Memoria cache

Memoria cache este o zonă de memorie rapidă care echipează un dispozitiv electronic in scopul de a mări viteza de lucru a acestuia. In lipsa memoriei cache, viteza de procesare ar avea de suferit doarece transferul de date dintre o componenteă mai rapidă si una mai lentă s-ar efectua la viteza de lucru a componentei mai lente.

Memoria cache vine să dreagă lucrurile şi furnizează componentei rapide datele de care are nevoie imediată la o viteză de lucru sporită sau chiar egală.

Ideal ar fi ca memoria RAM să fie înlocuită cu memorie cache, dar costurile de achiziţie ale unui calculator ar creşte foarte mult.  În aceste condiţii, se foloseşte doar o mică cantitate de memorie cache dar care este exploatată la maximum datorită unor algoritmi bine puşi la punct.  De exemplu, microprocesorul poate anticipa ce date vom utiliza si le va incarca in memoria cache chiar daca noi inca nu le folosim pe moment. Sa ne imaginam ca citim o carte in format electronic. Suntem la pagina 30 si probabil vom citi si pagina 31, asta daca nu ne-am plictisit. Un sistem modern nu va astepta pina cand noi apasam butonul “next page” pentru a incarca pagina urmatoare, continutul acesteia se afla deja in memoria RAM si, cel mai probabil, in memoria cache deja, astfel ca tranzitia dintre pagini se va face instant pentru cititor.

Memoria cache si microprocesorul

Memoria cache care se aduce cel mai adesea in discutie este cea care se gaseste localizată direct in microprocesor aceasta fiind si cea mai rapida memorie dintr-un calculator având  aceiasi viteză de lucru cu a  microprocesorului.

In cazul mircroprocesoarelor memoria cache este dispusă în majoritatea cazurilor pe două nivele:

Cache Level 1 – sau L1 : se găseşte montat direct în microprocesor şi poate reţine doar o mică cantitate de date (la procesoarele fabricate după anul 1997 – intre 16 şi 128 de kilobaiţi). Microprocesorul este cea mai rapidă componentă hardware din întreg calculatorul, iar această memorie funcţionează la aceiaşi viteza ca şi microprocesorul.

Cache Level 2 – sau L2 : se găseşte fie tot în componenţa microprocesorului fie undeva pe placa în care este montat microprocesorul în cazul calculatoarelor mai vechi. Cache-ul L2 poate funcţiona la aceaiaşi viteză ca şi microprocesorul sau la o viteză inferioară, dar în toate cazurile la o viteză superioară faţă de memoria RAM. (altfel nu s-ar justifica prezenta acestuia)

Cache Level 3 sau L3: este posibil sa avem de a face si cu al treilea nivel de cache, denumit L3. Acesta indeplineste aceleasi functii ca si cache-ul L2.

Mai mult cache, mai multă performanţă…

Cache-ul L2 este adus în discuţie deseori atunci când trebuie achiziţionat un microprocesor.  Microprocesoarele performante (şi scumpe) sunt dotate întotdeauna cu mai multă memorie cache decât microprocesoarele cu o performanţă mai redusă dar mult mai ieftine.

Totuşi preţul plătit pentru mai mult cache nu este direct proporţional cu performanţa pe care o poate dezvolta microprocesorul.  Dacă la un microprocesor din aceiaşi gamă ii vom dubla cache-ul L2 de la 2MB la 8MB extra cache-ul va profita doar anumitor aplicaţii iar performaneţele nicidecum nu se vor dubla ci vor creşte procentual cu 10-20% luand în consideraţie arhitecturile actuale.

Astazi cache-ul L2 in cazul unui microprocesor din gama medie de preturi atinge o capacitate de cativa megabaiti. ( 512KB – 8MB)

Alte dispozitive echipate cu memorie cache

Nu numai microprocesorul este echipat cu memorie cache. Pentru a atenua din viteza scăzută de care dau dovadă dispozitivele electronico-mecanice precum hard disk-ul sau unităţile optice, acestea sunt dotate cu o anumită cantitate de memorie cache proprie. Viteza de prelucrare a datelor va creşte cu cât acestea se vor găsi într-un anumită zonă de memorie rapidă (cache sau RAM) şi nu direct pe suprafaţa de stocare a unui dispozitiv de stocare.

Browserele web si cache-ul

Este posibil ca atunci când întâmpinăm probleme cu anumite pagini web sa auzim să primim un mesaj în legătura ce conţine cuvântul “cache”. Uneori, aceasta memorie cache trebuie stearsă pentru a rezolva probleme de afisare a paginilor web.

Trebuie să ştim de la bun început ca această memorie cache nu are legătură cu dispozitivele electronice menţionate de mai sus, ci este un spaţiu stocare (pe hard disk in cazul unui PC) unde browserele stochează temporar o parte din conţinutul paginilor web pe care le accesăm. Această zonă tampon are rolul de a îmbunătăţi viteza de încarcare a paginilor prin accesarea loacală a unor elemente (imagini de exemplu) şi nu prin descarcarea acestora de pe serverul web de fiecare dată.