet nur aus einem Transistor und einem Kondensator)
• > Muss immer wieder aktualisiert werden, damit der Inhalt erhalten bleibt
• > Register, Cache und Hauptspeicher verlieren ohne Strom ihren Inhalt
• > Heute wird Hauptspeicher nur noch mit erhöhter Datenrate (DDR = Double Data Rate) angeboten

Question 9

Was ist DDR und was ist der aktuelle Stand dazu?

Answer 9

Erhöhter Datenrate von Speichern (DDR = Double Data Rate) angeboten. Aktuell (Stand 2016) ist DDR4-SDRAM mit Kapazitäten bis zu 64 GB pro Modul verfügbar.

Question 10

Was wissen Sie zu permanenten Speichern?

Answer 10

• > Solid State Drives (SSDs) und Festplatten (HDDs) sind die langsamsten Speichermedien
• > Speichern Daten dauerhaft, auch ohne Strom
• > Festplatten speichern auf magnetische, rotierende Scheiben
• > SSDs speichern elektronisch auf Flash-Speicher
• > Aktuell mit Größenordnungen von mehreren TB verfügbar