Co to jest hierarchia pamięci?
Hierarchia pamięci to hierarchia pamięci i urządzeń pamięci znajdujących się w komputerze. Często wizualizowane jako trójkąt, spód trójkąta reprezentuje większe, tańsze i wolniejsze urządzenia magazynujące, podczas gdy góra trójkąta reprezentuje mniejsze, droższe i szybsze urządzenia magazynujące. Jest to często wykorzystywane w teorii obliczeń i projektowaniu, więc programiści wiedzą, jak zarządzać różnymi systemami pamięci podczas budowania komputera. Wiedząc, jak manipulować hierarchią pamięci, programiści mogą budować szybsze komputery.
Trójkąt hierarchii pamięci to technika wizualizacji, która pomaga konsumentom i programistom zrozumieć, jak działa pamięć. Na dole znajdują się tanie urządzenia pamięci masowej z dużą ilością pamięci, takie jak dysk twardy lub taśma magnetyczna. Powyżej znajduje się pamięć o dostępie swobodnym (RAM), która ma średnią pojemność i szybkość. Na górze spoczywa pamięć podręczna i procesory, które są bardzo szybkie, ale mają niewielkie pojemności. Trójkąt jest zorganizowany przede wszystkim według czasu reakcji, ale istnieje również korelacja między czynnikami, takimi jak rozmiar, pojemność pamięci i cena.
Podczas budowania komputera programista musi pamiętać o trójkącie hierarchii pamięci. Podczas gdy częściami trójkąta można manipulować, poruszanie się po sekcjach jest całkowicie niezgodne z regułami. Na przykład programista może zmienić rolę dysku twardego na rolę pamięci RAM. Gdyby tak się stało, komputer byłby bardzo wolny podczas ładowania natychmiastowych informacji, takich jak pliki i strony internetowe, i byłby w stanie pomieścić niewiele danych do długoterminowego przechowywania, dzięki czemu komputer byłby prawie bezużyteczny. Przełączanie części trójkąta nie jest właściwym sposobem na zmaksymalizowanie potencjału komputera.
Właściwe manipulowanie trójkątem polega na tym, jak programiści zwiększają wydajność komputera. Na przykład, jeśli jednostki pamięci są bardzo proste, mają mniejszy rozmiar i złożoność, hierarchia pamięci działa lepiej. Ponadto, jeśli programiści mogą to zrobić, aby informacje mogły być przetwarzane w wyższych sekcjach hierarchii pamięci, na przykład za pomocą procesora zamiast pamięci RAM, komputer porusza się szybciej. Nie przesuwa to sekcji, tylko je optymalizuje.
Chociaż wizualizacja hierarchii pamięci jest bardzo prosta, a pamięcią można manipulować, aby przejść do różnych sekcji, trudno jest dokładnie wiedzieć, gdzie pamięć będzie przechowywana lub używana. Programiści muszą oszacować ten czynnik, ponieważ kilka różnych jednostek generalnie przetwarza pamięć jednocześnie lub pamięć może przechodzić z jednej sekcji do drugiej. Dobrze wykonane programy zazwyczaj będą w stanie przewidzieć, gdzie pamięć będzie przechowywana lub przetwarzana, ale istnieje losowy czynnik, za który programiści nie zawsze mogą brać pod uwagę, dlatego hierarchia pamięci jest znacznie bardziej płynna niż na to wskazuje wizualizacja trójkąta.