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Memoria cache del procesador, ¿Qué es y para qué sirve?

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La función más importante de la memoria cache es acelerar las lecturas y escrituras del procesador al sistema de memoria permitiendo ejecutar todas tus aplicaciones de una manera mucho más fluida.

Se habla de sistema de memoria porque en realidad nos estamos refiriendo a varios elementos. El más alejado del micro y por lo tanto más lento y grande es el disco duro. En este los datos e instrucciones se almacenan incluso cuando el equipo está apagado. Al producirse el encendido, pasan a la memoria RAM aquellos programas que ejecutas y los datos que necesites en cada momento donde finalmente son leídos por el procesador.

Por desgracia, la memoria RAM es un dispositivo independiente y se necesita tiempo para acceder a ella. Esto que puede parecer algo anecdótico, estamos hablando del orden de nanosegundos, puede provocar bloqueos y caídas de rendimiento.

¿Qué es la memoria cache?

La cache es la respuesta al problema de rendimiento del sistema de memoria. Es muy pequeña y esta incluida en el interior del micro. Su función es sencilla, conseguir que los datos más usados estén lo más cerca del procesador para ser accedidos muy rápido.

¿Cómo funciona la memoria cache?

Se organiza en niveles, de menor a mayor tamaño según lo alejada que esté del micro, si el procesador necesita un dato de la memoria se comprueba si este se encuentra en el primer nivel. En caso de no encontrarlo, se busca en el segundo nivel y si no en el tercero. Todo funciona si se colocan los datos más utilizados en los niveles más cercanos al procesador.

Cada uno de estos niveles tiene un bloque de control el cual se encarga de almacenar y poner los datos a disposición del micro. El tiempo que tarda en buscar la información es proporcional al tamaño de la propia memoria que administra. Como queremos que los datos lleguen lo antes posible al micro los niveles más bajos tendrán menor capacidad. Cada nivel superior, por tanto, es bastante más grande que el anterior.

En comparación con la memoria RAM, la cache de algunos micros de nivel tres, que es la mayor de todas, es unas mil veces más pequeña. Por suerte, los programas suelen realizar muchas operaciones sobre los mismos datos y por lo tanto se consiguen grandes mejoras al usar esta técnica.

¿Diferencias entre las memorias cache de los procesadores AMD e Intel?

La cache es un sistema muy complejo que se puede implementar de diferentes maneras. Como ejemplos tienes a continuación el tamaño para la arquitectura Sandy Bridge de Intel, los Core de Segunda Generación, y la que tienen los Phenom II de AMD, con arquitectura Star:

Nivel 1 o L1

Por cada uno de los núcleos:

Intel. 32 KB de datos + 32 KB de instrucciones

AMD. 64 KB de datos + 64 KB de instrucciones

Nivel 2 o L2

Por cada uno de los núcleos. En este caso las caches de instrucciones y datos van juntas:

Intel. 256 KB.

AMD. 512 KB.

Aparte ambos poseen una cache de nivel tres que comparten todos los núcleos y que dependiendo del modelo puede llegar a varios megabytes.

La memoria cache es uno de los elementos que más evolucionado a lo largo del tiempo. Ten en cuenta que cada nueva mejora en las tecnologías de fabricación permite incrementar el número de transistores que se encuentran dentro del chip del procesador. Esto ha llevado a cambios en las arquitecturas que han traído memorias mayores con algoritmos más avanzados y eficientes.

¿Qué tipo de aplicaciones se benefician de esta memoria?

La memoria cache es capaz de acelerar todo tipo de aplicaciones. Su importancia es tal que existen modelos de procesadores con diferencias de precio bastante grandes donde la única diferencia es el tamaño de esta memoria.

Al ser un sistema pensado para evitar bloqueos sus ventajas no son lineales. Es decir, una memoria de seis megas, no te dará el doble de prestaciones que una de tres si no que en ciertas situaciones será algo mayor y en otras casi ni notarse. En este caso y como ocurre con el tamaño de la memoria RAM cuanto más mejor.

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