muistijärjestelmien

Muistijärjestelmien käsite kattaa ne laitteet ja tekniikat, jotka tallentavat dataa ja ohjelmia sekä mahdollistavat niiden nopean käytön prosessorin kanssa. Ne voidaan jakaa yleisesti päämuistiin, välimuistiin ja pysyvään tallennukseen. Modernit järjestelmät käyttävät muistihierarkiaa, jossa kalliit ja nopeat muistityypit tarjoavat dataa etukäteen suuremman suorituskyvyn saavuttamiseksi, ja halvempia, tilaa vieviä tallennusratkaisuja käytetään pitkäaikaisiin tallennustarpeisiin.

Päämuisti, eli työmuisti, on volatiili muistityyppi, joka säilyttää dataa prosessorin käytössä ajon aikana. Yleisin ratkaisu on DRAM-pohjainen päämuisti, jota täydennetään virheenkorjauksella (ECC) palvelin- ja kriittisissä sovelluksissa. Päämuistin nopeus ja kapasiteetti ovat keskeisiä tekijöitä järjestelmän kokonaiskimuistin suorituskyvyssä ja samanaikaisten tehtävien määrässä.

Välimuisti tarkoittaa CPU:n sisäistä, erittäin nopeaa muistia, kuten L1-, L2- ja L3-välimuistia. Välimuisti tallentaa juuri käytettyjä tietoja, jotta muistiväylän viiveet pitenevät mahdollisimman vähän. Välimuistisuunnittelu vaikuttaa merkittävästi sekä yksittäisen ohjelman suoritukseen että järjestelmän kokonaistehokkuuteen.

Pysyvä tallennus on muisti, joka säilyttää tiedot katkeamattomasti, kunkusvirta katkeaa. Tähän kategoriaan kuuluvat kiintolevyt, SSD-asemat ja muut non-volatile-tallennusratkaisut. Ne tarjoavat suuria tiloja, halvempaa tallennuskapasiteettia ja pysyvyyden, mutta tyypillisesti hitaampia kuin päämuisti.

Muistinhallinta kattaa käyttöjärjestelmän keinot hallita muistivarausta, osoitteita ja suojausta. Virtuaalimuisti mahdollistaa suuremman osoiteavaruuden ja paremman suojauksen käyttämättä koko fyysistä muistia kerralla. Tyypillisesti käytetään sivutusta, segmentointia ja TLB:tä (Translation Lookaside Buffer) osoitteensiirtoon.

Muistijärjestelmien suunnittelussa painotetaan suorituskyvyn, kapasiteetin ja kustannusten tasapainoa sekä energiatehokkuutta. Osaamisen ja teknologian edetessä muistihierarkian käytännöt kehittyvät jatkuvasti esimerkiksi NUMA-arkkitehtuurien, rinnakkaisten muistikanavien ja muistin interleavingin kautta.