Was ist RAM beim PC? Wie Arbeitsspeicher funktioniert und warum er so wichtig ist

Wozu braucht man RAM und wie funktioniert er?

Wenn die SSD oder die Festplatte das Gedächtnis eures Rechners ist, dann ist der Arbeitsspeicher (RAM) das Kurzzeitgedächtnis. Die Abkürzung RAM steht dabei für Random Access Memory.

Es handelt sich um einen Halbleiterspeicher, der entsprechend ohne bewegliche Teile auskommt. Tatsächlich spricht man nicht einfach von einem RAM-Modul, sondern von einem Dual Inline Memory Module (DIMM).

Wozu eigentlich RAM?

Im RAM wird alles abgelegt, was gerade so gebraucht wird. Ihr arbeitet beispielsweise an einem Word-Dokument oder bearbeitet ein Bild? Alles, was ihr gerade an eurem PC macht oder jedes ausgeführte Programm, wird im RAM gespeichert. Darum nennt man den RAM auch Arbeitsspeicher. 

Im Gegensatz zu einer Festplatte ist RAM ein flüchtiger Speicher, das bedeutet, dass er Informationen nur solange speichert, wie Strom am Speichermodul anliegt. Wenn ihr den Rechner ausschaltet oder neustartet, wird der RAM nicht mehr mit Strom versorgt und alles, was dort gespeichert war, ist weg.

Eine Frage der Geschwindigkeit

Moderne SSDs sind bereits sehr schnell, eine M.2 SSD die PCIe 5.0 unterstützt, schafft aktuell bis zu 14,5 GB/s beim Lesen. Das ist ein Vielfaches schneller als eine mechanische Festplatte, aber im Vergleich zu einem RAM-Modul immer noch langsam. 

Moderner DDR5-5600-Speicher erreicht etwa eine Bandbreite von 69,9 GB/s. Da die Entwicklung nicht stehen bleibt, werden wir in Zukunft mit DDR6 garantiert Speicher mit einer noch deutlich höheren Bandbreite sehen. 

(Quelle: Crucial)

Und diese hohe Bandbreite ist wichtig: Eure CPU hat direkten Zugriff auf den RAM und genau hier liegt auch der Grund für den konstanten Bedarf nach immer schnellerem Speicher. Früher gab es nur Prozessoren mit einem Kern und die gesamte Bandbreite des RAMs stand diesem Kern zur Verfügung. Mit der Einführung von Dual-Core-CPUs hat diese sich dann mal eben pro Kern halbiert. 

Jetzt könnt ihr euch vielleicht vorstellen, was bei einem Prozessor mit 16 oder noch mehr Kernen passiert. Der RAM bremst die CPU aus, weil einfach nicht ausreichend Bandbreite für alle Kerne zur Verfügung steht.

Mehr Bandbreite

Vor 2002 kam in Rechnern noch der sogenannte SDR-Speicher zum Einsatz, wobei die Abkürzung für Single Date Rate steht. Ab 2002 wurde SDR vom auch heute noch aktuellen DDR-Standard abgelöst. 

DDR steht für Double Data Rate und sagt eigentlich schon aus, was Sache ist: Die Übertragungsrate wurde im Vergleich zu SDR verdoppelt. Möglich wurde das, indem die Daten pro Übertragungszyklus nicht nur mit ansteigender Flanke des Signals übertragen werden, sondern auch mit der fallenden Taktflanke. 

(Quelle: Truechip)

DDR war also der grundlegende Schlüssel zu mehr Bandbreite beim Arbeitsspeicher. Noch mehr Bandbreite lässt sich nur noch durch eine Erhöhung der Taktfrequenz erreichen. Es sei denn, man nutzt Dual Channel.

Dual Channel

Während es zuvor nur einen Speicherkanal gab, um Daten zwischen RAM und CPU zu übertragen, sind es beim Dual-Channel-Modus nun zwei. Das System kann Daten gleichzeitig aus beiden Kanälen lesen oder schreiben, woraus sich eine Verdopplung der Speicherbandbreite ergibt. 

Dual-Channel wird heute eigentlich von jedem halbwegs modernen Mainboard unterstützt. Es gibt auch einige Hauptplatinen, die einen RAM-Betrieb im Triple- oder Quad-Channel-Mode unterstützen. 

Die Voraussetzung für Dual-Channel ist ein kompatibles Mainboard und zwei identische RAM-Module mit gleicher Kapazität, Taktrate und Latenz, die in den richtigen Steckplätzen verwendet werden. Die meisten RAM-Hersteller bieten spezielle Kits aus zwei oder mehr Modulen an, die optimal zusammenarbeiten. 

Was passiert eigentlich, wenn der RAM voll ist?

Irgendwann ist auch der größte Arbeitsspeicher mal ausgelastet, das ist spätestens dann der Fall, wenn ihr mehrere große Projekte parallel geöffnet habt. Doch was passiert dann? In diesem Fall lagert das Betriebssystem Daten aus dem schnellen RAM in die sogenannte Auslagerungsdatei aus. Diese wird vom OS standardmäßig auf dem Laufwerk C angelegt. 

Gewöhnlich ist die Größe dieser Datei dynamisch, das bedeutet, Windows nimmt sich zum Auslagern so viel Platz, wie nötig ist. Wer das nicht möchte, kann die Größe auch manuell anpassen oder die Auslagerungsdatei komplett deaktivieren. Ist das der Fall, kann es zu einem Absturz von Programmen oder dem gesamten Betriebssystem kommen, wenn der RAM ausgeht.

RAM-Formfaktoren

Im Folgenden beschränke ich mich auf die für Verbraucher gängigen Formfaktoren. Mit RIMM, FB-DIMM, LR-DIMM oder Micro-DIMM etc. kommt der durchschnittliche Anwender gewöhnlich überhaupt nicht oder nur sehr selten in Kontakt. 

(Quelle: Buzz2day Tech)

Verbraucher müssen in der Regel nur DIMM und SO-DIMM kennen. In der Regel ist es so, dass die normalen DIMMs in Desktop-PCs eingebaut werden, während die deutlich kleineren SO-DIMMs für Laptops gedacht sind. Es gibt allerdings Ausnahmen, einige besonders dicht gepackte ITX-Mainboards und viele Mini-PCs greifen ebenfalls auf SO-DIMMs zurück.

Noch relativ neu auf dem Markt sind die sogenannten Compression-Attached-Memory-Module (CAMM). Entwickelt wurde dieser Standard von Dell, mittlerweile verwenden aber auch andere Hersteller wie Lenovo entsprechende Module. 

Ein CAMM-Modul im Detail. (Quelle: Lenovo)

Der große Unterschied ist, dass CAMMs nicht gesockelt sind, sondern auf der Hauptplatine verschraubt werden. Sie haben den Vorteil, dass sie deutlich dünner als SO-DIMMs sind und über kürzere Signalwege verfügen. Bisher wird immer nur ein CAMM-Modul in einem Rechner verbaut.

Mit einem CAMM-Modul lässt sich in einem Laptop viel Platz sparen. (Quelle: Dell)

Benötige ich ECC-RAM?

ECC-RAM (Error-Correcting Code RAM) wird hauptsächlich in professionellen Systemen und Servern eingesetzt, bei denen es auf maximale Datengenauigkeit und Stabilität ankommt. Er kann Speicherfehler erkennen und korrigieren, was bei normalen RAM-Modulen nicht möglich ist. 

Damit ECC funktioniert, müssen sowohl das Mainboard als auch die CPU diese Funktion unterstützen. Interessanter Fakt am Rande: ECC-Module können durchaus auf einem normalen Mainboard laufen, sie funktionieren dann wie ganz normaler RAM, die besonderen Funktionen werden dann einfach nicht genutzt.

An dieser Stelle sei betont, dass das funktionieren kann, aber nicht zwangsläufig funktionieren muss. Es spielt hier immer auch eine Rolle, wie wählerisch euer Mainboard ist. Beim Einsatz von ECC-Modulen könnt ihr damit rechnen, dass euch die Fehlerkorrektur des Arbeitsspeichers etwa 2 Prozent an Leistung kosten wird. Dazu kommt, dass ECC-Module teurer sind.

Verlöteter Arbeitsspeicher

Bei Notebooks wird bei besonders dünnen Modellen oft der Arbeitsspeicher direkt auf der Hauptplatine verlötet. Auch beim auf der CES angekündigten Razer Blade 16 (2025) ist das der Fall. Durch die verlöteten Speicherchips können wertvolle Millimeter Bauhöhe eingespart werden, die es den Herstellern ermöglicht, ihre Geräte noch dünner zu bauen. 

Weitere Vorteile sind die kürzeren Signalwege und eine höhere Energieeffizienz. Besonders hoch getakteter Speicher lässt sich so auch besser in das vorhandene Kühlsystem integrieren. Und natürlich sparen die Hersteller auch Kosten, da die DIMM-Sockel wegfallen.

Einen Sonderfall stellen die Apple M-Prozessoren dar. Hier wird der RAM nicht auf dem Mainboard verlötet, er ist fest in das CPU-Package integriert.

Wie viel RAM benötige ich?

Moderne Programme und Spiele haben in den letzten Jahren einen deutlich größeren Speicherhunger entwickelt, entsprechend haben die Speicherhersteller auch immer größere RAM-Module für den Endverbraucher aufgelegt. Vor einigen Jahren kam man mit 8-GB-RAM noch einwandfrei über die Runden. 

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Mittlerweile sieht das allerdings etwas anders aus: Als Standard hat sich heute eine Größe von 16 GB etabliert, das ist für die meisten Anwendungen ausreichend. Wer gerne anspruchsvolle Spiele zockt oder auf gehobenem Niveau Bilder und Videos bearbeitet, sollte dagegen mindestens auf 32-GB-RAM setzen. Je anspruchsvoller die Aufgaben sind, desto mehr RAM ist sinnvoll. 

Wer aber seinen Rechner wirklich nur zum Surfen und Schreiben von E-Mails verwendet, benötigt definitiv keine 32 GB oder noch mehr, auch wenn einem die Prospekte großer Elektronikmärkte häufig etwas anderes suggerieren wollen.