Tiedonsiirto tietokoneessa on monimutkainen prosessi, joka koostuu eri osista ja tasoista. Keskiössä tässä ovat muisti ja prosessori, jotka kommunikoivat keskenään. Kun dataa lähetetään tietokoneeseen, prosessori käsittelee sitä. Käsitelty data voi olla monessa paikassa ja sen fyysinen muoto ilmenee jännitteen muutoksina. Esimerkiksi ASCII-järjestelmässä kirjain ”A” voisi ilmaistaan tietynlaisella jänniteseurannalla, kuten ”päällä, päällä, pois, pois, pois, pois, päällä”, eli ”1, 1, 0, 0, 0, 0, 1”.
Data tallennetaan useimmiten kovalevylle. Jos haluat lukea tiedoston näytöllä, tiedosto siirretään kovalevyltä ensin RAM-muistiin. Muistista data siirretään prosessorille, joka käsittelee sen ja lopulta käskee käyttöjärjestelmän näyttää sen näytönohjaimen avulla näytöllä. Tämä on välttämätöntä, koska suorittimen lukeminen suoraan kovalevyltä olisi erittäin hidasta. Kovalevyt, jopa nykyaikaiset SSD-levyt, ovat paljon hitaampia kuin RAM-muisti.
Koska prosessorin ja RAM-muistin välinen yhteys on suhteellisen hidas, tietokoneessa on erilaisia välimuisteja (cache) optimoimassa tätä tiedonsiirtoa. Välimuistit ovat eräänlaisia nopeita, mutta pienikokoisia muistialueita, jotka sijaitsevat fyysisesti lähempänä prosessoria kuin itse RAM-muisti. Näitä välimuisteja on eri tasoja: L1, L2 ja L3. Mitä lähempänä prosessoria välimuisti on (L1), sitä nopeampi se on, mutta myös sitä pienempi sen koko yleensä on. L1 saattaa olla vaikkapa 32 kilotavua, L2 256 kilotavua ja L3 jopa 8 megatavua. Välimuistit parantavat suorituskykyä erityisesti sellaisissa sovelluksissa, jotka tarvitsevat paljon laskentatehoa, kuten monimutkaiset simulaatiopelit.
Jos meillä on tietokoneessa paljon dataa, kuten suuria tiedostoja tai monimutkaisia sovelluksia, tiedonsiirron pullonkaula ei yleensä ole itse prosessori. Prosessorit ovat nykyään erittäin nopeita ja pystyisivät käsittelemään dataa vieläkin nopeammin, jos se vain saapuisi prosessorille nopeammin. Tästä syystä välimuistit ovat niin tärkeitä: ne auttavat minimoimaan sen ajan, jonka prosessori joutuu odottamaan dataa muistista.
Kokonaisuutena tiedonsiirto tietokoneessa on monikerroksinen ja monimutkainen järjestelmä, joka on optimoitu eri tasoilla. Kovalevy on hyvä pitkäaikaiseen datan säilytykseen, mutta se on hidas tiedonsiirrossa. RAM-muisti on paljon nopeampi, mutta vieläkin parempi vaihtoehto on käyttää välimuisteja, jotka ovat lähellä prosessoria. Näin ollen, tiedon liikkuminen eri osien välillä on sujuvaa ja tehokasta, mikä mahdollistaa nykyaikaisten, resurssi-intensiivisten pelien toiminnan.
Esimerkki Intel Core i5 -suorittimen arkkitehtuurista:
https://www.pcstats.com/articles/2581/4.html