Definición de Memoria Cache
La memoria cache del procesador
se encarga de acelerar las lecturas y escrituras que necesita el micro
del sistema de memoria para conseguir así que todas tus aplicaciones
funcionen más rápido.
Al producirse el encendido pasan a la memoria RAM aquellos
programas que ejecutas y los datos que necesites en cada momento.Por desgracia el acceso a la memoria RAM desde el micro no es instantáneo. Esto que puede parecer algo anecdótico, estamos hablando del orden de nanosegundos, puede provocar bloqueos y caídas de rendimiento.
¿Qué es la memoria cache?
La cache es la solución al problema de rendimiento del sistema de memoria. Es muy pequeña y está incluida en el interior del micro. Su función es sencilla, conseguir que los datos más usados estén lo más cerca del procesador para ser accedidos de la manera más rápida posible.¿Cómo funciona la memoria cache?
Se organiza en niveles, de menor a mayor tamaño según lo alejada que esté del micro. Si el procesador necesita un dato de la memoria se comprueba si este se encuentra en el primer nivel. En caso de no encontrarlo, se busca en el segundo nivel y si no en el tercero. Todo se acelera si se colocan los datos más utilizados en los niveles más cercanos al procesador.Cada uno de estos niveles tiene un bloque de control el cual se encarga de almacenar y poner los datos a disposición del micro.
El tiempo que tarda en buscar la información es
proporcional al tamaño de la propia memoria que administra. Como
queremos que los datos lleguen lo antes posible al micro los niveles más
bajos tendrán menor capacidad. Cada nivel superior, por tanto, es
bastante más grande que el anterior.
La memoria cache es muy pequeña.En comparación con la memoria RAM unas mil veces más pequeña. Por suerte, los programas suelen realizar muchas operaciones sobre los mismos datos y por lo tanto se consiguen grandes mejoras al usar esta técnica.
TIPOS de caché
Hay tres tipos diferentes de memoria caché para procesadores:
Caché de 1er nivel (L1):
Esta caché está integrada en el núcleo del procesador, trabajando a
la misma velocidad que este. La cantidad de memoria caché L1 varía de
un procesador a otro, estando normalmente entra los 64KB y los 256KB.
Esta memoria suele a su vez estar dividida en dos partes dedicadas,
una para instrucciones y otra para datos.
Caché de 2º nivel (L2):
Integrada también en el procesador, aunque no directamente en el
núcleo de este, tiene las mismas ventajas que la caché L1, aunque es
algo más lenta que esta. La caché L2 suele ser mayor que la caché L1,
pudiendo llegar a superar los 2MB. A diferencia de la caché L1, esta
no está dividida, y su utilización está más encaminada a programas que
al sistema.
Caché de 3er nivel (L3): Es
un tipo de memoria caché más lenta que la L2, muy poco utilizada en
la actualidad. En un principio esta caché estaba incorporada a la placa base, no al procesador, y su velocidad de acceso era bastante más lenta que una caché de nivel 2 o 1, ya que si bien
sigue siendo una memoria de una gran rapidez (muy superior a la RAM, y
mucho más en la época en la que se utilizaba), depende de la
comunicación entre el procesador y la placa base. Para hacernos una
idea más precisa de esto, imaginemos en un extremo el procesador y en
el otro la memoria RAM. Pues bien, entre ambos se encuentra la
memoria caché, más rápida cuanto más cerca se encuentre del núcleo
del procesador (L1)
.
Memoria Caché
Las memorias caché son extremadamente rápidas (su velocidad es unas 5
veces superior a la de una RAM de las más rápidas), con la ventaja
añadida de no tener latencia, por lo que su acceso no tiene ninguna
demora... pero es un tipo de memoria muy cara. Esto, unido a su
integración en el procesador (ya sea directamente en el núcleo o no)
limita bastante el tamaño, por un lado por lo que encarece al
procesador y por otro por el espacio disponible. En cuanto a la
utilización de la caché L2 en procesadores multinucleares, existen dos
tipos diferentes de tecnologías a aplicar.
Por
un lado está la habitualmente utilizada por Intel, que consiste en
que el total de la caché L2 está accesible para ambos núcleos y por
otro está la utilizada por AMD, en la que cada núcleo tiene su propia
caché L2 dedicada solo para ese núcleo. La caché L2 apareció por
primera vez en los Intel Pentium Pro, siendo incorporada a
continuación por los Intel Pentium II, aunque en ese caso no en el
encapsulado del procesador, sino externamente (aunque dentro del
procesador)
Rendimiento de la caché
El
funcionamiento de la caché de lectura se parece al de un adivino; debe
anticipar lo que ocurrirá en el futuro. Si el dispositivo que está
siendo cacheado encuentra los datos en la caché, habrá un éxito
("hit"), en caso contrario, un fracaso ("miss"). Los sistemas de caché
actuales son capaces de proporcionar una tasa de éxitos superior al
90%.
Como puede figurarse el lector, construir
un mecanismo de caché no es una tarea baladí. Se requieren esquemas
de funcionamiento que atiendan de forma simultanea y balanceada
diversos factores:
- Discriminar que información debe ser almacenada y cual descartada.
- Decidir la organización interna de este almacenamiento.
- Manejar las peticiones de lectura.
Esto exige disponer de un mecanismo de intercepción de las peticiones
del dispositivo que está siendo cacheado.
- Manejar las peticiones de escritura. Interceptar las peticiones de escritura del dispositivo a cachear.
Tipos de cache
Desde el punto de vista del hardware, existen dos tipos de memoria cache; interna y externa. La primera, denominada también cache primaria, caché de nivel 1 o simplemente caché L1 (Level one) La segunda se conoce también como cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2
Desde
el punto de vista funcional, existen cachés específicas de algunos
dispositivos, por ejemplo, de disco. También se distingue entre caché
de lectura y de escritura.
§2.1 Caché interna
Es una innovación relativamente reciente [3];
en realidad son dos, cada una con una misión específica: Una para
datos y otra para instrucciones. Están incluidas en el procesador junto
con su circuitería de control, lo que significa tres cosas:
comparativamente es muy cara; extremadamente rápida, y limitada en
tamaño (en cada una de las cachés internas, los 386 tenían 8 KB; el 486 DX4 16
KB, y los primeros Pentium 8 KB). Como puede suponerse, su velocidad
de acceso es comparable a la de los registros, es decir, centenares de
veces más rápida que la RAM.
§2.2 Caché externa
Es más antigua que la interna, dado que hasta fecha
"relativamente" reciente estas últimas eran impracticables. Es una
memoria de acceso rápido incluida en la placa base, que dispone de su
propio bus y controlador independiente que intercepta las llamadas a
memoria antes que sean enviadas a la RAM ( H2.2 Buses locales).
La caché externa típica es un banco SRAM ("Static Random Access Memory") de entre 128 y 256 KB.
Esta
memoria es considerablemente más rápida que la DRAM ("Dynamic Random
Access Memory") convencional, aunque también mucho más cara [5] (tenga
en cuenta que un aumento de tamaño sobre los valores anteriores no
incrementa proporcionalmente la eficacia de la memoria caché).
Actualmente (2004) la tendencia es incluir esta caché en el
procesador. Los tamaños típicos oscilan entre 256 KB y 1 MB.
Memoria Caché
El objetivo de la caché es lograr que la velocidad de
la memoria sea lo más rápida posible.
El esquema de la memoria que muestra como se integran ambas versiones
de memoria es el siguiente:
Hay una memoria principal mas grande y relativamente mas
lenta junto conuna caché mas pequeña y más rápida. Esta caché tiene un copia de partesde la memoria principal. Cuando el procesador intenta leer una palabra dememoria, se comprueba si está en la caché.
Si dicha palabra está se entrega al procesador.
De lo contrario, un bloque de memoria principal, que contiene la palabra buscada,
se transfiere a la caché, y más tarde la palabra esentregada al procesador
Cuando en informática
se habla de memoria caché o cache se está hablando de aquella cantidad
de información que permanece de manera temporal en la computadora y que
ayuda a la adquisición de velocidad y eficiencia cuando es necesario
recurrir a determinado tipo de datos. El nombre de memoria cache
proviene del francés, que significa "escondido" u "oculto".
El sistema de memoria cache está diseñado especialmente para servir al apropiado y organizado almacenamiento de información en una computadora. Su función es básicamente mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos para realizar determinadas funciones o tareas. Esta disponibilidad permite que cada programa o archivo tenga inmediato acceso a la información necesaria y pueda así dedicarse a subir el nivel de eficiencia de las funciones normales. De tal modo, la memoria principal cuenta con una gran ayuda que le permite adquirir mayor velocidad de desempeño y mejores resultados por fuera de sus limitadas capacidades.
... via Definicion ABC https://www.definicionabc.com/tecnologia/memoria-cache.php
El sistema de memoria cache está diseñado especialmente para servir al apropiado y organizado almacenamiento de información en una computadora. Su función es básicamente mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos para realizar determinadas funciones o tareas. Esta disponibilidad permite que cada programa o archivo tenga inmediato acceso a la información necesaria y pueda así dedicarse a subir el nivel de eficiencia de las funciones normales. De tal modo, la memoria principal cuenta con una gran ayuda que le permite adquirir mayor velocidad de desempeño y mejores resultados por fuera de sus limitadas capacidades.
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de información que permanece de manera temporal en la computadora y que
ayuda a la adquisición de velocidad y eficiencia cuando es necesario
recurrir a determinado tipo de datos. El nombre de memoria cache
proviene del francés, que significa "escondido" u "oculto".
El sistema de memoria cache está diseñado especialmente para servir al apropiado y organizado almacenamiento de información en una computadora. Su función es básicamente mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos para realizar determinadas funciones o tareas. Esta disponibilidad permite que cada programa o archivo tenga inmediato acceso a la información necesaria y pueda así dedicarse a subir el nivel de eficiencia de las funciones normales. De tal modo, la memoria principal cuenta con una gran ayuda que le permite adquirir mayor velocidad de desempeño y mejores resultados por fuera de sus limitadas capacidades.
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de información que permanece de manera temporal en la computadora y que
ayuda a la adquisición de velocidad y eficiencia cuando es necesario
recurrir a determinado tipo de datos. El nombre de memoria cache
proviene del francés, que significa "escondido" u "oculto".
El sistema de memoria cache está diseñado especialmente para servir al apropiado y organizado almacenamiento de información en una computadora. Su función es básicamente mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos para realizar determinadas funciones o tareas. Esta disponibilidad permite que cada programa o archivo tenga inmediato acceso a la información necesaria y pueda así dedicarse a subir el nivel de eficiencia de las funciones normales. De tal modo, la memoria principal cuenta con una gran ayuda que le permite adquirir mayor velocidad de desempeño y mejores resultados por fuera de sus limitadas capacidades.
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de información que permanece de manera temporal en la computadora y que
ayuda a la adquisición de velocidad y eficiencia cuando es necesario
recurrir a determinado tipo de datos. El nombre de memoria cache
proviene del francés, que significa "escondido" u "oculto".
El sistema de memoria cache está diseñado especialmente para servir al apropiado y organizado almacenamiento de información en una computadora. Su función es básicamente mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos para realizar determinadas funciones o tareas. Esta disponibilidad permite que cada programa o archivo tenga inmediato acceso a la información necesaria y pueda así dedicarse a subir el nivel de eficiencia de las funciones normales. De tal modo, la memoria principal cuenta con una gran ayuda que le permite adquirir mayor velocidad de desempeño y mejores resultados por fuera de sus limitadas capacidades.
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