Välimuistitransferit

Välimuistitransferit ovat prosessin tai järjestelmän toimesta tapahtuvia tietovirtoja, joissa data siirtyy välimuistin ja muun muistijärjestelmän välillä. Välimuisti on nopeasti saatavilla oleva muistialue, joka väistää päämuistin viivettä pienen kapasiteetin kustannuksella. Kun ohjelma lukee tai kirjoittaa dataa, järjestelmä yrittää käyttää välimuistia; jos data löytyy välimuistista, tapahtuu välimuistihaku ja siirto tapahtuu nopeasti. Jos tietoja ei ole välimuistissa, syntyy välimuistivirhe (miss), ja data siirretään alemmalta tasolta, esimerkiksi päämuistista, välimuistiin.

Välimuistitransferit jakautuvat useisiin vaiheisiin: lukemiset, kirjoitukset sekä näihin liittyvät kirjoituspäivitykset ja kirjoitus takaisin -toiminnot. Moniydin- ja moniprosessorijärjestelmissä välimuistivirheiden lisäksi on koherenssi, jonka ylläpitämiseksi käyttöjärjestelmä ja prosessorit suorittavat siirtoja kooperatiivisesti. Koherenssiprotokollat, kuten MESI tai MOESI, määrittävät milloin välimuistissa olevaa dataa mitätöidään, päivitetään tai jaetaan muiden ytimien kanssa.

Välimuistitransferien kustannukset ovat merkittäviä suorituskykytekijöitä: ne näkyvät latenssina, kaistan laaduna ja energian kulutuksena. Suorituskyvyn optimointi keskittyy hyvään tietojen paikallisuuteen, tilan hyödyntämiseen, muistilohkojen asettamiseen oikeisiin muotoihin (tiivis sidoitus, siirtotapahtumat), esilataukseen (prefetch) sekä synkronointikoneistojen vähentämiseen. Virheellinen tietojen jakaminen tai epäoptimaalinen data-arkkitehtuuri voi johtaa false sharingiin ja ylimääräisiin siirtoihin.

Lyhyesti, välimuistitransferit kuvaavat kaikkia välimuistin ja muun muistivaraston välillä tapahtuvia reaaliaikaisia data-siirtoja, joilla on suoran vaikutuksen järjestelmän suorituskykyyn ja energiatehokkuuteen.