Was ist Primärspeicher und Sekundärspeicher?

Die meisten computerbezogenen Websites und Einführungskurse in Computer werden Ihnen sagen, dass es einen Unterschied zwischen RAM und Speicher gibt. RAM ist der Arbeitsspeicher Ihres Computers, werden sie Ihnen sagen, und Speicher – normalerweise Ihre Festplatte – ist der Ort, an dem Dinge aufbewahrt werden, bis sie benötigt werden. Das stimmt in diesem Zusammenhang, aber Ingenieure und Informatiker sprechen auch von Primär- und Sekundärspeicher. In diesem Sinne ist RAM auch Speicher.

Das Herzstück Ihres Computers ist seine CPU oder zentrale Verarbeitungseinheit. Das ist der eigentliche Prozessorchip, der die Arbeit verrichtet, sei es ein High-End-Chip von Intel oder AMD oder der kühler laufende, stromsparende ARM-Prozessor in Ihrem Tablet oder Handy. Seine Aufgabe besteht darin, Anweisungen von den von Ihnen ausgeführten Programmen zu übernehmen und diese Anweisungen dann auszuführen, um Informationen zu manipulieren. Der Prozessorchip braucht einen Ort, an dem er seine Arbeit verrichten kann und einen Ort, an dem die Informationen aufbewahrt werden, an denen er arbeitet. Hier kommen Ihre Speichergeräte ins Spiel.

Ihr Computer enthält zwei Arten von Informationen. Eine sind Informationen, die der Prozessor zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv verwendet, und die andere sind Informationen, die Sie nur aufbewahren, bis sie benötigt werden. So definieren Sie Primär- und Sekundärspeicher: Wenn die Informationen aktiv verwendet werden, befinden sie sich in Ihrem Primärspeicher. Wenn es derzeit nicht verwendet wird, sondern nur für später gespeichert wird, befindet es sich im sekundären Speicher.

So mag man es sich vielleicht nicht vorstellen, aber Der Arbeitsspeicher Ihres Systems – sein RAM – ist eigentlich ein Speicherort in diesem Sinne. Hier speichert Ihr Computer Informationen und Anweisungen, die er in diesem Moment verwendet. Es gibt auch eine spezielle Form von Hochgeschwindigkeitsspeicher, den sogenannten Cache, der direkt in den Prozessorchip selbst eingebaut ist. Wenn der Prozessor einen gegebenen Satz von Befehlen oder Daten lädt, liest er auch den nächsten Teil und legt ihn für einen schnellen Zugriff in diesen Bereich ab. Das Abrufen von Informationen aus dem Cache ist schneller als das Zurückladen auf Ihre Festplatte, sodass die Verarbeitung beschleunigt wird.

Wenn der primäre Speicher der RAM und der Cache Ihres Systems ist, werden Sie nicht überrascht sein zu erfahren, dass jede andere Form von Speicher, die Sie verwenden, als sekundär betrachtet wird. Der Hauptteil des sekundären Speichers, den Ihr Computer verwendet, ist seine Festplatte, aber USB-Sticks, DVD-ROMs und sogar Online-Dienste wie Dropbox oder Google Drive funktionieren auf die gleiche Weise. Die zwei wichtigsten Dinge, die Sie beim sekundären Speicher beachten sollten, sind: Es bietet Ihnen viel mehr Speicherplatz als Ihr primärer Speicher und ist viel, viel langsamer.

Die Menge an Arbeitsspeicher in einem System nimmt ständig zu, aber derzeit enthalten die meisten neuen Computer 16 GB oder weniger. Noch kleiner ist der Cache, beispielsweise für Intel i5- und i7-Chips der achten Generation mit jeweils nur wenigen Megabyte. Sekundärspeicher im Vergleich kann so groß sein wie du es brauchst. Herkömmliche Festplatten von 1 bis 3 Terabyte – ein Terabyte sind 1.000 GB – sind günstig genug für jeden Enthusiasten zu kaufen, und Network-Attached-Storage und Online-Speicher sind nur durch Ihre Budget.

Es gibt zwei Gründe, warum Primärspeicher so schnell ist. Erstens die eigene Arbeitsgeschwindigkeit, die in Millionstelsekunden gemessen wird. Das zweite ist das Es hat einen direkten Hochgeschwindigkeits-Datenpfad zum Prozessor. Laufwerke haben diesen direkten Weg nicht, daher müssen sie Informationen über das Motherboard an den Prozessor übertragen. Das ist, als würde man auf einer asphaltierten Straße pendeln, statt auf einer breiten, mehrspurigen Autobahn. Es gibt nicht so viele Fahrspuren, die Geschwindigkeitsbegrenzungen sind niedriger und egal wie gut Ihr Auto und Ihr Fahrverhalten sind, Sie werden nicht so schnell dorthin gelangen.

Ein paar andere Analogien aus der realen Welt könnten nützlich sein.

• Wenn Sie eine kleine Reparatur in Ihrem Haus durchführen, ist die Hand, die ein Werkzeug hält, wie der Arbeitsspeicher Ihres Computers, und Ihr Werkzeuggürtel ist der Cache. Wenn Sie in Ihren Werkzeugkasten zurückkehren oder – noch schlimmer – in Ihrem Schuppen stöbern müssen, um etwas zu finden, wird Ihre Reparatur definitiv verlangsamt.
  
• Wenn du kochst, sind die Zutaten in deiner Pfanne wie die Informationen im RAM, und die, die neben deinem Herd sitzen, bereits auf dem Schneidebrett geschnitten, sind im Cache. In diesem Beispiel befinden sich die Zutaten in Ihrem Kühlschrank oder in Ihren Schränken im Sekundärspeicher.
  

Wenn Sie versuchen, ein System mit guter Leistung zusammenzustellen, kann die Wahl des sekundären Speichers eine große Rolle spielen. Abgesehen von der Leistungseinbuße, die Sie zahlen, wenn Sie keinen direkten Weg zum RAM haben, Laufwerke können in ihrer Rohleistung stark variieren. Einige herkömmliche Festplatten sind viel schneller als andere, und moderne Solid-State-Laufwerke oder SSDs sind sogar noch schneller. Die schnellsten Laufwerke kosten mehr, daher müssen Sie Ihr Budget und Ihren Leistungsbedarf abwägen.

Bei herkömmlichen Festplatten bleiben Ihre Daten physisch gespeichert Platten, oder Scheiben aus Metall, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen. Je höher die Geschwindigkeit, desto besser die Leistung. Die leistungsschwächsten Festplatten drehen mit 5.400 U/min, die besseren mit 7.200 U/min und High-End-Modelle können 10.000 oder 15.000 U/min erreichen. Das bedeutet, dass sie Daten schneller lesen können, sobald sie sie gefunden haben. Auch die Zeit, die benötigt wird, um die Daten überhaupt zu finden – eine Messung namens Latenz - sinkt. Das verbessert die Leistung, aber nicht so sehr wie der Wechsel zu einer SSD.

Solid-State-Laufwerke haben keine beweglichen Teile, sodass keine physischen Platten zum Lesen vorhanden sind. Stattdessen verwenden sie eine Form von RAM, die nicht flüchtig, was bedeutet, dass es seine Daten nicht verliert, wenn das Gerät ausgeschaltet wird. Das ist viel schneller als das Lesen von einer Diskette, also SSDs haben eine geringere Latenz als herkömmliche Festplatten. Sie müssen immer noch Daten über das Motherboard an Ihren Prozessor weiterleiten, daher ist es langsamer als der Primärspeicher, aber es ist eine große Verbesserung gegenüber einem normalen Laufwerk.

Ihre Festplatte ist die wichtigste Form des sekundären Speichers auf Ihrem Computer, aber Sie verwenden wahrscheinlich andere. Dies können physische Dinge wie DVDs und USB-Sticks oder Netzwerkspeicher sein, die Ihre Daten auf den Servern Ihres Unternehmens oder auf Cloud-Servern irgendwo im Internet ablegen. Diese sind normalerweise langsamer, begrenzt durch Faktoren wie die Geschwindigkeit Ihrer Internetverbindung oder die USB-Anschlüsse. USB-Sticks und DVDs werden manchmal auch als Offline-Speicher weil Sie sie physisch einfügen müssen, bevor der Computer ihre Daten verwenden kann. Sie werden am besten für Informationen verwendet, auf die Sie nicht täglich zugreifen, weshalb die Begriffe "Primärspeicher" und "Sekundärspeicher" manchmal in einem anderen Sinne verwendet werden.

In dieser alternativen Interpretation der Begriffe ist die primäre Speichereinheit die Festplatte in Ihrem Computer und der sekundäre Speicher ist alles, was langsamer ist, wie Cloud-Speicher oder USB-Sticks, die Sie für archivierte oder weniger genutzte Informationen verwenden. Möglicherweise haben Sie auch eine Hochleistungs-SSD als primäres Speichergerät in Ihrem Computer und eine große, kostengünstige Festplatte als sekundäre Einheit. Unternehmen tun dasselbe in größerem Maßstab, wobei netzwerkgebundene Speichereinheiten mit höherer und niedrigerer Leistung die einzelnen Festplatten im System eines Heimanwenders ersetzen.