Kas yra atminties hierarchija?

Atminties hierarchija – tai kompiuteryje esančių atminties ir saugojimo įrenginių hierarchija. Dažnai vizualizuojamas kaip trikampis, jo apačia žymi didesnius, pigesnius ir lėtesnius saugojimo įrenginius, o trikampio viršuje – mažesnius, brangesnius ir greitesnius saugojimo įrenginius. Tai dažnai naudojama skaičiavimo teorijoje ir projektuojant, todėl programuotojai žino, kaip valdyti skirtingas atminties sistemas kurdami kompiuterį. Žinodami, kaip manipuliuoti šia hierarchija, programuotojai gali sukurti greitesnius kompiuterius.

Atminties hierarchijos trikampis yra vizualizacijos metodas, padedantis vartotojams ir programuotojams suprasti, kaip veikia atmintis. Apačioje yra pigūs saugojimo įrenginiai su dideliu kiekiu atminties, pavyzdžiui, kietasis diskas arba magnetinė juosta. Aukščiau yra laisvosios kreipties atmintis (RAM), kurios talpa ir greitis yra vidutinė. Viršuje yra talpykla ir procesoriai, kurie abu yra labai greiti, bet turi mažą talpą. Trikampis pirmiausia suskirstytas pagal atsako laiką, tačiau taip pat yra ryšys tarp tokių veiksnių kaip dydis, atminties talpa ir kaina.

Kurdamas kompiuterį programuotojas turi turėti omenyje atminties hierarchijos trikampį. Nors trikampio dalimis galima manipuliuoti, dalių judėjimas griežtai prieštarauja taisyklėms. Pavyzdžiui, programuotojas gali pakeisti kietojo disko vaidmenį į RAM. Jei taip atsitiktų, kompiuteris bus labai lėtas įkeldamas tiesioginę informaciją, pvz., failus ir svetaines, ir galės laikyti mažai duomenų ilgalaikiam saugojimui, todėl kompiuteris bus beveik nenaudingas. Trikampio dalių perjungimas nėra tinkamas būdas maksimaliai padidinti kompiuterio potencialą.

Tinkamai manipuliuodami trikampiu programuotojai padidina kompiuterio efektyvumą. Pavyzdžiui, jei saugojimo įrenginiai yra labai paprasti, mažesni ir sudėtingesni, atminties hierarchija veikia geriau. Be to, jei programuotojai gali padaryti taip, kad informaciją būtų galima apdoroti aukštesnėse hierarchijos dalyse, pavyzdžiui, naudojant procesorių, o ne RAM, tada kompiuteris juda greičiau. Taip skyriai nejudinami, o tik optimizuojami.

Nors vizualizuoti atminties hierarchiją yra labai paprasta, o atmintis gali būti manipuliuojama, kad ji eitų į skirtingas dalis, sunku tiksliai žinoti, kur atmintis bus saugoma ar naudojama. Programuotojai turi įvertinti šį koeficientą, nes keli skirtingi įrenginiai paprastai apdoros atmintį vienu metu arba atmintis gali pereiti iš vienos sekcijos į kitą. Gerai sukurtos programos paprastai gali numatyti, kur bus saugoma arba apdorojama atmintis, tačiau yra atsitiktinis veiksnys, į kurį programuotojai ne visada gali atsižvelgti, todėl atminties hierarchija yra daug sklandesnė, nei atrodo trikampio vizualizacija.