geheugenlagen

Geheugenlagen is een term uit de informatietechniek die verwijst naar de hiërarchische indeling van het computergeheugen. In een geheugenhiërarchie worden data en instructies verplaatst tussen verschillende opslagniveaus met uiteenlopende snelheid, capaciteit en kosten. Het doel is om veel data snel beschikbaar te maken terwijl grote, goedkope opslagmogelijkheden worden ingezet voor minder gebruikte data.

De traditionele geheugenlaag bestaat uit: registers (binnen de processor, extreem snel en klein), L1-cache (per kern, snel maar beperkte grootte), L2-cache (groter en langzamer), L3-cache (gedeeld op meerdere kernen). Daarachter ligt het hoofdgeheugen, meestal DRAM (RAM). Verder naar buiten bevinden zich secundaire opslag zoals SSD's en harde schijven, en tenslotte niet-vluchtige geheugenapparatuur zoals optische media of tape. In moderne systemen kunnen ook persistent memory en geheugen in soort cache-niveaus integreren.

Belangrijkste principe is locality: waarmee veelgebruikte data zich waarschijnlijk in een sneller niveau bevinden; caches gebruiken cache-coherentie en vervangingspolicies; misses veroorzaken langzamere toegang. Performance wordt uitgedrukt in latency en bandwidth en is afhankelijk van datawerkbelastingen.

Trends: multi-core en multi-processor systemen met privé-L1/L2 en gedeelde L3; grafische verwerkingseenheden hebben hun eigen geheugenhiërarchie; nieuwe technologieën zoals persistent memory (bijv. Optane) verschuiven de grens tussen RAM en opslag; software-ondersteuning zoals besturingssysteem caching en database caching versterkt de rol van geheugenlagen; tiered storage en memory virtualization worden steeds vaker toegepast.

Zie ook: geheugenhiërarchie, cache-coherentie, locality of reference.