Wat is geheugenhiërarchie?

Geheugenhiërarchie is de hiërarchie van geheugen- en opslagapparaten die op een computer worden gevonden.Vaak gevisualiseerd als een driehoek, vertegenwoordigt de bodem van de driehoek grotere, goedkopere en langzamere opslagapparaten, terwijl de bovenkant van de driehoek kleinere, duurdere en snellere opslagapparaten vertegenwoordigt.Dit wordt vaak gebruikt in de berekeningstheorie en het ontwerp, dus programmeurs weten hoe ze de verschillende geheugensystemen kunnen beheren bij het bouwen van een computer.Door te weten hoe de geheugenhiërarchie te manipuleren, kunnen programmeurs snellere computers bouwen.

De geheugenhiërarchie Triangle is een visualisatietechniek die consumenten en programmeurs helpt te begrijpen hoe geheugen werkt.Onderaan zijn er goedkope opslagapparaten met grote hoeveelheden geheugen, zoals de harde schijf of magnetische tape.Hoger omhoog is er willekeurig toegangsgeheugen (RAM), dat gemiddelde capaciteit en snelheid heeft.Bovenaan rust cache en processors, die beide erg snel zijn maar kleine capaciteiten hebben.De driehoek is voornamelijk georganiseerd door de responstijd, maar er is ook een verband tussen factoren zoals grootte, geheugencapaciteit en prijs.

Bij het bouwen van een computer moet de programmeur de geheugenhiërarchie Triangle in gedachten houden.Hoewel delen van de driehoek kunnen worden gemanipuleerd, is het verplaatsen van secties strikt tegen de regels.Een programmeur kan bijvoorbeeld de rol van de harde schijf veranderen naar de rol van RAM.Als dit gebeurt, zou de computer erg traag zijn bij het laden van onmiddellijke informatie zoals bestanden en websites, en zou hij weinig gegevens kunnen bevatten voor opslag op lange termijn, waardoor de computer bijna nutteloos is.Het wisselen van delen van de driehoek is niet de juiste manier om het potentieel van een computer te maximaliseren.

De driehoek manipuleren op de juiste manier is hoe programmeurs de efficiëntie van een computer vergroten.Als de opslageenheden bijvoorbeeld heel eenvoudig zijn, met minder grootte en complexiteit, werkt de geheugenhiërarchie beter.Als programmeurs het ook kunnen laten maken zodat informatie kan worden verwerkt in hogere delen van de geheugenhiërarchie, bijvoorbeeld met behulp van de processor in plaats van RAM, beweegt de computer sneller.Dit verplaatst de secties niet rond, het optimaliseert ze alleen.

Hoewel het visualiseren van geheugenhiërarchie heel eenvoudig is en geheugen kan worden gemanipuleerd om in verschillende secties te gaan, is het moeilijk om precies te weten waar geheugen wordt opgeslagen of gebruikt.Programmeurs moeten deze factor schatten, omdat verschillende eenheden het geheugen in het algemeen in één keer zullen verwerken, of het geheugen van de ene sectie naar de andere kan gaan.Goed gemaakte programma's zullen meestal kunnen anticiperen op waar het geheugen zal worden opgeslagen of verwerkt, maar er is een willekeurige factor waarvoor programmeurs niet altijd kunnen verklaren, en daarom is geheugenhiërarchie veel vloeibaarder dan de driehoeksvisualisatie lijkt het.