Fangen wir mit ein paar Grundlagen zur Speicherorganisation und zum Adressrom an.

Es geht um Speichersysteme, also ein Ort oder eine Einrichtung zum Einlagern von

materiellen oder immateriellen Objekten. Hier vor allen Dingen immaterielle Objekte, Daten,

Informationen, die mehr oder weniger lang gespeichert werden sollen. Diese Vorrichtung

in diesen Rechenanlagen sind in der Lage diese Information unterschiedlich lang zu speichern.

Also wir haben eine unterschiedliche Dauerhaftigkeit der Informationen,

die in diesen Speichersystemen vorliegen können. Wir sprechen von der kurzmittel-

oder langfristigen Speicherung solcher Informationen. Kurzfristige Speicherung bedeutet im Nanosekundenbereich

oder gar bis hin zum Sekundenbereich die Informationen speichern zu können. Das

ist der Primärspeicher. Das sind die Register innerhalb eines realen Prozessors, der Zwischenspeicher,

die Caches, die wir haben, aber eben auch Haupt- und Arbeitsspeicher, da wo unsere Maschinenprogramme

im Wesentlichen denn zur Ausführung vorliegen. Dann reden wir von der mittelfristigen Speicherung

von Informationen, wenn wir von Festplattenspeichern zum Beispiel ausgehen oder diese SSDs, diese

Flash-Speichersysteme, die in den letzten Jahren immer stärker zum Einsatz kommen. Hier sind wir

in der Lage im Mittel bis zu fünf Jahren die Informationen zu speichern. Das ist der Bereich

des Sekundärspeichers. Hier fällt der Arbeitsspeicher drunter, aber eben auch das sogenannte Ablagessystem,

also dort wo unsere Dateien im Rechensystem denn gehalten werden. Und schließlich haben wir die

langfristige Speicherung von Informationen. Da haben wir einerseits Festplatten-Archive und auf der

anderen Seite, wenn es wirklich ganz lange gespeichert werden soll, die Informationen,

haben wir die sogenannten Magnetband-Archive. Hier reden wir von zig von Jahren, wie wir die

Informationen halten können. Archivsysteme sind das. Das ist der sogenannte Tertier-Speicher,

die man in großen Rechensystemen vorfindet. Nun, je größer diese Zeitspanne, desto größer

die Kapazität des jeweiligen Speichers, aber auch umso länger wird die Zugriffszeit auf die

jeweiligen Informationen, die in diesem Speicher dann gehalten werden. Haupt- und Arbeitsspeicher

sind für gewöhnlich direkt adressierbar. Das kann aber auch für den Ablagesspeicher gelten,

also für Dateien, die möglicherweise eben durchs Betriebssystem auf Segmente eines virtuellen

Adressraums abgebildet werden. In solchen Situationen sind Dateien, wie auch jegliche

andere Informationen, die im Haupt- und Arbeitsspeicher liegen, direkt durch Operationen der Befehlssatzebene

adressierbar. Also das ist eine ganz normale Leseschreiboperation auf der untersten Ebene.

Für gewöhnlich sind Dateien jedoch nur auf Basis von Betriebssystem aufrufen, also System

aufrufen adressierbar, etwa wenn wir an die Read- und Writ-Operation eines UNIX-ähnlichen

Systems denken. Diese Speichersysteme sind in Form einer Speicherhyramide, Pyramide organisiert

oder ausgeprägt. Das ist hier ein bisschen dargestellt. Hier sehen wir die oberen vier

Bereiche dieser Pyramide, die den Premierspeicher dann ausmachen. Neben Hauptspeicher, Register

und Zwischenspeicher, die wir schon betrachtet haben, gibt es typischerweise in manchen Systemen

noch sogenannte Notizblock, Speicher, Scratchpad, Memory, die eine ähnliche Geschwindigkeit

und Zugriffszeiten ermöglichen, wie ein Zwischenspeicher, nur eben tatsächlich immer nur von den

Programmen aus, von den Maschinenprogrammen selbst dann halt bedient werden müssen. Wir

haben den Secodea-Speicher, das ist der Bereich des Ablagesspeichers und der Archivspeicher

ist der Terziaspeicher. Wir sehen hier auch, dass der Arbeitsspeicher im Wesentlichen durch

ein Hauptspeicher definiert wird, aber eben sich auch bis in den Ablagebereich hinein

expandieren kann. Das ist eigentlich genau der Bereich, der durch den sogenannten virtuellen

Speicher ausgemacht wird. Wir können sagen, dass der virtuelle Speicher mindestens zwei

Ebenen in dieser Speicherpyramide letztendlich abdeckt. Der virtuelle Speicher ist ein optionales

Merkmal eines Betriebssystems. Für gewöhnlich, wenn wir an Linux-Systeme denken, heutige

Mac OS und Windows-Systeme, dann bringen die alle die Merkmale des virtuellen Speichers

mit, also das virtuelle Speicher implementiert. Das muss aber nicht so sein. Haben wir jedoch

den virtuellen Speicher im Rechensystem drin, denn wie hier dargestellt erstreckt der sich

praktisch über diese beiden Bereiche. Den gesamten Hauptspeicher kann man mit dem virtuellen

Speicher adressieren und dann Teil des Ablagesspeichers. Man redet auch davon, dass praktisch nur die