CT50A2602 Käyttöjärjestelmät Seminaarityö. Tietokoneen muisti nyt ja tulevaisuudessa

Transkriptio

1 CT50A2602 Käyttöjärjestelmät Seminaarityö Tietokoneen muisti nyt ja tulevaisuudessa Jyrki Eurén Raimo Asikainen Janne Laitinen Teppo Lapinkoski Manu Toivanen Pasi Ruuth

2 Johdanto Taustaa Työn taustana ryhmän jäsenten monipuolinen näkemys aiheeseen Lähtökohtana aiheen tutkiminen, vertaaminen kokemuksiin sekä mahdollinen uuden tiedon omaksuminen Tavoitteet Kuvata muistien nykytilaa ja muodostaa näkemys tulevaisuuden kehityssuunnasta Suorituskyvyn ja soveltuvuuden arviointi Rakenne Muistin perusteiden esittely; nykytila - tulevaisuus Toiminnallisuuden ja käyttötarkoituksen näkökulma Yhteenveto; odotukset ja haasteet

3 Yleistä tietokoneen muisteista Tietokoneessa on erilaisia muisteja käyttötarkoitukseltaan, kooltaan, rakenteeltaan, toiminnaltaan, ja nopeudeltaan sekä myös kustannuksiltaan. Muistihieararkian periaatteena on yrittää pitää tarpeellinen tieto mahdollisimman nopeasti saatavilla. Tietokoneessa tai siihen liitettynä erilaiset muistit toimivat erilaisin tavoin tietovarastona. Muistit voidaan luokitella eri kriteerien perusteella eri tyyppeihin: väli-, keskus- ja massamuisteihin käyttötavan mukaan hajasaanti-, suorasaanti ja sarjasaantimuisteihin muistin hakutavan perusteella lukumuisteihin (ROM) ja lukimuisteihin (RAM) haihtuviin ja haihtumattomiin muisteihin tiedon keston mukaan tallennusvälineen (media) perusteella levy-, nauha- tai puolijohdemuisteihin Tietokoneen muistin kapasiteetti mitataan bitteinä tai 8 bitin tavuina Muistien toimintatapoja ja kohteita on erilaisia

4 Tietokoneen muisti nyt Todella nopeat prosessorin rekisterit ja muistit Nopeat välimuistit Keskumuisti Massamuistit -Massamuisteja voidaan käyttää myös edellisten virtuaalisena lisämuistina

5 Tietokoneen muisti nyt Prosessorin muisti (CPU) Prosessorin muistia kutsutaan rekisteriksi Joissain prosessoreissa on myös L1 (ja L2) välimuisti Prosessoripiirillä sijaitsevat rekisterit välimuistit toimivat prosessorin kellotaajuudella Välimuisti (CPU Cache) Välimuistit voivat sijaita joko prosessoripiirillä sekä prosessoripiirillä että emolevvyllä vain emolevyllä Prosessoripiirin ulkopuolelle sijoitetut välimuistit toimivat väylän kellotaajuudella, minkä johdosta ne ovat hitaampia kuin prosessoripiirille pakatut muistit Väylän kellotaajuudella toimivat muistit ovat synkronisia päämuistin kanssa

6 Tietokoneen muisti nyt Keskusmuisti Keskusmuisti toimii tietokoneen käyttömuistina Keskusmuistiin voidaan rinnastaa myös virtuaalimuisti, joka mahdollistaa osan keskusmuistin tietovaraston siirtämisestä massamuistiin Muistit voivat olla joko haihtuvia tai haihtumattomia Massamuistit Massamuistin tehtävänä on säilyttää ja taltioida kokoonpanon data Massamuistit voidaan jakaa datan tallennusmenetelmän mukaan (1) mekaanisiin muisteihin, (2) optisiin muisteihin, (3) magneettisiin muisteihin ja (4) puolijohdemuisteihin. Fyysisten laitteiden rinnalla on entistä enemmän erilaisia verkko- ja pilvipalveluita

7 Muistiteknologioiden tulevaisuus Kehityksen ajureina kilpavarustelu ja teknologioiden kehittyminen Yleisesti muisteilta odotetaan: suurempaa nopeutta halvempaa hintaa pienempää kokoa alhaisempaa virrankulutusta

8 Kehityksen suuntaus Pyrkimyksenä integroida muisti suoraan keskusprosessoriin (Storage Class Memory, SCM) Potentiaalisia SCM teknologioita / pysyviä muisteja (NVM, nonvolatile memory): RRAM (Resistive RAM) STT-RAM (Spin Torque Transfer) PCRAM (Phase Change Random Access Memory) Parempi suorituskyky ja potentiaali suhteessa nykyisiin flashteknologioihin muistien kestävyys, kirjoitusnopeus ja skaalautuvuus

9 Mitä seuraavaksi? Tulevaisuuden muistit tulevat sisältämään yhä vähemmän mekaanisia osia Ominaisuuksiltaan tarpeisiin sopivien materiaalien löytäminen tulee olemaan edelleen suuri haaste Ubiikkiyhteiskunta jokapaikan tietotekniikka

10 YHTEENVETO Muistit kehittyneet yleisen teknologisen kehityksen mukana (koko, tehokkuus, kustannukset) Tulevaisuuden trendeinä virrankulutus, kustannustehokkuus ja soveltuvuus eri käyttötarkoituksiin Kehitystä ohjaavina tekijöinä materiaalit ja vaatimukset muisteille Tiedon turvaaminen huomioitava kehitystyössä

11 KIITOS MIELENKIINNOSTA!