Jo raskere minnet er, jo dyrere er det. Dette har vært sant siden de første datamaskinene. Det raskeste kunne også ha ulemper som ville gjort det vanskelig å bygge en komplett datamaskin hvis alt minnet skulle være av denne ene typen. For eksempel er mye av det raskeste minnet vi bruker flyktig (volatile) og trenger oppfriskning mange ganger i sekundet for å beholde dataene vi har lagret.
Løsningen har vært å bruke forskjellige typer minne som har forskjellig hastighet og karakteristikk i datamaskinene.
Minnehierarkipyramiden
Prosessorkjernene er de raskeste enhetene i datamaskinen. Disse gjør utregninger og er avhengige av å ha instruksjoner for hva de skal gjøre og data å gjøre utregningene på. Prosessorkjernen har derfor registre hvor de kan hente og mellomlagre data veldig raskt.
For å levere data til registrene har prosessoren flere nivåer med cache-minne (L1, L2 og L3) som er tregere, men mye større.
Prosessor-cachen får sine data fra maskinens arbeidsminne (RAM) som igjen er mye større, men tregere.
Arbeidsminne får sine data fra lagringsenheter som er ikke- flyktig (non-volatile) som SSDer (Solid state drive, lagringsmedium som bruker flashminne) eller tradisjonelle harddisker.
Minnehierarki-modellen gir en enkel oversikt over hvor raske de forskjellige minnetypene er i forhold til hverandre.
Modellen viser også hvilke deler av datamaskinens minne som er flyktige (volatile), hvor dataene som er lagret forsvinner når oppfriskningen stopper (for eksempel ved tap av strøm). Eller minne som er ikke-flyktig (non-volatile) og beholder dataene lagret selv etter tap av strøm.
Eksempel på minnehierarkiet i praksis
Eksempelet under er sammensatt av tallmateriale fra forskjellige utstyrsleverandører, nettbutikker og tester gjort av moderne, men vanlig datautstyr i 2020.
De nøyaktige verdiene i tabellen vil forandre seg over tid, derfor bør ikke verdiene i tabellen brukes som fasit for den enkelte typen lagringsenhet.
Navn | Størrelse | Hastighet | Responstid | Pris per gb |
|---|---|---|---|---|
CPU-register | 0,002 MB | 0,5 ns | - | |
L1-cache | 0,064 MB | 1400 GB/s | 1 ns | - |
L2-cache | 0,512 MB | 400 GB/s | 3 ns | - |
L3-cache | 64 MB | 200 GB/s | 15 ns | - |
RAM | 32 GB | 70 GB/s | 50 ns | 46 kr/GB |
PCIe 4 SSD | 1 000 GB | 4,5 GB/s | 0,5 ms | 3,1 kr/GB |
SATA HDD | 10 000 GB | 0,2 GB/s | 4.0 ms* | 0,47 kr/GB |
Tape LTO8 | 30 000 GB | 0,9 GB/s** | -*** | 0,2 kr/GB |
* Denne responstiden gjelder hvis harddiskplaten allerede er i bevegelse.
** Hastigheten er mulig på grunn av komprimering av datafilene før overføring. Selve overføringshastigheten til tapen vil derfor være lavere.
*** Søketiden på tape avhenger av hvor på tapen innholdet ligger. Søketiden vil være på mange sekunder.