muistijärjestelmissä

Muistijärjestelmät ovat tietokoneiden ja laitteistojen keskeinen osa, joka vastaa tiedon tallentamisesta, hakemisesta ja hallinnasta suorituskyvyn optimoimiseksi. Ne muodostavat muistihierarkian, jossa muistityypit eroavat nopeudeltaan, kapasiteetiltaan ja säilyvyydeltään.

Tyypillisesti muistijärjestelmä sisältää nopeasti CPU:n läheisyydessä toimivan välimuistin (L1, L2, L3), päämuistin (yleensä DRAM-pohjainen RAM) sekä pysyvät tallennuslaitteet (ROM, flash, SSD jne.). Välimuisti hyödyntää locality of reference -periaatetta, ja sen tarkoituksena on pienentää päämuistin ja prosessorin välistä viivytystä. Volatiilisuus erottaa RAMin pysyvistä tallennuksista: virran katkeamisen jälkeen RAM menettää tiedon, kun taas pysyvät laitteet säilyttävät sen.

Monimutkaisissa järjestelmissä muistia hallitaan virtuaalimuistin avulla: käyttöjärjestelmä yhdessä muistinsiirtokytkön (MMU) kanssa muuttaa virtuaali-osoitteet fyysisiksi osoitteiksi. Tämä mahdollistaa ohjelmien eriyttämisen, suuremman muistimäärän käytön sekä muistin suojaamisen.

Moniydinkäytössä välimuistit on pidettävä koordinoituna cache-coherence -protokollien avulla (esim. MESI). Lisäksi muistissa käytetään virheenkorjausta (ECC) tai parity-tarkistuksia sekä muistisirroksia, jotta virheet havaitseminen ja korjaaminen on mahdollista.

Operatiivinen järjestelmä vastaa muistivarauksista, sivutuksesta, segmentaatiosta ja muistinhallinnasta, mikä mahdollistaa useiden ohjelmien eristämisen ja tehokkaan resurssien käytön.