La Memoria Caché

Las memorias caché que se utilizan en los ordenadores son reservorios rápidos de memoria que están diseñados para acelerar la transferencia de datos entre los dispositivos rápidos y los lentos. Además de ser utilizadas para amortiguar los datos, las memorias caché pueden poseer lógica de soporte de software, lo que les permite comenzar los procedimientos de procesamiento de antemano.

Básicamente, la memoria caché de un procesador es un tipo de memoria volátil (del tipo RAM), pero de una gran velocidad. En la actualidad esta memoria está integrada en el procesador, y su cometido es almacenar una serie de instrucciones y datos a los que el procesador accede continuamente, con la finalidad de que estos accesos sean instantáneos. 

Estas instrucciones y datos son aquellas a las que el procesador necesita estar accediendo de forma continua, por lo que para el rendimiento del procesador es imprescindible que este acceso sea lo más rápido y fluido posible.

Con el objetivo de lograr un tiempo de acceso menor a los datos almacenados en distintos tipos de memoria, existen sistemas de hardware o software llamados caché, los cuales almacenan estos datos de forma duplicada.

Cada vez que se accede por vez primera a determinado dato, este es almacenado en caché, posteriormente al intentar leer el mismo dato se recurrirá a la información almacenada en caché, ahorrando tiempo de acceso. La memoria caché se renueva, por lo tanto permite mantener su eficacia en todo momento.

Sin la memoria cache, la performance del sistema estaría limitada a la velocidad de la memoria, pudiendo caer hasta un 95%!. 

Funciones de la memoria caché

Las memorias caché funcionan como memorias escritas cuando están involucradas en la transferencia de datos desde un dispositivo más rápido a un dispositivo más lento. Permiten enviar la información y luego realizar una nueva tarea, mientras que traducen los datos. La memoria caché de lectura también está diseñada para operar entre dispositivos más rápidos y más lentos, y tiene 
una lógica de soporte diseñada para anticipar lo que necesitarás luego. De esta manera, lentamente pre lee la información que es probable que necesites, de modo que cuando desees cargarla, lo harás con mayor rapidez. La memoria caché de amortiguación está diseñada para almacenar la información de tu última consulta de modo que si quieres acceder a ella de nuevo, puedes hacerlo rápidamente.

Los tipos de memoria cache 

Caché L1

La memoria cache L1, que significa caché de nivel 1, es un tipo de memoria pequeña y rápida que está constituida en la unidad de procesamiento central. A menudo se refiere como caché o caché interno principal, se utiliza para acceder a datos importantes y de uso frecuente. La memoria L1 es el tipo más rápido y más caro de caché que está integrado en el equipo.

Cache L2

El caché L2 o de nivel 2 se utiliza para almacenar la información recientemente visitada. También conocido como cache secundario, está diseñado para reducir el tiempo necesario para acceder a los datos en los casos en que los datos ya se han utilizados previamente. La memoria caché L2 también puede reducir el tiempo de acceso a datos por la amortiguación de los datos que el procesador está a punto de solicitar de la memoria, así como de instrucciones de programa. La memoria caché L2 es secundaria a la CPU y es más lenta que la memoria caché L1, a pesar de ser a menudo mucho más grande. Además, los datos que se solicitan desde la memoria caché L2 se copian en caché L1. Los datos solicitados se eliminan de la memoria caché L2 si se trata de un caché exclusivo, y se quedan allí, si se trata de una caché inclusivo. La memoria caché L2 es la más unificada, lo que significa que se usa para almacenar los datos e instrucciones de programas.

Cache 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). 

Algo Interesante

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.