Qué es la memoria caché en una computadora: niveles L1, L2, disco, periféricos

La memoria caché en una computadora es un contenedor de almacenamiento para datos usados recientemente por la unidad central de procesamiento (CPU). La CPU recupera la información extremadamente rápido y la usa para procesar el siguiente lote. Un ejemplo principal de uso común de caché serían las muchas páginas, imágenes y direcciones web que tu navegador rutinariamente reúne y almacena en una carpeta en tu disco duro.

Datos

La memoria caché es un compartimento de memoria más pequeño pero más rápido que soporta a la memoria principal. Está diseñada para acelerar la función de memoria. Tu computadora verifica la caché para ver si los datos que necesita están en almacenamiento. Si el elemento está allí, se llama "acceso a caché" (cache hit). Cuando la información no está en caché ("fallo de caché" o cache miss), casi en el mismo instante, la solicitud se enruta a la ubicación de memoria más lenta para recuperar los datos.

Función

Incluso con microprocesadores más rápidos y memoria principal (RAM) con mayores capacidades, cuellos de botella ocurren cuando la información se mueve entre CPU y RAM. La memoria caché es memoria suplementaria diseñada para convección más rápida entre estos dos componentes. La computadora construye una biblioteca de información usada frecuentemente en la caché. El rol de "caché" es acelerar la velocidad del sistema. El almacenamiento en caché no solo reduce atascos en CPU y RAM, sino que permite a usuarios realizar tareas más rápido porque los datos transmiten más rápido de caché a CPU.

Caché Nivel 1 (L1)

Típicamente, una caché de alta velocidad está integrada en el procesador. Esta es la caché nivel 1. Una motivación principal es la "localidad de referencia": una ubicación recién accedida por la CPU tiene mayor probabilidad de ser revisitada a corto plazo. Así la L1 guarda los datos más recientes. Cuando los necesita de nuevo, el microprocesador primero verifica L1. Como están allí, elimina necesidad de volver a la memoria principal más lenta. El proceso suele ser dos veces más rápido que con memoria principal.

Caché Nivel 2 (L2)

La memoria caché nivel 2, o caché secundaria, suele estar en una tarjeta de memoria cerca del procesador. Se vincula directamente a la CPU, y un circuito integrado en la placa base la controla: el controlador L2. La L2 captura datos usados recientemente no en L1. En muchas PCs, la L2 permite al procesador obtener ~95% de la info que necesita de la caché.

Otra memoria caché

La caché de disco es otro tipo. Opera a velocidad mucho menor que otras cachés, porque lee datos del disco duro y los almacena en RAM. Programas como DOS la usan. Así como RAM es más lenta que L1 y L2, el disco es mucho más lento que RAM.

A menudo, periféricos de PC se cachean usando la RAM del sistema. Es caché periférico y opera similar a caché de disco. Por ejemplo, un DVD-ROM puede cachearse usando RAM del sistema o incluso el disco. Cualquier método puede ser más rápido que la unidad DVD-ROM.