Introducción
Ante la inmensa velocidad
de los procesadores que a medida del tiempo se
va incrementando, el límite es mayor entre la
transferencia de la memoria
principal (RAM) y el
CPU; ante
esto se plantearon soluciones, una incrementar la velocidad de la
RAM y otra, quizá la más óptima, agregar
un nuevo componente al PC: la memoria
caché.Concepto de
caché
La memoria caché es una clase de
memoria RAM
estática
(SRAM) de acceso aleatorio y alta velocidad, situada entre el
CPU y la RAM; se presenta de forma temporal y automática
para el usuario, que proporciona acceso rápido a los
datos de uso
más frecuente.
La ubicación de la caché entre el
microprocesador y la RAM, hace que sea
suficientemente rápida para almacenar y transmitir los
datos que el microprocesador necesita recibir casi
instantáneamente.
La memoria caché es rápida, unas 5 ó 6 veces más que
la DRAM (RAM dinámica), por eso su capacidad es mucho
menor. Por eso su precio es
elevado, hasta 10 ó 20 veces más que la memoria
principal dinámica para la misma cantidad de
memoria.
La utilización de la memoria caché se
describe a continuación:
- Acelerar el procesamiento de las instrucciones de
memoria en la CPU. - Los ordenadores tienden a utilizar las mismas
instrucciones y (en menor medida), los mismos datos
repetidamente, por ello la caché contiene las
instrucciones más usadas.
Por lo tanto, a mayor instrucciones y datos la CPU
pueda obtener directamente de la memoria caché, tanto
más rápido será el funcionamiento del
ordenador.
La memoria caché se carga desde la RAM con
los datos y/o instrucciones que ha buscado la CPU en las
últimas operaciones.
La CPU siempre busca primero la información en la caché, lo
normal es que va encontrar ahí la mayoría de
las veces, con lo que el acceso será muy
rápido. Pero si no encuentra la información en
la caché, se pierde un tiempo extra en acudir a la RAM
y copiar dicha información en la caché para su
disponibilidad.Como estos fallos ocurren con una frecuencia
relativamente baja, el rendimiento mejora considerablemente,
ya que la CPU accede más veces a la caché que a
la RAM. En el siguiente diagrama
se describe un proceso
cuando la CPU requiere operación de lectura de
una instrucción, para ello se presentan dos
casos:
Una forma de entender el funcionamiento de la
memoria caché consiste en la analogía de un
videoclub, equipado con un mostrador y una habitación
capaz de almacenar cientos de vídeos. Ante la
petición de cada cliente,
el dependiente deberá acudir hasta el almacén, buscar la película
solicitada, volver al mostrador y entregar la cinta al
cliente.Ante la devolución de una cinta, el
dependiente debe caminar hacia el almacén y guardar
dicha cinta en el lugar apropiado. Esta forma de trabajo no
es nada eficiente, ya que implica demasiados desplazamientos
y, por tanto, la atención al cliente es lenta. Suponemos
ahora que el dependiente dispone de un pequeño
archivador de 20 vídeos sobre el mostrador. Cuando un
cliente devuelve una cinta, el dependiente coloca la cinta
directamente en el archivador, en lugar de caminar hacia el
almacén.Si se va repitiendo dicho proceso, el dependiente
dispondrá continuamente de las veinte últimas
películas devueltas en el archivador. Cuando se
acerque un cliente y pida una película, el dependiente
buscará primero en el archivador, y sólo si no
la encuentra allí se desplazará hacia el
almacén. Este método funciona, sobre todo porque la
mayor parte de las películas devueltas serán
las de estreno, que al mismo tiempo son las más
solicitadas.La memoria caché también se puede
comparar con el cinturón de herramientas de un trabajador, donde guarda
las herramientas y las piezas que se necesitan con mayor
frecuencia. En este último ejemplo, la memoria
principal es como un cinturón de herramienta
portátil y el disco duro
es como un camión grande para representarlo
así.- Funcionamiento de la memoria caché
A parte de la caché con respecto a la memoria
RAM, en un PC existen muchos otros sistemas
de caché, como:- Memoria RAM como caché: Las
unidades de
almacenamiento (discos
duros, discos flexibles, etc.) y otros muchos periféricos utilizan la memoria RAM
como sistema
de caché, una zona de la RAM contiene la
información que se ha buscado últimamente en
dichos dispositivos, de forma que basta con acceder a la
RAM para recuperarla. - Disco duro como caché: Se
emplea al disco duro como caché a dispositivos
aún más lentos (unidades CD-ROM).
Estos sistemas de caché suelen estar gobernados
mediante software,
que se suele integrar en el sistema
operativo. La caché de disco almacena
direcciones concretas de sectores, almacena una copia del
directorio y en algunos casos almacena porciones o
extensiones del programa o
programas
en ejecución. - Los navegadores Web
utilizan el disco duro como caché, al solicitar una
página Web, el navegador acude a
Internet
y comprueba la fecha de la misma. Si la página no ha
sido modificada, se toma directamente del disco duro, con
lo que la carga es muy rápida. En caso contrario se
descarga desde Internet y se actualiza la caché, con
un cierto tiempo de espera. En el caso de los navegadores
Web, el uso del disco duro es más que suficiente, ya
que es extremadamente más rápido que el
acceso a Internet.
- Memoria RAM como caché: Las
- Tipos de caché
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