Speicherhierarchie

1. Begriff: funktionale Zusammenfassung von Datenspeichern (Daten, Speicher) mit unterschiedlichen Zugriffszeiten. Die Speicherhierarchie stellt sich als ein einheitlicher Arbeitsspeicher dar, obgleich sie aus verschiedenen Speichern unterschiedlichen Typs und Größe gebildet wird.

2. Zweck des Konzepts der Speicherhierarchie ist die Beschleunigung des Datendurchsatzes mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand durch Anpassung der Zugriffszeit zu den gespeicherten Daten an die Operationsgeschwindigkeit des Zentralprozessors.

3. Funktionsweise: Zwischen das schnelle Rechenwerk des Zentralprozessors und den (im Vergleich dazu) langsamen Arbeitsspeicher wird ein Pufferspeicher (Cache) geschaltet, dessen Zugriffszeit etwa der Ausführungszeit eines elementaren Verarbeitungsschrittes im Rechenwerk entspricht. Der Pufferspeicher hält nur die unmittelbar zur Verarbeitung anstehenden Daten für den schnellen Zugriff durch das Rechenwerk bereit. Das Rechenwerk verkehrt fast ausschließlich mit dem Pufferspeicher. Moderne Computer arbeiten mit dieser zweistufigen Speicherhierarchie oder unter Einbeziehung des virtuellen Speichers mit dreistufiger Speicherhierarchie. Die Daten sind der erwarteten Zugriffshäufigkeit entsprechend auf die unterschiedlichen Speicher verteilt.