En los años ochenta, los procesadores de computadora se volvieron cada vez más rápidos, mientras que los tiempos de acceso a la memoria se estancaron y obstaculizaron el aumento de rendimiento adicional. Era necesario hacer algo para acelerar el acceso a la memoria y hacer que todo el sistema funcione de manera más eficiente.
La discrepancia entre la velocidad de cálculo y la velocidad de la memoria finalmente llevó al desarrollo de la caché del procesador. Básicamente, la caché es un tipo de memoria rápida. Contiene una pequeña área de memoria con las instrucciones que la computadora probablemente necesitará a continuación si va a realizar ciertas tareas.
El sistema carga esta información en la caché utilizando algoritmos complejos. El propósito principal de un sistema de caché es garantizar que el procesador tenga acceso inmediato e instantáneo a los datos que necesita en el orden correcto.
Tipos de memoria en una computadora
Para comprender cómo funcionan, primero debes saber que las PC funcionan con tres tipos diferentes de memoria: La primera es la memoria principal en forma de disco duro (HDD) o disco de estado sólido (SSD). Esta es la memoria con la mayor capacidad. Luego viene la memoria principal (RAM), que es mucho más rápida pero también más pequeña que la memoria principal.
Por último, también hay memoria dentro del procesador, es decir, la caché. Es el tipo de memoria que funciona más rápido. Tan pronto como un programa se inicia, ejecuta una serie de comandos que se encuentran en el código del software. El programa carga primero estos comandos en la RAM, desde donde se transfieren a la CPU. Para la mejor ejecución posible de estas instrucciones, el procesador necesita una memoria muy rápida. Aquí es donde entra en juego la caché.
Funcionamiento de la caché de la CPU
La caché de la CPU tiene una gran influencia en la eficiencia de todo el sistema. Por lo tanto, debes conocer cómo funcionan los diferentes niveles de caché.
La caché es una memoria temporal ubicada directamente en el procesador. Se utiliza para aumentar la eficiencia de procesamiento del procesador al mantener los bits de datos que se solicitan con frecuencia listos para ser recuperados a alta velocidad.
La memoria caché consta de diferentes niveles llamados L1, L2, L3 y ocasionalmente L4, que difieren en ubicación, velocidad y tamaño. La memoria caché es extremadamente rápida y se coloca lo más cerca posible de los núcleos del procesador. Las CPU modernas y rápidas no se ven ralentizadas por solicitudes de datos desde la memoria del sistema (RAM) relativamente lenta. En su lugar, pueden recuperar los datos de la caché.
La L1 caché, también llamada caché primaria, es el nivel de memoria más pequeño y más rápido. Por lo general, es de 64 KB por núcleo, por lo que una CPU de cuatro núcleos, por ejemplo, tiene un total de 256 KB.
Una CPU generalmente tiene tres niveles de memoria caché. No son el enfoque de las nuevas compras, aunque son un aspecto importante de la arquitectura de la CPU.
La L2 caché es la memoria caché secundaria que también está incrustada en cada núcleo individual de la CPU. Casi siempre tiene más memoria que la caché L1, pero funciona a una velocidad más lenta, aunque aún significativamente más rápida que la memoria principal del sistema. Algunos procesadores de gama alta pueden tener un total de 32 MB de caché L2, pero 6 a 12 MB es el promedio.
En cuanto a la tercera caché: a diferencia de las cachés L1 y L2 incrustadas en cada núcleo de la CPU, la caché L3 sirve como una memoria compartida a la que puede acceder todo el procesador. Es mucho más lenta que los niveles de caché L1 y L2, y generalmente solo dos veces más rápida que la RAM. Al mismo tiempo, es la más grande de los tres niveles de memoria. Si la CPU no puede encontrar los datos que necesita en la memoria caché, debe solicitar los datos de la memoria del sistema más lenta. Esto se llama un fallo de caché.
¿Cuánta caché de CPU necesito?
En cuanto a la pregunta de si se puede borrar manualmente la caché: básicamente, existen cachés de memoria que se pueden borrar o vaciar, como la caché del sistema o la caché del navegador. Sin embargo, no se puede eliminar activamente la memoria caché de la CPU. La razón: es una memoria volátil. Esto significa que no conserva su contenido a largo plazo.
Tan pronto como apagues la computadora, el contenido de la memoria caché del procesador se pierde. Como con la mayoría de los tipos de memoria, cuanto más caché ofrezca una CPU, mejor. No se puede actualizar la memoria caché, por lo que es importante que el procesador que elijas tenga suficiente memoria disponible.
Pero eso depende de lo que hagas con tu computadora. Al mismo tiempo, no debes enfocarte demasiado en esta característica de la CPU. Las velocidades de reloj, el número de núcleos, los hilos y otros factores influyen más en el rendimiento de la CPU.
Cada núcleo de la CPU tiene su propia memoria caché (L1 y L2). La caché L3 es compartida por todos los núcleos, siendo la más grande pero también la más lenta de los tres niveles de memoria.
Una buena base para la caché L1 es de 64 KB por núcleo. Puedes averiguar esto dividiendo la cantidad total por el número de núcleos en la CPU. Una caché L2 de 256 KB por núcleo es perfectamente aceptable, pero los jugadores pueden beneficiarse de 512 KB por núcleo. Y cualquier cosa entre 32 y 96 MB de caché L3 es perfectamente adecuada para la mayoría de los propósitos.
La memoria caché es una parte indispensable de las CPU modernas. Aunque las diferencias entre L1, L2 y L3 parecen complejas a primera vista, ayudan a maximizar la eficiencia y el rendimiento de una computadora. Si estás en proceso de comprar una CPU, es recomendable considerar la caché como un aspecto importante de la arquitectura del procesador.
Este artículo fue traducido del alemán al inglés y apareció originalmente en pcwelt.de.
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