Experiment mit CPU-Cache: So gut funktioniert ein PC ohne Arbeitsspeicher
Angesichts der schwierigen Marktsituation bei Arbeitsspeicher , die durch den Kapazitätsbedarf generativer KI-Systeme angespannt bleibt, gewinnen Hardware-Experimente, die fundamentale Architekturfragen stellen, an Relevanz. Der Youtuber PortalRunner(öffnet im neuen Fenster) hat untersucht, ob ein Computer vollständig ohne physische RAM-Module operieren kann. Die technische Lösung basiert dabei nicht auf Standard-Firmware, sondern auf einer tiefgreifenden Modifikation der Open-Source-Alternative Coreboot.
Coreboot hebelt RAM-Initialisierung aus
Die größte Hürde für den Betrieb ohne Arbeitsspeicher stellt der normale Bootvorgang dar: Herkömmliche Bios- und Uefi-Versionen brechen den Start ab, wenn die Hardware-Initialisierung (Memory Training) fehlschlägt. PortalRunner umging dies durch ein modifiziertes Coreboot-Image, bei dem die Routine zur RAM-Erkennung übersprungen wurde. Als Hardware-Basis diente ein System aus dem Jahr 2009, da modernere Plattformen durch restriktive Uefi-Vorgaben und Boot-Sicherungen den Austausch der Firmware erheblich erschweren.
In früheren Versuchen erwies sich die Nutzung von Auslagerungsdateien oder die Adressierung von Grafikspeicher (VRAM) über alte Schnittstellen als zu langsam für einen stabilen Betrieb. Der Fokus rückte daher auf den SRAM des CPU-Caches. Dieser bietet zwar eine extrem hohe Bandbreite, ist in der Kapazität jedoch stark begrenzt. Während moderne Prozessoren mit Technologien wie AMDs 3D V-Cache bis zu 96 MiB L3-Cache bereitstellen, standen im Test-Setup nur wenige Megabyte zur Verfügung. Ein typischer Sechskern-Prozessor ohne speziellen Stapelspeicher erreicht oft kaum die 100-MByte-Marke an Gesamtkapazität.
Snake in der Bios-Umgebung
Da das System ohne konventionelles Betriebssystem direkt in der Bios-Umgebung startete, unterlag die Softwareentwicklung massiven Restriktionen. Ohne die Speicherverwaltung eines Kernels mussten Programme direkt in Assembly geschrieben und auf maximale Register-Nutzung optimiert werden. Die Grafikausgabe war dabei weniger durch den Speichermangel als durch die fehlenden Treiber-Layer limitiert, weshalb der Entwickler auf eine einfache ASCII-Darstellung zurückgriff.
Das Ergebnis des Experiments ist ein funktionsfähiges Snake, das vollständig innerhalb des CPU-Caches ausgeführt wird. Als Proof-of-Concept demonstriert das Projekt, dass die CPU technisch autark agieren kann, sofern die Firmware-Barrieren fallen. Für den Alltag im Jahr 2026 bleibt die Methode aufgrund des immensen Optimierungsaufwands und der geringen Kapazität jedoch eine eher akademische Übung.