Välimuistitasot

Välimuistitasot ovat tietokoneen suorittimen (CPU) nopeita muistiyksiköitä, jotka sijaitsevat lähellä ydintä. Niiden tarkoituksena on nopeuttaa suorittimen pääsyä usein käytettyihin tietoihin ja ohjeisiin. Suoritin hakee tietoa ensin välimuistista, ja vasta jos tietoa ei löydy sieltä, se hakee sen hitaammasta keskusmuistista (RAM). Tämä parantaa merkittävästi tietokoneen suorituskykyä, sillä välimuistin nopeus on moninkertainen keskusmuistiin verrattuna.

Välimuistia on tyypillisesti useita tasoja, jotka numeroidaan yleensä L1, L2 ja L3. L1-välimuisti on pienin ja nopein, ja se on yleensä jaettu jokaiselle suoritinytimelle erikseen. Se sisältää kaikkein useimmin tarvittavat tiedot. L2-välimuisti on hieman suurempi ja hitaampi kuin L1, ja sekin voi olla ydin- tai jaettu. L3-välimuisti on suurin ja hitain välimuistitaso, ja se on yleensä jaettu kaikkien suoritinytimien kesken. Suuremman koon ansiosta se voi varastoida enemmän tietoa, mutta sen nopeus on alhaisempi kuin L1- ja L2-välimuistin. Joissain moderneissa suorittimissa voi olla myös L4-välimuistia, joka sijaitsee tyypillisesti prosessoripaketin ulkopuolella tai grafiikkapiirin yhteydessä.

Kun suoritin tarvitsee tietoa, se tarkistaa ensin L1-välimuistin. Jos tieto löytyy (cache hit), se haetaan nopeasti. Jos ei löydy (cache miss), suoritin tarkistaa L2-välimuistin, sitten L3-välimuistin ja lopulta keskusmuistin. Mitä korkeampi välimuistihitti, sitä nopeammin operaatio suoritetaan. Välimuistin koko ja rakenne ovat tärkeitä suorituskyvyn kannalta, ja ne vaikuttavat merkittävästi ohjelmien latausnopeuteen ja yleiseen vasteaikaan.