välimuistin

Välimuisti (cache) on nopeasti pääsyinen, väliaikainen tallennus, jonka tarkoituksena on nopeuttaa tietojen hakemista sovelluksissa ja käyttöjärjestelmissä. Välimuisti tallentaa kopioita äskettäin tai usein käytetyistä tiedoista sekä ohjelmakoodista, jolloin seuraava pääsy voidaan toteuttaa pienemmällä viiveellä kuin alkuperäisestä lähteestä.

Välimuisteja on monitasoisia ja ne voivat olla sekä laitteistopohjaisia että ohjelmistopohjaisia. Esimerkiksi suorittimen välimuisti (CPU-cache) koostuu tyypillisesti L1-, L2- ja L3-tasoista välimuisteista, jotka ovat pienempiä ja nopeampia kuin päämuisti. Ne ovat usein SRAM-muistia. Välimuistien hallinnassa käytetään poistoperusteita (eviction policies), kuten LRU tai LFU, sekä kirjoituspolitiikkoja kuten write-through ja write-back.

Muita välimuistityyppejä ovat ohjelmistovälimuistit, kuten selaimen välimuisti, käyttöjärjestelmän tiedostojärjestelmän välimuisti sekä sovellusten oma välimuisti. Lisäksi järjestelmät voivat käyttää levy- tai levyn välimuistia pienentääkseen viivettä tallennuslähteestä. Välimuistit voivat olla globaalisti koordinoituja tai paikallisia, ja niiden tarkoituksena on parantaa sekä käyttöliittymän responsiivisuutta että sovellusten läpivientiä.

Toiminta perustuu osuma- ja epäosuma-tilanteisiin. Kun data on välimuistissa, pääsy on nopeampi (osuma). Epäosuma vaatii tiedon hakemista lähteestä ja välimuistin päivitystä. Välimuistin saatavuus sekä kohtuullinen tilankäyttö parantavat suorituskykyä, mutta samalla koherenssi ja tila ovat haasteita moniydin- tai monisäikeisissä järjestelmissä.

Välimuistien suunnittelulla on keskeinen rooli tietojenkäsittelyn suorituskyvyssä. Ne tasapainottavat hitaamman päämuistin ja nopean, mutta rajallisen tilan välillä, ja ne ovat olennaisia nykyaikaisissa tietokoneissa, palvelimissa sekä verkkopalveluissa.