PDF-Version - am Institut für Baustatik

empfiehlt es sich, einen mit Windows 95 betriebenen Rechner mit 32 MB Arbeitsspeicher oder sogar
mehr auszustatten. Für spezielle Aufgaben ausgestattete PC´s können über weit mehr Hauptspeicher
verfügen, sogenannte „Number Cruncher“ über 256 MB oder noch mehr. Die Hauptspeicher moderner
„Workstation“ Computer sind den Anfoderungen an einen leistungsstarken Arbeitsplatzrechner
entsprechend bis in den Gigabyte-Bereich ausgestattet, Großrechner entsprechend mehr. Absolute
Größen anzugeben fällt zunehmend schwer, da die Innovationszyklen der Computertechnologie
immer kürzer werden und Zahlen von heute morgen schon als völlig überholt sind. Die maximale
Größe des Hauptspeichers wird durch den zur Verfügung stehenden Adreßraum bestimmt. Ein 32-Bit-
Prozessor mit 32 Adressleitungen (s. Bussysteme) kommt auf einen Adreßraum von 4 GB, d.h. immer
noch ein vielfaches der heute üblichen Speichergrößen. Wichtig ist, daß die Zugriffszeit zu allen
Speicherzellen gleich ist.
4.4.3.2 Cache-Speicher
Der Zeitaufwand für einen Zugriff auf den Arbeitsspeicher ist für die Geschwindigkeit der
Befehlsbearbeitung von signifikanter Bedeutung. Deshalb werden Zwischenspeicher für Befehle und
Daten mit schnelleren Zugriffszeiten, sog. Cache-Speicher (Cache, engl. Versteck), zwischen
Arbeitsspeicher und Steuerwerk angeordnet. Der Geschwindigkeitszuwachs resultiert daraus, daß das
Laden des Cache von der Arbeitsweise des Steuerwerks entkoppelt werden kann. Dies macht sich
insbesondere dann bemerkbar, wenn ganze Datenblöcke auf einmal transferiert werden, sog.
Blocktransfer. Dies ist erheblich effizienter als das separate Ansprechen einzelner Zellinhalte.
Andererseits müssen Datentransfer und Programmablauf nicht zeitlich synchron ablaufen. Nach den
Registern des Mikroprozessors ist der Cache der schnellste Speicher. Er wird typischerweise deutlich
kleiner als der Arbeitsspeicher gewählt und als SRAM realisiert. Üblich sind z.Zt. Cache-Speicher in
der Größe von 256 KB bei einer Zugriffszeit weniger als 15 ns.
4.4.3.3 virtueller Speicher
Trotz seiner beachtlichen Größe reicht der Arbeitsspeicher nicht aus, um größere Datenmengen zu
speichern oder ein bzw. mehrere Programme gleichzeitig abzuarbeiten. Das führt dazu, daß die
Anwenderprogrammme auf einen größeren Adreßbereich zugreifen als physikalisch vorhanden ist und
dekodiert werden kann. Die Zuordnung dieser sogenannten virtuellen Adressen zu physikalischen
Adressen übernimmt in der Hardware die Memory Management Unit (MMU). Es befindet sich immer
nur ein Teil des Programms im Arbeitsspeicher, der Rest ist auf den Sekundärspeicher (Festplatte)
ausgelagert und befindet sich im virtuellen Speicher. Grundsätzlich werden dabei die virtuellen und
physikalischen Speicher in Blöcke jeweils gleicher Größe unterteilt, den sogenannten Seiten. Die
Seiten (pages) werden vom Sekundärspeicher (Festplatte) in die einzelnen Blöcke des
Arbeitsspeichers, den Page Frames, übertragen. Den Vorgang nennt man paging oder swapping. Er
ist sehr zeitaufwendig, da Speicherinhalt vom Arbeitsspeicher auf Festplatte und umgekehrt
transferiert werden muß. Das Verhältnis der Größe des Arbeitsspeichers zur Größe der
Anwenderprogramme und der dabei typischerweise verarbeiteten Datenmengen aber auch die
Speicherzugriffstechniken der Algorithmen wirken sich direkt auf das paging-Verhalten des Rechners
aus und beeinflussen die notwendige Auslegung des Arbeitsspeichers. Ein Rechner, auf dem z.B.
häufig große Finite Element Berechnungen durchgeführt werden, sollte deshalb auch zur
Verringerung des Paging mit einem entsprechend großen Arbeitsspeicher ausgestattet sein. Die
Paging-Technik wirkt sich auch auf die erforderliche Größe der Festplatte aus. Es sollte stets
genügend Platz fürs Paging vorhanden sein, üblicherweise ein mehrfaches des Arbeitsspeichers. D.h.,
ein Rechner mit großem Arbeitsspeicher muß allein aus dieser Überlegung heraus über
entsprechende Festplattenkapazitäten verfügen. Auch hier ist es schwierig, konkrete Zahlen
anzugeben. Es empfiehlt sich im Einzelfall die spezifischen Anforderungen mit den Hard- und
Software-Herstellern bzw. Lieferanten zu besprechen und den Rechner entsprechend zu
konfigurieren.
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