En la industria tecnológica, la memoria caché o memoria de acceso rápido como también es conocida, es una parte importante en un CPU o equipo, para almacenar por un tiempo predeterminado los datos que suelen ser procesados en un espacio de memoria especial.
De esta manera, la memoria caché suele trabajar igual al almacenamiento que tiene incluido un equipo o CPU, pero con una mayor velocidad a pesar de su diminuto tamaño.
Por esta razón, la memoria caché es muy eficaz porque beneficia al microprocesador de tiempo extra para ingresar a los datos más utilizados.
En inglés, cache significa (escondite), lo que hace referencia a que la memoria está situada en el equipo (CPU) y la memoria RAM, casi como un escondite o lugar oculto, proveyendo de un beneficio adicional en ahorro y tiempo en el sistema.
Tipos de memoria caché
Los tipos de memoria caché existentes en el mercado incluyen los siguientes:
Caché de pista
Suele ser parecida a la RAM y es usualmente costosa, ya que es un tipo de memoria caché sólida creada para supercomputadoras.
Caché de disco
Es una memoria RAM que está incluida con un disco particular, donde su almacenamiento de datos tiene una agilidad de acceso.
Caché de web
En este caso, esta memoria caché es comúnmente conocida por almacenar los datos que están incorporados en las páginas webs recientemente visitadas, agilizando su carga y ahorro de banda ancha.
Suele funcionar para un usuario, varios usuarios e incluso para un conjunto de red administrativas.
Función
Es muy simple el funcionamiento de esta memoria, ya que cuando accedemos a datos en nuestro equipo, se crea automáticamente una copia de datos más importantes o relevantes en la memoria caché.
Por este motivo, este es uno de los mejores inventos en la era tecnológica, ya que tiene cierta facilidad de acceso a aquella información que se busca tener a la mano y no tener el riesgo de ser rastreadas.
Como cualquier otra memoria, la memoria caché suele llenarse de incontables datos desorganizados, haciendo que este sea un poco más complejo a la hora de buscar algún tipo de documento, causando errores de copiado o lectura de caché.
Sin embargo, la memoria caché se puede borrar de manera manual, indicando al sistema que haga una liberación de espacios alternos, y se llene de nuevo de manera necesaria, así, no daña en ningún caso el contenido de la información en el disco duro, cuentas de correos o redes sociales.
En consecuencia, al usar una memoria caché nos da la posibilidad de permitir un rendimiento de recursos con el almacenamiento múltiples.
Beneficios de eliminar la memoria caché
- Eliminar datos innecesarios.
- Facilita el sistema brindando nuevo espacio libre para crear un duplicado de datos actuales.
Composición interna de la memoria caché
La memoria caché está estructurada por una composición interna que incluye:
Caché inclusivo
Usualmente, los datos que han sido solicitados quedan en la memoria de procedencia, en pocas palabras, se crean una o más copias de seguridad o más niveles.
Caché exclusivo
Aquí se eliminan los datos que fueron solicitados al momento de ser transferidos a un nuevo nivel.
Memoria caché nivel 1
Se conoce también como memoria interna, está ubicado en el núcleo del microprocesador, se utiliza para guardar o almacenar datos de acceso importante, y de uso frecuente, facilitando el proceso.
Suele dividirse en dos subniveles
- Nivel 1 data cache: El cual se encarga de almacenar los datos que son utilizados frecuentemente.
- Nivel 1 instruction cache: Consiste en almacenar esas instrucciones que se suelen ser usadas frecuentemente.
- Memoria cache nivel 2: Su función es almacenar datos que se utiliza con frecuencia, es mucho mayor que la caché 1, pero es un poco más lenta, pero a su vez es más rápida que la memoria inicial (RAM).
- Memoria cache nivel 3: Es mucho más eficaz que la memoria inicial (RAM), pero más lenta que la memoria caché nivel 2, esta ayuda a que el sistema almacene una cantidad grande de información agilizando las tareas del procesador.
Diseño de la memoria caché
En este diseño, se consideran varios factores que influyen exactamente en el rendimiento o el proceso de la memoria, y por lo general, en su objetivo de aumentar su velocidad en el almacenamiento. Estos son los siguientes:
Política de ubicación
Esta es la que decide donde podría colocarse un bloque de memoria inicial, en donde suele entrar en la memoria caché, para ello las más usadas son:
- Directa.
- Asociativa.
- Asociativa por conjuntos.
Política de extracción
Esta determine cuando y cual bloque de memoria inicial se incorpora a la memoria caché. Existen dos políticas de extracción
- Por demanda: Es cuando ha sido referencia y no se logra conseguir en la memoria caché.
- Con pre búsqueda: Esta política suele basarse en la propiedad de ubicación o localidad espacial de los programas incorporados.
Política de reemplazo
Este establece el código de bloque de memoria caché el cual se debe eliminar, cuando no hay espacio suficiente. Normalmente, hay cuatro políticas de reemplazo: Aleatoria, fijo, usado menos recientemente y usado menos frecuentemente.
- Aleatoria: Es cuando el bloque suele ser reemplazado de forma aleatoria.
- Fifo: Este es un poco eficiente ya que con este se termina qué bloque debe abandonar el cache.
- Usado menos recientemente: Este reemplaza el bloque modificando el que no se ha usado en el caché.
- Usado con menor frecuencia: Es el que reemplaza el bloque que ha obtenido menos referencias.
Política de actualización o escritura
Suele determinarse al instante en el que se actualiza la información en la memoria inicial, cuando se determina una escritura en la memoria, suele ser ejecutada en 2 casos diferentes:
Sobre la memoria caché
Escritura inmediata: Se escribe cuando se quiere mantener una coherencia en todo momento con la memoria caché y la memoria principal.
Postescritura: Este bloque se suele usar cuando queda marcado con un bit llamado bit de basura; cuando se cambia por la política de reemplazamiento se confirma si el bit está activado.
Sobre la memoria inicial
- Asignación es escritura: Se copia de la memoria inicial a la cache y después de ese proceso el bloque se envía a la máquina.
- No asignación en escritura: Es cuando el bloque se carga directamente con la memoria inicial al CPU y a la vez la envía en la caché.
