Muistijärjestelmät

Muistijärjestelmät ovat tietokoneen ja siihen liitettyjen laitteiden muistien sekä niiden hallinnan kokonaisuus. Ne tallentavat ohjelmien dataa ja ohjeita sekä tarjoavat nopean pääsyn niiden käsittelyyn. Muistijärjestelmä koostuu useista hierarkiatasoista sekä laitteistosta että ohjelmistosta, ja sen suunnittelulla on keskeinen vaikutus suorituskykyyn, kapasiteettiin ja energiankulutukseen.

Yleinen muistihierarkia sisältää välimuistin (L1, L2, L3), päämuistin (RAM, yleensä DRAM-pohjainen) sekä massamuistin kuten SSD- tai HDD-tallennus. Välimuistin tehtävä on pitää usein käytettyjä tietoja nopeasti prosessorin saatavilla, kun taas päämuisti toimii suurimman osan ajasta välimuistin ja massamuistin välissä. Massamuisti on suurikapasiteettista ja pysyvää, mutta huomattavasti hitaampaa.

Laite- ja järjestelmäkomponenteihin kuuluvat muistiyksiköt, muistiohjain, muistiväylät sekä muistimoduulit, kuten DIMM- ja SO-DIMM-moduulit. DRAM on yleisin päämuistin teknologia; SRAMia käytetään välimuistissa sen nopeuden vuoksi. Non-volatile memory -ratkaisut, kuten persistent memory, kehittyvät ja voivat tulevaisuudessa yhdistää muistin ja tallennuksen ominaisuuksia entistä tiiviimmin.

Ohjelmiston näkökulmasta muistijärjestelmä kattaa muistinhallinnan sekä virtuaalimuistin. Virtuaalimuisti tarjoaa ohjelmille suuremman osoiteavaruuden kuin fyysinen muisti; käyttöjärjestelmä liikuttaa sivuja fyysisestä muistista tallennusvälineille ja päinvastoin. Sivut, sivutaulu ja TLB (Translation Lookaside Buffer) mahdollistavat osoitteiden hallinnan. Virheenkorjaus (ECC) ja muut varmistusmenetelmät parantavat muistijärjestelmän luotettavuutta.