Välimuisti

Johdanto

Välimuisti kuuluu tietokoneen sisäiseen muistiin, jonka tarkoituksena on nopeuttaa tietokoneen toimintaa. Välimuistit sijoittuvat sisäisessä muistissa rekisterin ja keskusmuistin väliin, ja nimensä mukaisesti sen tarkoitus on toimia väliaikaisena muistina niiden välillä.

Välimuistin rakenne

Prosessori, joka on vastuussa tietojen käsittelystä ja tiedonsiirrosta eri osien välillä, käyttää keskusmuistia. Prosessorin nopeutta mitataan kellotaajuutena (GHz), joka tarkoittaa käytännössä prosessorin tekemien laskutoimitusten lukumäärä sekunnissa. Prosessori pystyy käsittelemään tietoa nopeammin kuin keskusmuistissa käytettävä DRAM-muisti. Prosessorin toiminta on suurelta osin tiedonsiirtoa prosessorin ja muistin välillä. Välimuisti nopeuttaa prosessorin toimintaa siten, että siihen kopioidaan osa keskusmuistin datasisällöstä, jolloin siihen päästään käsiksi nopeammin. Välimuistin ollessa lähellä prosessorin suoritinosaa nopeus kasvaa, mutta siihen ei mahdu paljon muistia. Sen seurauksena tietokoneissa on käytössä kahdesta kolmeen välimuistia (L1-L3 -tason välimuistit), joista lähimpänä prosessorin suoritinta on pienin ja nopein välimuisti. Siirryttäessä kauemmas, välimuistin nopeus pienenee ja muistin koko kasvaa. Koneissa on myös muita välimuisteja, kuten kiintolevyn sekä www-selaimen välimuisti.

Välimuistin suunnittelu

Tietokoneen muistiyksikköä suunniteltaessa, yritetään yhdistää mahdollisimman suuri muisti ja edullinen hinta. Välimuisti toimii rekisterin ja päämuistin välillä parantamalla koneen suoritustehoa. Mitä nopeammin tietoon päästään käsiksi, sitä kalliimpi on hinta bittiä kohti. Mitä suurempi muistin kapasiteetti on, sitä pienempi hinta ja hitaampi käsittelyaika. Muistia suunnitellessa onkin ongelmana, kuinka saadaan muodostettua mahdollisimman suuri ja halpa muistiyksikkö. Ongelma on ratkaistu käyttämällä monia erilaisia muisteja, jolloin kustannukset saadaan pidettyä kohtuullisina ja suoritusteho korkeana. Muistin hierarkisen järjestelyn seurauksena on siis saatu muodostettua tehokas muistiyksikkö, jossa yhdistyvät pienet ja kalliit muistit isojen, halpojen ja hitaampien muistien kanssa.

Takaisin sivulle Rinnakkaisprosessointi

Lähteet

Merilinna, J. 2006. Tietokoneen rakenne. http://myy.haaga-helia.fi/~ict1td001/tito/K06/TietokoneenRakenne.pdf. [Viitattu 15.11.2018].

Sasha, S. 2015. Efficient Methods on Reducing Data Redundancy in the Internet. https://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/handle/123456789/18027/isbn9789526064222.pdf?sequence=1&isAllowed=y. [Viitattu 15.11.2018].

Stallings, W. (2016) Computer Organization and Architecture: Designing for Performance. 10th Global edition. New York: Pearson, 2016.