Memoria Caché (tipos, funcionamiento)

De Arqordenadores

Roberto Garcia

Mario Castellanos

Edison Rodriguez


Tabla de contenidos

[editar] Memoria Cache

 

[editar] Concepto

La memoria caché es una clase de memoria RAM estática (SRAM) de acceso aleatorio de alta velocidad, situada entre el microprocesador y la RAM; se presenta de forma temporal y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente.

 

Cada entrada de la cache puede contener los datos de varias direcciones de memoria. (Figura 1)




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Funcionamiento

La CPU se encarga de buscar los datos o instrucciones que se han originado en las últimas operaciones realizadas, y estos datos o instrucciones son cargadas desde la Memoria RAM a la Memoria Cache.
La CPU siempre busca primero la información en la caché, y normalmente siempre se va a encontrar ahí, con lo que el acceso será muy rápido. En caso de no encontrar en la Memoria Cache la información buscada, se pierde un tiempo extra en acudir a la RAM y copiar dicha información en la caché para así poder utilizarla.
En diagrama siguiente se describe un proceso cuando la CPU requiere la operación de lectura de una instrucción, para ello se presentan dos casos:

 

 

[editar] Tipos de cache


A los tipos de memoria cache se le puede considerar desde dos puntos de vista: Tanto de Hardware, como del punto de vista Funcional.


Dentro del punto de vista del Hardware tenemos: la Cache interna y externa.


 

[editar] Caché interna

También denominada cache principal, caché de nivel 1 o  caché L1

Es una innovación relativamente reciente; en realidad son dos, cada una con una misión específica: Una para datos y otra para instrucciones.  Están incluidas en el procesador junto con su circuitería de control, lo que significa tres cosas: comparativamente es muy cara; extremadamente rápida, y limitada en tamaño (en cada una de las cachés internas, los 386 tenían 8 KB; el 486 DX4 16 KB, y los primeros Pentium 8 KB). Con una velocidad de acceso   comparable a la de los registros, es decir, es mucho más rápida que la RAM.


[editar] Caché Externa

También conocido cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2.
Es más antigua que la interna. Es una memoria de acceso rápido incluida en la placa base, que dispone de su propio bus y controlador independiente que intercepta las llamadas a memoria antes que sean enviadas a la RAM por medio de los Buses locales.
La caché externa típica es un banco SRAM ("Static Random Access Memory") de entre 128 y 256 KB. Esta memoria es considerablemente más rápida que la DRAM ("Dynamic Random Access Memory") convencional, aunque también mucho más cara.

A continuación se ilustra la cache L1 y la cache L2

Dentro del punto de vista Funcional tenemos: Cache de disco.

 

[editar] Caché de disco

Es la caché de disco, esta destinada a contener los datos de disco que probablemente sean necesitados en un futuro próximo y los que deben ser escritos.  Si la información requerida está en chaché, se ahorra un acceso a disco, lo que es centenares de veces más rápido (recuerde que los tiempos de acceso a RAM se miden en nanosegundos y los de disco en milisegundos).

Su funcionamiento se basa en dos esquemas de operación:

La lectura adelantada ("Read-ahead").- Consiste en anticipar lo que se necesitará de forma inmediata y traerlo a la caché.

La escritura retrasada("Write-behind").- Consiste en mantener los datos en caché hasta que se producen momentos de desocupación del sistema de disco.  En este caso la caché actúa como memoria tampón o "buffer" intermedio, y no se obliga al subsistema a realizar físicamente ninguna escritura, con lo que las cabezas quedan libres para nuevas lecturas.

Puesto que los cachés de disco de escritura retrasada mantienen los datos en memoria volátil después que "supuestamente" se han escrito en el dispositivo,  una caída accidental del sistema, por fallo de energía o apagado intempestivo, puede producir pérdidas de los datos alojados en la caché en ese momento (es esta una de las razones por las que los sistemas Windows y Linux exigen un proceso especial de apagado, que a veces tarda unos segundos, en los que observamos una intensa actividad del sistema de disco).


[editar] Ventajas

Permite 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.


[editar] Referencias Bibliograficas

http://www.monografias.com/trabajos37/memoria-cache/memoria-cache.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/rete/rete.shtml

http://www.zator.com/Hardware/H5_2.htm


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