Was ist ein Dual-Inline-Speichermodul (DIMM)?

Im Wesentlichen ist ein DIMM eine Art von RAM-Modul, das eine bestimmte Art von Steckverbinder verwendet, um mehrere RAM-Chips so in ein Computersystem zu verbauen, dass die Geschwindigkeit der CPU, des Datentransfers und des Durchsatzes effizient erhöht wird, ohne dafür den Stromverbrauch zu erhöhen. Computersysteme verwenden RAM, um Daten vorübergehend zu speichern, die gerade für die Durchführung von Echtzeitvorgängen verwendet werden. Dementsprechend benötigen anspruchsvolle Anwendungen, wie das Rendern digitaler Videos oder Online-Spiele, viel RAM. Computersysteme mit unzureichendem RAM laufen langsam oder fallen aus. 

Im Allgemeinen werden schnelle, teurere Formen der Datenspeicherung, wie RAM, als Arbeitsspeicher bezeichnet, während stabile, preiswertere Speicherhardware oder -komponenten als Speicher bezeichnet werden. Computer verwenden Speicher zur Sicherung der meisten Daten, insbesondere Dinge wie Anwendungsdateien, Dokumente und/oder Medien, die derzeit nicht benötigt werden. Computer verwenden Arbeitsspeicher oder RAM, um auf Daten und Dateien zuzugreifen und diese zu verwalten, die für die laufenden Aktivitäten und Funktionen relevant oder notwendig sind.

Die meisten RAM-Speicher gelten als flüchtige Arbeitsspeicher, da sie zum Speichern von Daten ständig Strom benötigen und alle gespeicherten Daten verlieren, wenn das System nicht mit Strom versorgt wird. Aus diesem Grund verwenden Computer für die langfristige Speicherung nichtflüchtige Speicherformen, die keine konstante Stromversorgung benötigen, wie z. B. Solid-State-Festplatten (SSDs).

Die beiden Haupttypen von RAM sind statische Direktzugriffsspeicher (Static Random Access Memory, SRAM) und dynamische Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory, DRAM). Die in den frühen 1960er Jahren entwickelte SRAM-Technologie verwendet Transistoren zum Speichern von Daten, was schnell und effektiv, aber sperrig und teuer ist. Im Jahr 1968 gelang dem IBM Forscher Robert Dennard jedoch einer der bedeutendsten Durchbrüche in der modernen Computertechnik, als er die ersten DRAM-Chips erfand, die 1970 von Intel entwickelt wurden. Diese Innovation steigerte die Funktionalität des Arbeitsspeichers so enorm, dass ihre Auswirkungen noch heute spürbar sind. Während SRAM-Speicherzellen immer noch für einige ausgewählte Zwecke verwendet werden, hat sich DRAM so weit durchgesetzt, dass es fast zum Synonym für RAM geworden ist, obwohl es auch viele Unterkategorien von DRAM-Chips gibt.  

Bei einem SIMM sind die RAM-Chips kurzgeschlossen und leiten die Daten nur über eine Seite des Moduls. Mit DIMM-RAM kann jedoch eine doppelte Datenübertragungsrate erreicht werden, indem die Anschlussstifte auf beiden Seiten des Moduls verwendet werden. 

Die maximale Datenspeicherung, die ein SIMM bietet, beträgt 32 Bit pro Taktzyklus. Daher werden SIMM-Module paarweise verwendet, um eine Standard-Übertragungsrate von 64 Bit pro Datenpfad zu erreichen, wobei pro SIMM eine Spannung von 5 Volt benötigt wird. SIMMs bieten 4 MB bis 64 MB Datenspeicher. Wie bereits erwähnt, haben SIMMs nur auf einer Seite der Platine Anschlüsse.

Durch die Verdoppelung der Anzahl der Anschlüsse verdoppeln DIMMs effektiv die Kapazität von SIMMs und benötigen dabei nur 3,3 Volt. Diese Innovation erfordert einen speziellen DIMM-Steckplatz auf der Hauptplatine des Computers, da DIMM nicht abwärtskompatibel mit SIMM-Steckplätzen ist. Der DIMM-Speicher hat sich jedoch zur bevorzugten Lösung für die Erweiterung des Speichers in den meisten modernen Computersystemen entwickelt, da ein einziges DIMM 32 MB bis 1 GB Speicherplatz bei höherer Energieeffizienz bietet.  

• Ungepufferte DIMMs (UDIMMs): Wie der Name schon sagt, haben ungepufferte DIMMs keinen Speicherpuffer und kommunizieren direkt mit dem Speichercontroller in der CPU. UDIMMs sind für ihre wirtschaftliche Geschwindigkeit bekannt und werden häufig in Desktop- und Laptop-Computern eingesetzt. 
• Vollständig gepufferte DIMMs (FB-DIMMs): Im Gegensatz zu UDIMMs verfügen FB-DIMMs über einen erweiterten Speicherpuffer (AMB), um die Kommunikation zwischen dem Speichermodul und dem Speichercontroller zu erleichtern. Der AMB-Bus unterteilt Operationen in zwei Teile (Lesen und Schreiben) und kann beide Funktionen gleichzeitig ausführen, um so die Leistung zu verbessern. FB-DIMMs bieten eine verbesserte Zuverlässigkeit, Signalintegrität und Fehlererkennungsgeschwindigkeit und sind damit eine bevorzugte Wahl für Server und Workstations, die eine größere Speicherkapazität benötigen. 
• Registrierte DIMMs (RDIMMs): Benannt nach den zusätzlichen Speicherregistern, die sich zwischen dem Speicher-Controller und dem Speichermodul befinden, werden RDIMMs auch als gepufferter Speicher bezeichnet. Sie eignen sich gut für Server und andere Systeme, die eine hohe Stabilität erfordern. RDIMMs puffern Befehle, Adressen und Taktzyklen von der CPU und leiten Anweisungen an bestimmte Speicherregister weiter, wodurch die Belastung des Speicher-Controllers verringert wird. 
• Lastreduzierte DIMMs (LR-DIMMs): Eine weitere Unterkategorie der gepufferten DIMMs. LR-DIMMs verfügen über einen isolierten Speicherpuffer (iMB), um die CPU zu entlasten und durch die Trennung der DRAM-Chips des DIMMs von der Haupt-CPU höhere Geschwindigkeiten und Kapazitäten zu erreichen. Anstatt direkt mit dem DRAM zu kommunizieren, sendet der Speicher-Controller Anweisungen an den iMB-Chip, woraufhin der gepufferte Speicher alle Operationen ausführt. 

• Synchrones dynamisches RAM (SDRAM)/Single Data Rate (SDR): Der Begriff SDR SDRAM wird oft mit SDRAM abgekürzt, da diese Arten von RAM synonym sind. SDRAM synchronisiert die Operationen mit der Taktfrequenz des zugrunde liegenden Mikroprozessors, was zu einer erheblichen Steigerung der Kapazität der DIMMs für ausführbare Befehle pro Takteinheit Zeit führt. Während asynchroner DRAM-Speicher sofort auf CPU-Eingaben reagiert, wartet SDRAM auf das Taktsignal, bevor es Anweisungen ausführt. Diese als „Pipelining“ bezeichnete Methode ermöglicht es SDRAM, neue Befehle zu empfangen (Lesevorgang), bevor die vorherigen Befehle vollständig abgeschlossen sind (Schreibvorgang). Infolgedessen kann die CPU überlappende Aufträge gleichzeitig verarbeiten und pro Taktzyklus einen Lese- und eine Schreibvorgang ausführen, was zu höheren Gesamtübertragungs- und Leistungsraten der CPU führt.
• Doppelte Datenrate (DDR): DDR SDRAM funktioniert wie SDR SDRAM, allerdings mit der doppelten Geschwindigkeit. DDR SDRAM verarbeitet zwei Lese- und zwei Schreibbefehle pro Taktzyklus und arbeitet außerdem mit einer niedrigeren Standardspannung – 2,5 Volt gegenüber 3,3 Volt. 
• Doppelte Datenrate 2 (DDR2): Eine Verbesserung von DDR SDRAM. Auch dieser RAM-Typ führt zwei Lese- und Schreibvorgänge pro Taktzyklus durch, unterstützt aber höhere Taktraten, was zu einer schnelleren Leistung führt. Während standardmäßige DDR-ROM-Module maximal 200 MHz erreichen, kann DDR2-Speicher 533 MHz erreichen – der zusätzliche Vorteil, dass nur 1,8 Volt benötigt werden. 
• Doppelte Datenrate 3 (DDR3): DDR3 ist die Weiterentwicklung von DDR2 und nutzt eine fortschrittliche Signalverarbeitung für verbesserte Zuverlässigkeit, Speicherkapazität und geringeren Stromverbrauch (1,5 Volt).  
• Doppelte Datenrate 4 (DDR4): Eine weitere Verbesserung gegenüber DDR3, Verbesserungen bei der Signalverarbeitung verleihen DDR4 eine noch höhere Kapazität, Leistung und einen geringeren Stromverbrauch (1,2 Volt) bei höheren Taktraten von bis zu 1600 MHz. 

Darüber hinaus bieten DIMMs viele Vorteile der aktuellen Generation, die DIMMs zur bevorzugten Lösung für die meisten modernen Computersysteme machen, die mit DIMM-Steckplätzen für zwei, vier, sechs oder acht einzelne DIMMs ausgelegt sind. DIMM-Puffer helfen bei der Verarbeitung von CPU-Signalen, um die Speicherbelastung zu reduzieren, während das Dual-Channel-Design die Verteilung von Daten auf Speichermodule für eine schnelle Verschachtelung mehrerer Anfragen ermöglicht. Für besonders anspruchsvolle Anwendungsfälle sind auch Triple- und Quad-Channel-DIMMs erhältlich. Vom Personal Computing bis hin zu anspruchsvollen Rechenzentren ermöglichen fortschrittliche DIMM-Lösungen eine hochmoderne Datenverarbeitung.