Flüchtiger Speicher (Volatile Memory)
Ein flüchtiger Speicher, oder Volatile Memory, ist eine Art von Speicher, der seine Daten nur behält, solange das Gerät mit Strom versorgt wird. Wenn die Stromversorgung aus irgendeinem Grund unterbrochen wird, gehen die Daten verloren. Flüchtige Speicher werden in großem Umfang in Computern – von Servern bis hin zu Laptops – sowie in anderen Geräten wie Druckern, LCD-Displays, Routern, Mobiltelefonen, Wearables und medizinischen Geräten verwendet.
In einem Computer wird das volatile Memory in der Regel für den Arbeitsspeicher (RAM) des Systems verwendet, sowohl für den Hauptspeicher als auch für den L1-, L2- und L3-Cache des Prozessors. Er unterscheidet sich von nichtflüchtigen Speichern – wie Solid-State-Laufwerken (SSDs), Festplattenlaufwerken (HDDs) oder optischen Festplatten – dadurch, dass nichtflüchtige Geräte ihre Daten auch dann behalten, wenn ihre Stromversorgung unterbrochen wird.
Der flüchtige Speicher eines Computers wird manchmal als Primärspeicher bezeichnet, im Gegensatz zum Sekundärspeicher, der normalerweise aus nichtflüchtigen Speichergeräten besteht. Die Bedeutung von Primär- und Sekundärspeicher hat sich jedoch im Laufe der Jahre weiterentwickelt beziehungsweise verschoben, und die Begriffe werden heute häufig zur Beschreibung von Tiered Storage verwendet, obwohl die ursprüngliche Verwendung immer noch besteht.
Flüchtiges Memory wird für den Arbeitsspeicher eines Computers verwendet, weil er viel schneller zu lesen und zu beschreiben ist als die heutigen nichtflüchtigen Speichergeräte. Selbst innovative SCM-Geräte (Storage Class Memory) wie Intel Optane können die Leistung der aktuellen RAM-Module, insbesondere des Prozessor-Cache, nicht erreichen. Die Daten im RAM bleiben jedoch nur dort, solange der Computer läuft; wird der Computer ausgeschaltet, verliert der RAM seine Daten.
Aus diesem Grund wird RAM in der Regel zusammen mit nichtflüchtigem Speicher verwendet, der seine Daten nicht verliert, wenn der Computer ausgeschaltet oder das Speichergerät von der Stromquelle getrennt wird. Nichtflüchtige Speicher müssen auch nicht wie flüchtige Speicher regelmäßig aufgefrischt werden. Darüber hinaus ist nichtflüchtiger Speicher billiger und kann viel mehr Daten speichern. Dennoch benötigen die heutigen Computer den schnellstmöglichen Speicher und Cache, was bedeutet, dass man bei flüchtigem Speicher bleibt, bis eine bessere Technologie verfügbar ist.
Die meisten heutigen Computer verwenden dynamischen RAM (DRAM) als Hauptspeicher und statischen RAM (SRAM) als Prozessor-Cache. DRAM unterstützt eine höhere Speicherdichte als SRAM und ist billiger. Allerdings benötigt DRAM auch mehr Strom und ist nicht so leistungsfähig wie SRAM. Eine der größten Herausforderungen bei DRAM besteht darin, dass die für die Datenspeicherung verwendeten Kondensatoren dazu neigen, Elektronen abzugeben und ihre Ladung zu verlieren. Dies bedeutet, dass DRAM-Speicherbausteine regelmäßig aufgefrischt werden müssen, um ihre Daten zu behalten, was die Zugriffsgeschwindigkeit beeinträchtigen und den Stromverbrauch erhöhen kann.
Aufgrund der Unterschiede zwischen DRAM und SRAM ist DRAM besser für den Hauptspeicher und SRAM besser für den Prozessor-Cache geeignet. SRAM benötigt mehr Platz, um die gleiche Datenmenge wie DRAM zu speichern. Der Cache ist kleiner als der Hauptspeicher, so dass die geringere Dichte von SRAM nicht so sehr ins Gewicht fällt, ebenso wenig wie der höhere Preis.
Für den Cache ist außerdem die bestmögliche Leistung erforderlich, so dass SRAM auch hier die bessere Wahl ist. Andererseits kann DRAM mehr Daten auf einem gegebenen Platz speichern und ist billiger, so dass es sich besser für den Hauptspeicher eignet, der viel mehr Daten aufnehmen muss, aber nicht die gleichen Leistungsanforderungen wie der Cache hat.
