¿Qué es Memoria caché?

La memoria caché es una memoria de alta velocidad, de tamaño pequeño pero más rápida que la memoria principal (RAM). La CPU puede acceder a ella más rápidamente que la memoria primaria. Por lo tanto, se utiliza para sincronizar con CPU de alta velocidad y mejorar su rendimiento.

Sólo la CPU puede acceder a la memoria caché. Puede ser una parte reservada de la memoria principal o un dispositivo de almacenamiento fuera de la CPU. Contiene los datos y programas que la CPU utiliza con frecuencia. Por lo tanto, se asegura de que los datos estén disponibles instantáneamente para la CPU siempre que la CPU los necesite. En otras palabras, si la CPU encuentra los datos o instrucciones necesarios en la memoria caché, no necesita acceder a la memoria primaria (RAM). Por lo tanto, al actuar como un búfer entre la RAM y la CPU, acelera el rendimiento del sistema.

Tipos de memoria caché:

• L1: Es el primer nivel de memoria caché, que se denomina caché de nivel 1 o caché L1. En este tipo de memoria caché, una pequeña cantidad de memoria está presente dentro de la propia CPU. Si una CPU tiene cuatro núcleos (cpu de cuatro núcleos), cada núcleo tendrá su propio caché de nivel 1. Como esta memoria está presente en la CPU, puede funcionar a la misma velocidad que la CPU. El tamaño de esta memoria oscila entre 2 KB y 64 KB. La caché L1 tiene además dos tipos de caché: caché de instrucciones, que almacena las instrucciones requeridas por la CPU, y caché de datos que almacena los datos requeridos por la CPU.
• L2: Esta caché se conoce como caché de nivel 2 o caché L2. Este caché de nivel 2 puede estar dentro o fuera de la CPU. Todos los núcleos de una CPU pueden tener su propia caché de nivel 2 separada o pueden compartir una caché L2 entre ellos. En caso de que esté fuera de la CPU, se conecta con la CPU mediante un bus de muy alta velocidad. El tamaño de la memoria de este caché está en el rango de 256 KB a 512 KB. En términos de velocidad, son más lentos que el caché L1.
• L3: Se conoce como caché de nivel 3 o caché L3. Este caché no está presente en todos los procesadores; Algunos procesadores de alta gama pueden tener este tipo de caché. Este caché se utiliza para mejorar el rendimiento del caché de Nivel 1 y Nivel 2. Está ubicado fuera de la CPU y es compartido por todos los núcleos de una CPU. Su tamaño de memoria oscila entre 1 MB y 8 MB. Aunque es más lento que el caché L1 y L2, es más rápido que la memoria de acceso aleatorio (RAM).

¿Cómo funciona la memoria caché con la CPU?

Cuando la CPU necesita los datos, en primer lugar, busca dentro de la caché L1. Si no encuentra nada en L1, busca dentro del caché L2. Si nuevamente no encuentra los datos en la caché L2, busca en la caché L3. Si se encuentran datos en la memoria caché, se conoce como acierto de caché. Por el contrario, si no se encuentran datos dentro del caché, se denomina pérdida de caché.

Si los datos no están disponibles en ninguna de las memorias caché, busca dentro de la Memoria de acceso aleatorio (RAM). Si la RAM tampoco tiene los datos, los obtendrá del disco duro.

Entonces, cuando se inicia una computadora por primera vez, o se abre una aplicación por primera vez, los datos no están disponibles en la memoria caché ni en la RAM. En este caso, la CPU obtiene los datos directamente del disco duro. A partir de entonces, cuando inicia su computadora o abre una aplicación, la CPU puede obtener esos datos de la memoria caché o RAM.

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