Was ist konventionelles Gedächtnis?

Beim Rechnen gibt es viele verschiedene Arten von Speicher. ROM und RAM, DRAM und SRAM sowie NAND- und NOR-Flash. Jede dieser Arten von Erinnerung hat ihren Platz. Viele davon finden ihren Platz – wo man sie vielleicht erwartet – in einem Computer. Einige davon sind jedoch veraltete Technologie, die im Wesentlichen in die Geschichtsbücher überführt wurde. ROM zum Beispiel wird fast vollständig durch den viel billigeren und überschreibbaren Flash-Speicher ersetzt. Typischerweise ist dieser Flash ein NOR-Flash, aber es kann auch ein NAND-Flash sein.

Ein weiterer Gedächtnisbegriff, der in die Geschichtsbücher aufgenommen wurde, ist „konventionelles Gedächtnis“.

Eine kleine Geschichtsstunde am PC

Computer gibt es schon ziemlich lange. Jahrelang waren sie jedoch groß, teuer und nicht besonders leistungsstark. Dies beschränkte ihre Anwendungsfälle auf Organisationen, die bereit waren, dafür zu bezahlen. Verfügbare Software war ebenfalls ein Problem. Sie konnten nicht einfach einen neuen Browser, Bürosoftware oder Bilder von Katzen herunterladen. Erstens war das Internet noch nicht geschaffen; es gab nirgends einen download. Es gab auch keine Browser, weil es nichts zu durchsuchen gab. Es gab auch keine Katzenbilder, da die meisten frühen Computer nur textbasiert waren.

Frühe Computer wurden in der Regel für bestimmte Zwecke gebaut. In vielen Fällen konnten sie nur die eine Aufgabe erfüllen, für die sie entworfen worden waren. Dies schränkte ihre Anwendungsfälle ein, insbesondere angesichts der Preisschilder.

Der IBM PC war der Computer, der viele Dinge veränderte. Es hat nicht das Internet, Browser oder Katzenbilder erfunden. Stattdessen war es ein Allzweckcomputer. Noch besser, es wurde für die Massen entwickelt. Es war zwar nicht billig, aber auch nicht unerschwinglich. Zum Glück hat sich das durchgesetzt. Der PC hat sich gut verkauft. So gut, dass der Begriff PC immer noch verwendet wird, auch wenn er in Ungnade fällt. Andere Computerunternehmen veröffentlichten Dutzende von PC-kompatibler Hardware, Software und regelrechten Klonen.

Diese Popularität trug dazu bei, den Ton für den Computermarkt anzugeben. Allerdings war nicht alles rosig. Einschränkungen im PC wurden auch in nachfolgende Computer eingebrannt. Diese Probleme wurden im Allgemeinen behandelt, aber einige sind weniger gründlich als andere.

Der Intel 8086

Die CPU, die den PC ermöglichte, war der Intel 8086. Er war bahnbrechend als erste Allzweck-CPU. Leider führten seine Einschränkungen noch lange zu Kompatibilitätseinschränkungen, nachdem es irrelevant war.

Eine der Einschränkungen des 8086 bestand darin, dass er insgesamt nur 1 MB Speicher adressieren konnte. Nun, das ist nicht nur 1 MB RAM. Das ist der gesamte Raum, um irgendetwas dem Gedächtnis zuzuordnen. Dazu gehören das ROM für das BIOS und das Betriebssystem, Grafiken und andere speicherabgebildete Peripheriegeräte. Davon wurden die ersten 640 KB der 1 MB Speicherplatz für die RAM-Nutzung zugewiesen. Dies wurde als konventioneller Speicherbereich bezeichnet. Die verbleibenden 384 MB Speicher wurden als oberer Speicherbereich bezeichnet.

Tipp: In Speicherkontexten sollte 1 MB genauer als 1 MiB dargestellt werden. Im SI-Einheiten- und Präfixsystem bedeutet das Präfix M 1000K, 1000 Einheiten. Dies setzt jedoch ein System zur Basis zehn voraus, und Computer verwenden Bits zur Basis 2. Das Standardbyte ist 8 Bit, 1 KB sind 1024 Byte und 1 MB sind 1024 KB.

Dies führt zu Verwechslungen mit den SI-Präfixen bis 1000, nicht 1024, was angenommen werden kann. Daher werden Speicherkapazitäten – sollten – aber nicht immer in KiB, MiB, GiB usw. aufgeführt. Dieser Effekt beeinflusst auch, warum Festplatten viel kleiner erscheinen als beworben. Eine 1-TB-SSD hat nur 1000 GB statt 1024 GiB. Das ergibt 0,9095 TiB, eine Kapazitätsdifferenz von 10 %.

Vermächtnis

Im Laufe der Zeit gab es eine Reihe von Problemumgehungen und Änderungen, die die Unterstützung größerer Speicherkapazitäten ermöglichten. Moderne Betriebssysteme erlauben der Software nicht mehr den Zugriff auf tatsächliche Speicheradressen, sondern virtuelle Speicheradressen, die der Computer dann automatisch abbildet. Dadurch wird die tatsächliche physikalische Struktur des Speichers vor der Software verborgen. Ein Teil dessen, was es verbirgt, ist, dass die durch diese Speicherbegrenzung verursachte Speichersegmentierung dazu führte, dass Segmente definiert wurden. Moderne Computer müssen dies nicht mehr tun, stellen aber immer noch die Details dar, beginnend bei 0, und haben vollen Zugriff auf den gesamten Adressraum.

Abschluss

Herkömmlicher Speicher bezieht sich auf die ersten 680 KiB der 1 MiB adressierbaren Speicherplatzes des ursprünglichen IBM PCs. Dies war eine Hardwarebeschränkung, die durch den begrenzten Adressraum der vom PC verwendeten Intel 8086-CPU auferlegt wurde. Als System-RAM wurde herkömmlicher Arbeitsspeicher verwendet. Der Rest des Speicherplatzes wurde dem ROM für das BIOS, das Betriebssystem und andere speicherabgebildete Peripheriegeräte wie Grafiken zugewiesen.

Die ersten 640 KB Speicher werden nicht mehr als eindeutig behandelt. Der Begriff ist mittlerweile völlig obsolet, da 64-Bit-Rechner theoretisch 16 EiB Speicher adressieren können, aktuell aber auf „nur“ 256 TiB beschränkt sind. Außerdem sind physische Speicheradressen nicht mehr zugänglich. Stattdessen werden virtuelle Speicheradressen verwendet.