PC ohne RAM auf CPU-Cache: So starten

PC nur mit CPU-Cache booten: Ein No-RAM-Experiment

Entwickler PortalRunner hat einen Test durchgeführt, einen Personal Computer ohne RAM-Module zu booten und sich dabei ausschließlich auf den CPU-Cache zu verlassen. Das System, basierend auf einem Mainboard von 2009 mit BIOS, bootete erfolgreich und lief das einfache Snake-Spiel. Der gesamte verfügbare Speicher war auf den CPU-Cache beschränkt: L1 — 64 KB pro Kern, L2 — 512 KB pro Kern, L3 — 16 MB pro Kern bei einem Sechskernprozessor, insgesamt weniger als 100 MB.

Das Deaktivieren des RAM erforderte Modifikationen im BIOS, um die Speicherplätze gewaltsam zu ignorieren. Moderne UEFI-Systeme machen das schwieriger durch zusätzliche Überprüfungen.

Alternativen zum RAM und warum sie scheiterten

Vorläufige Tests zeigten, dass Alternativen unwirksam waren:

• Große Swap-Datei auf der Festplatte: übermäßige Latenz durch E/A-Operationen.
• VRAM auf alten GPUs: inkompatibel mit OS-Systemanforderungen.

Der einzig gangbare Weg war, den Speicherzugriff auf die CPU-Cache-Level zu beschränken. Programme wurden zeilenweise im Assembler optimiert, Grafik aus ASCII-Zeichen mit einer einfachen Farbpalette erstellt.

Technische Umsetzungsdetails

Auf einem PC von 2009 mit BIOS:

• BIOS geflasht, um RAM-Slots zu deaktivieren (erster Versuch mit neuem Board fehlgeschlagen).
• OS im Modus gebootet, bei dem der Speicher innerhalb der Cache-Limits blieb.
• Code mit Flags kompiliert, um den Footprint zu minimieren (z. B. -Os in GCC).
• Mit Snake getestet — das Spiel lief flüssig mit Footprint < 50 KB.

L1/L2-Cache bietet 1–10 Zyklen Latenz, L3 bis zu 40 Zyklen, was für Konsolen-Apps ohne dynamische Allokationen ausreicht.

Hintergrund: Explodierende RAM-Preise

Bis Ende 2025 waren DDR5-Preise um 252 % in drei Monaten gestiegen. Ein 64-GB-Kit kostete über $1000, mehr als einfache Laptops. Modulknappheit treibt Experimente an, um die RAM-Abhängigkeit zu reduzieren.

Embedded Systems und IoT nutzen bereits Bare-Metal-Code ohne OS, aber das ist bei x86-Desktops wegen Legacy-Code selten.

Wichtige Erkenntnisse

• CPU-Cache (L1–L3) erlaubt das Ausführen minimalistischer Apps ohne RAM auf alter Hardware.
• BIOS ist leichter zu modifizieren als UEFI; nach Mainboards vor 2012 suchen.
• Optimierungstipps: Assembler, statische Allokationen, Heap vermeiden.
• Tolle Übung, um die Speicherhierarchie im Low-Level-Development zu verstehen.
• RAM-Preise schießen in die Höhe: DDR5-64GB > $1000 bis Februar 2026.

— Editorial Team