Berechnungen Speicher und RAM

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Version vom 15. November 2025, 15:18 Uhr von Moettke (Diskussion | Beiträge) (Aufgabe 1: Adressierbarer Speicher)
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Aufgabe 1: Adressierbarer Speicher

Aufgabe: Ein Prozessor verwendet einen 36-Bit breiten Adressbus.

  1. Wie viele verschiedene Speicheradressen können maximal angesprochen werden?
  2. Wie groß ist der maximal adressierbare Speicherbereich in Byte und in GiB?

Lösung

a) Anzahl der Adressen

  • Pro Adressbit können zwei Zustände adressiert werden (0 oder 1).
  • Bei 36 Adressbits ergibt sich:
Anzahl Adressen = 2^36
  • Das ist:
2^36 = 68.719.476.736 Adressen

b) Maximal adressierbarer Speicher

  • Es wird angenommen, dass jede Adresse genau 1 Byte anspricht.
  • Dann gilt:
Speicher in Byte = 2^36 Byte = 68.719.476.736 Byte
  • Umrechnung in GiB (1 GiB = 2^30 Byte):
Speicher in GiB = 2^36 / 2^30 = 2^(36−30) = 2^6 = 64 GiB

Ergebnis:

  • Max. Anzahl Adressen: 68.719.476.736
  • Max. Speicher: 68.719.476.736 Byte ≈ 64 GiB

Aufgabe 2: Speicherbedarf eines Bildes / Videos

Aufgabe: Ein Bild hat eine Auflösung von 3840 × 2160 Pixel (4K). Pro Pixel werden 24 Bit Farbwert gespeichert.

  1. Wie viele Byte Speicher benötigt ein einzelnes Bild?
  2. Wie viel Speicher benötigt ein 10-Minuten-Video bei 30 Bildern pro Sekunde, wenn jedes Bild unkomprimiert gespeichert wird?

Lösung

Gegeben:

  • Auflösung: 3840 × 2160 Pixel
  • Farbtiefe: 24 Bit = 3 Byte pro Pixel
  • Videodauer: 10 Minuten
  • Bildrate: 30 Bilder pro Sekunde

a) Speicherbedarf eines einzelnen Bildes

  1. Anzahl Pixel berechnen:
Pixel = 3840 × 2160
Pixel = 8.294.400
  1. Speicher pro Pixel:
24 Bit = 3 Byte
  1. Gesamtbedarf pro Bild:
Speicher\_Bild = 8.294.400 Pixel × 3 Byte/Pixel
Speicher\_Bild = 24.883.200 Byte
  1. Umrechnung in MiB (1 MiB = 1.048.576 Byte):
Speicher\_Bild ≈ 24.883.200 / 1.048.576 MiB
Speicher\_Bild ≈ 23,7 MiB

Ergebnis Bild:

  • ≈ 24.883.200 Byte ≈ 23,7 MiB

---

b) Speicherbedarf des Videos

  1. Anzahl Bilder im Video:
  • 10 Minuten = 10 × 60 = 600 Sekunden
  • Bilder: 600 s × 30 Bilder/s = 18.000 Bilder
  1. Gesamtbedarf:
Speicher\_Video = 18.000 × 24.883.200 Byte
Speicher\_Video = 447.897.600.000 Byte
  1. Umrechnung in GiB (1 GiB = 1.073.741.824 Byte):
Speicher\_Video ≈ 447.897.600.000 / 1.073.741.824 GiB
Speicher\_Video ≈ 417,1 GiB

Ergebnis Video:

  • ≈ 447.897.600.000 Byte ≈ 417,1 GiB (unkomprimiert)


Aufgabe 3: RAM-Modul – Datenrate berechnen

Aufgabe: Ein DDR4-RAM-Modul hat folgende Spezifikation:

  • Taktfrequenz (I/O-Bus): 1600 MHz
  • Übertragungen pro Takt: 2 (Double Data Rate)
  • Busbreite: 64 Bit
  1. Berechnen Sie die theoretische maximale Datenrate in MB/s.
  2. Wie hoch ist die Datenrate eines Dual-Channel-Systems?

Lösung

Gegeben:

  • f = 1600 MHz = 1.600.000.000 Takte/s
  • DDR → 2 Übertragungen pro Takt
  • Busbreite = 64 Bit = 8 Byte

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a) Datenrate eines Moduls

  1. Übertragungen pro Sekunde:
Übertragungen/s = 1.600.000.000 × 2
Übertragungen/s = 3.200.000.000
  1. Pro Übertragung werden 64 Bit = 8 Byte übertragen:
Byte/s = 3.200.000.000 × 8
Byte/s = 25.600.000.000 Byte/s
  1. Umrechnung in MB/s (1 MB = 1.000.000 Byte, vereinfachte Herstellerangabe):
Datenrate = 25.600.000.000 / 1.000.000 MB/s
Datenrate = 25.600 MB/s

Ergebnis:

  • Theoretische Datenrate: ≈ 25.600 MB/s
  • Das entspricht ≈ 25,6 GB/s.

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b) Dual-Channel-System

Im Dual-Channel-Betrieb werden zwei Speicherkanäle parallel genutzt. Die Datenrate verdoppelt sich:

Datenrate\_Dual = 2 × 25.600 MB/s
Datenrate\_Dual = 51.200 MB/s

Ergebnis:

  • Dual-Channel-Datenrate: ≈ 51.200 MB/s
  • Das entspricht ≈ 51,2 GB/s.