1. Processorprestaties:

* Cachemissers: Wanneer de CPU gegevens opvraagt ​​die niet in de cache (L1, L2, L3) voorkomen, heeft deze toegang tot een trager hoofdgeheugen (RAM). Deze latentie bij geheugentoegang is een groot knelpunt, waardoor de CPU blijft hangen totdat de gegevens arriveren. De impact is ernstiger bij grotere cache-missers of frequente missers.

* Instructie ophalen: Het ophalen van instructies uit het geheugen introduceert latentie. Pipeline-processors proberen dit te verzachten door het vooraf ophalen van instructies, maar als voorspellingen verkeerd zijn of de geheugentoegang traag is, gaan de prestaties achteruit.

* Misvoorspellingen bij branchevoorspellingen: Wanneer een vertakkingsvoorspelling onjuist is, moet de processor reeds opgehaalde en uitgevoerde instructies weggooien en de juiste ophalen, wat resulteert in een aanzienlijke latentie.

2. Geheugensysteemprestaties:

* Geheugentoegangstijd: De tijd die nodig is om gegevens naar RAM te lezen of te schrijven, is een belangrijke bron van latentie. Sneller RAM (bijvoorbeeld DDR5 versus DDR4) vermindert deze latentie direct.

* Geheugenbandbreedte: Hoewel het niet strikt latentie is, beperkt een lage geheugenbandbreedte de snelheid waarmee gegevens kunnen worden overgedragen, waardoor de tijd voor toegang tot grotere hoeveelheden gegevens effectief wordt verlengd. Dit fungeert als een vorm van latentie, vooral voor geheugenintensieve taken.

* Latentie bij gegevensoverdracht: Het verplaatsen van gegevens tussen verschillende geheugenniveaus (bijvoorbeeld van RAM naar cache) brengt latentie met zich mee.

3. I/O-systeemprestaties:

* Schijftoegangstijd: Het lezen of schrijven van gegevens naar een harde schijf (HDD) of zelfs een solid-state drive (SSD) brengt aanzienlijke latentie met zich mee vergeleken met geheugentoegang. Dit is bij veel toepassingen een groot knelpunt.

* Netwerklatentie: Communicatie via een netwerk brengt aanzienlijke latentie met zich mee, vooral over lange afstanden of bij overbelaste netwerken. Dit is cruciaal in gedistribueerde systemen en cloud computing.

* Onderbreekt: Het afhandelen van interrupts, die gebeurtenissen van I/O-apparaten signaleren, introduceert latentie omdat de processor zijn huidige taak moet stoppen om de interrupt te verwerken.

4. Algemene systeemprestaties:

* Responsiviteit: Hoge latentie vermindert direct de reactiesnelheid van het systeem. Gebruikers ervaren vertragingen bij het laden van applicaties, het uitvoeren van opdrachten en het verschijnen van gegevens.

* Doorvoer: Een hogere latentie betekent dat er minder bewerkingen per tijdseenheid kunnen worden voltooid, waardoor de doorvoer van het systeem afneemt.

* Energie-efficiëntie: Hoewel dit niet altijd direct gerelateerd is, kan een hoge latentie de processor dwingen langer actief te blijven wachten op gegevens, wat leidt tot een hoger stroomverbruik.

Mitigatietechnieken:

Er worden verschillende technieken gebruikt om de impact van latentie te verminderen, waaronder:

* Caching: Veelgebruikte gegevens dichter bij de CPU opslaan.

* Prefetchen: Anticiperen op gegevensbehoeften en deze proactief laden.

* Parallelisme: Meerdere handelingen tegelijkertijd uitvoeren.

* Sneller geheugen en opslag: Gebruikmakend van sneller RAM, SSD's en netwerktechnologieën.

* Geoptimaliseerde algoritmen en datastructuren: Het ontwerpen van efficiënte algoritmen en datastructuren om de toegang tot gegevens te minimaliseren.

In wezen is het minimaliseren van de latentie een cruciaal doel bij het ontwerpen van computerarchitectuur. Het verminderen ervan op elk niveau – van CPU-caches tot netwerkverbindingen – vertaalt zich direct in snellere, responsievere en efficiëntere systemen.