Memoria caché

 

¿Que es el caché?

La memoria caché es un búfer especial de memoria que poseen las computadoras, que funciona de manera semejante a la memoria principal, pero es de menor tamaño y de acceso más rápido.

Es un tipo de memoria volátil (como la memoria RAM), pero muy rápida. Su función es almacen instrucciones y datos a los que el procesador debe acceder continuamente.Su función es sencilla, consegue que los datos más usados estén lo más cerca del procesador para ser accedidos de la manera más rápida posible.

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.

La velocidad de la memoria

Como hemos mencionado, se mide en nanosegundos (ns). Los chips de memoria DRAM más veloces, disponibles en 2010, son de 70 o 60 ns. Para que un procesador opere en el modo de 0 WS sobre una tarjeta madre con frecuencia de reloj de 33 MHz (procesadores 486DX/33, 486DX2/66, 486 DX4/100), el sistema de memoria debe responder a una velocidad de 30 ns; mientras que sobre tarjetas madres a 66 MHz (procesadores Pentium 100/133/166) la memoria debería operar a 15 ns, lo cual es equivalente a que el sistema debería trabajar con memoria SRAM que es más rápida que la DRAM (porque no requiere refrescamiento) pero cuesta cerca de 10 veces más cara.

Hay dos tipos de caché frecuentemente usados en computadoras personales: memoria caché y caché de disco. 

1)   Una memoria caché, a veces llamada “RAM caché”, es una parte de RAM estática (SRAM) de alta velocidad, más rápida que la RAM dinámica (DRAM) usada como memoria principal. La memoria caché es efectiva dado que los programas acceden una y otra vez a los mismos datos o instrucciones. Guardando esta información en SRAM, la computadora evita acceder a la lenta DRAM.

2)      La caché de disco trabaja sobre los mismos principios que la memoria caché, pero en lugar de usar SRAM de alta velocidad, usa la convencional memoria principal. Los datos más recientes del disco duro a los que se ha accedido (así como los sectores adyacentes) se almacenan en un búfer de memoria. Cuando el programa necesita acceder a datos del disco, lo primero que comprueba es la caché de disco para ver si los datos ya están ahí. La caché de disco puede mejorar notablemente el rendimiento de las aplicaciones, dado que acceder a un byte de datos en RAM puede ser miles de veces más rápido que acceder a un byte del disco duro.

 

Su finalidad

Pues que este tipo de datos sean de acceso instantáneo para el procesador, ya que se trata de información relevante y que debe estar a la mano de manera muy fluida. Los sistemas de hardware y software llamados caché, almacenan este tipo de datos de manera duplicada y por esta razón su acceso es tan veloz.

¿Cómo funciona la memoria cache? 

Cada vez que el sistema quiere acceder a un nuevo dato, éste es almacenado en la memoria caché. Entonces, cuando se necesita recurrir nuevamente al mismo dato, el sistema se dirigirá directamente al caché, haciendo así el proceso mucho más rápido. Este ciclo de almacenamiento y rescate de datos, obliga a la memoria caché a estar en continua renovación.

Su función, entonces, es mantener de manera temporal y accesible aquellos datos que son requeridos por el sistema para realizar determinadas funciones o tareas. Así, cada vez que abras una app en tu smartphone, ésta tendrá acceso inmediato a la información que necesita para subir el nivel de eficiencia de sus funciones.

La velocidad de la memoria

Como hemos mencionado, se mide en nanosegundos (ns). Los chips de memoria DRAM más veloces, disponibles en 2010, son de 70 o 60 ns. Para que un procesador opere en el modo de 0 WS sobre una tarjeta madre con frecuencia de reloj de 33 MHz (procesadores 486DX/33, 486DX2/66, 486 DX4/100), el sistema de memoria debe responder a una velocidad de 30 ns; mientras que sobre tarjetas madres a 66 MHz (procesadores Pentium 100/133/166) la memoria debería operar a 15 ns, lo cual es equivalente a que el sistema debería trabajar con memoria SRAM que es más rápida que la DRAM (porque no requiere refrescamiento) pero cuesta cerca de 10 veces más cara.

¿Cuál es el futuro de las memorias caché?

Los retos que esperan a los diseñadores de tarjetas madres con los niveles de frecuencia en memoria caché, son enormes. Aún cuando el CPU y la caché están aislados en módulos optimizados de Multiprocesamiento Simétrico (SMP, Symmetric Multiprocessing) como es el caso de las tarjetas madres que soportan la familia de los Pentium II y multiprocesadores 21264 Alpha.

Esto hace necesario mover el control de la caché completamente al CPU través de un bus dedicado a la caché, el cual está físicamente separado del bus de memoria principal.