La memoria caché es una memoria especial de muy alta velocidad. Se utiliza para acelerar y sincronizar con la CPU de alta velocidad. La memoria caché es más costosa que la memoria principal o la memoria de disco, pero más económica que los registros de la CPU. La memoria caché es un tipo de memoria extremadamente rápida que actúa como un buffer entre la RAM y la CPU. La memoria caché se utiliza para reducir el tiempo medio de acceso a los datos desde la memoria principal. La caché es una memoria más pequeña y rápida que almacena copias de los datos de las posiciones de la memoria principal más utilizadas. Hay varias memorias caché independientes en una CPU, que almacenan instrucciones y datos.Niveles de memoria:Rendimiento de la memoria caché:Cuando el procesador necesita leer o escribir una ubicación en la memoria principal, primero comprueba si hay una entrada correspondiente en la memoria caché.El rendimiento de la memoria caché se mide con frecuencia en términos de una cantidad llamada ratio de aciertos. El rendimiento de la memoria caché se mide a menudo en términos de una cantidad llamada ratio de aciertos. El ratio de aciertos = aciertos / (aciertos + fallos) = número de aciertos/accesos totales Podemos mejorar el rendimiento de la memoria caché utilizando un mayor tamaño de bloque de caché, una mayor asociatividad, reduciendo la tasa de fallos, reduciendo la penalización por fallos y reduciendo el tiempo de aciertos en la memoria caché: Mapeo directo, mapeo asociativo y mapeo conjunto-asociativo. Se explican a continuación.
Este post trata el tema de los tres tipos de memoria caché, su estructura y sus funciones. La memoria caché es un conjunto de ubicaciones de memoria que sirve para aplicaciones de acceso rápido. La memoria caché puede almacenar tanto datos como instrucciones. Tanto la memoria caché de datos como la de instrucciones aumentan el rendimiento de un procesador.
El procesador utiliza matrices de etiquetas para encontrar información en la caché. Cada línea de la memoria caché tiene matrices de etiquetas. La matriz de etiquetas indica si la información investigada existe en la caché. Otra cosa que el procesador comprueba es el bit de validez para ver si la línea de la caché es válida o inválida. Si es válida, el procesador puede utilizar la información encontrada en la caché.
En una caché totalmente asociativa, cada posición de memoria puede ser almacenada en cualquier línea de la caché. Este tipo de memoria disminuye significativamente la cantidad de fallos en la línea de caché, y se considera un tipo complejo de implementación de memoria caché.
Una caché de CPU es una caché de hardware utilizada por la unidad central de procesamiento (CPU) de un ordenador para reducir el coste medio (tiempo o energía) de acceder a los datos desde la memoria principal[1] Una caché es una memoria más pequeña y rápida, situada más cerca del núcleo del procesador, que almacena copias de los datos de las ubicaciones de la memoria principal más utilizadas. La mayoría de las CPUs tienen una jerarquía de múltiples niveles de caché (L1, L2, a menudo L3, y raramente incluso L4), con diferentes cachés específicas de instrucciones y de datos en el nivel 1. La memoria caché se implementa normalmente con memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), en las CPUs modernas la mayor parte de ellas por área de chip, pero la SRAM no siempre se utiliza para todos los niveles (de la caché I o D), o incluso para cualquier nivel, a veces algunos de estos últimos o todos los niveles se implementan con eDRAM.
Existen otros tipos de cachés (que no se contabilizan en el “tamaño de caché” de las cachés más importantes mencionadas anteriormente), como la memoria intermedia de traducción (TLB) que forma parte de la unidad de gestión de memoria (MMU) que tienen la mayoría de las CPU.
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