Significa memoria temporal; generalmente de existencia oculta y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente o previsible. Por ejemplo, el "Caché" de disco es un área de memoria donde el Sistema transfiere los datos que supuestamente serán accedidos de inmediato. Si leemos un "cluster" [1] el sistema puede disponer en esta memoria "cache" los clusters que siguen en la estructura lógica, de forma que, si seguimos efectuando lecturas, lo más probable es que los próximos datos estén ya en memoria y puedan ser accedidos de forma inmediata [2].
La utilización de este tipo de memorias no es sino la generalización de un principio de uso común en la vida diaria; poner más a mano las cosas de uso más frecuente. Se basa en dos suposiciones que generalmente resultan ciertas:
Los ordenadores tienden a utilizar las mismas instrucciones y (en menor medida), los mismos datos repetidamente.
La información necesitada se encuentra almacenada de forma adyacente, o cuando menos muy cercana, en memoria o disco.
§2 Tipos de cache
Desde el punto de vista del hardware, existen dos tipos de memoria cache; interna y externa. La primera, denominada también cache primaria, caché de nivel 1 o simplemente caché L1 (Level one) . La segunda se conoce también como cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2 .
Desde el punto de vista funcional, existen cachés específicas de algunos dispositivos, por ejemplo, de disco. También se distingue entre caché de lectura y de escritura.
§2.1 Caché interna
Es una innovación relativamente reciente [3]; 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). Como puede suponerse, su velocidad de acceso es comparable a la de los registros, es decir, centenares de veces más rápida que la RAM.
§2.2 Caché externa
Es más antigua que la interna, dado que hasta fecha "relativamente" reciente estas últimas eran impracticables. 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 ( H2.2 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 [5] (tenga en cuenta que un aumento de tamaño sobre los valores anteriores no incrementa proporcionalmente la eficacia de la memoria caché). Actualmente (2004) la tendencia es incluir esta caché en el procesador. Los tamaños típicos oscilan entre 256 KB y 1 MB.
Nota: En 1997, con la introducción del procesador Pentium II, Intel abandonó el denominado zócalo 7 utilizado hasta entonces en sus procesadores, en favor del denominado Slot-1. La razón argüida era precisamente la inclusión de la caché L2 en la cápsula del procesador.
§3 Caché de disco
Además de las anteriores, que son de propósito general, existe una caché de funcionalidad específica que se aloja en memoria RAM estándar. Es la caché de disco (nos hemos referido a ella en la introducción de este epígrafe), 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 E1.7.1 Unidades de medida).
Nota: Existe un mecanismo parecido al de caché de disco que aquí se describe pero que funciona en sentido inverso. Es decir, aloja en disco los datos que no pueden ser almacenados en la memoria RAM. Es el sistema de memoria virtual, al que nos referiremos al tratar de la memoria.
El funcionamiento de la caché de disco se basa en dos esquemas de operación. La lectura adelantada ("Read-ahead") y la escritura retrasada ("Write-behind"). La primera consiste en anticipar lo que se necesitará de forma inmediata y traerlo a la caché. Por su parte, la escritura retrasada 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).
Nota: La mayoría de los lenguajes disponen de métodos para forzar una escritura "real" de los datos vaciando la caché de disco; suelen ser sentencias del tipo commit, flush etc. Es una práctica de seguridad aconsejable, y señal de programación cuidadosa, realizar un vaciado de "buffers" después de cada transacción importante siempre que las circunstancias lo permitan .
§3.1 Caché de disco en MS DOS y Windows
La utilización de este tipo de memorias no es sino la generalización de un principio de uso común en la vida diaria; poner más a mano las cosas de uso más frecuente. Se basa en dos suposiciones que generalmente resultan ciertas:
Los ordenadores tienden a utilizar las mismas instrucciones y (en menor medida), los mismos datos repetidamente.
La información necesitada se encuentra almacenada de forma adyacente, o cuando menos muy cercana, en memoria o disco.
§2 Tipos de cache
Desde el punto de vista del hardware, existen dos tipos de memoria cache; interna y externa. La primera, denominada también cache primaria, caché de nivel 1 o simplemente caché L1 (Level one) . La segunda se conoce también como cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2 .
Desde el punto de vista funcional, existen cachés específicas de algunos dispositivos, por ejemplo, de disco. También se distingue entre caché de lectura y de escritura.
§2.1 Caché interna
Es una innovación relativamente reciente [3]; 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). Como puede suponerse, su velocidad de acceso es comparable a la de los registros, es decir, centenares de veces más rápida que la RAM.
§2.2 Caché externa
Es más antigua que la interna, dado que hasta fecha "relativamente" reciente estas últimas eran impracticables. 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 ( H2.2 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 [5] (tenga en cuenta que un aumento de tamaño sobre los valores anteriores no incrementa proporcionalmente la eficacia de la memoria caché). Actualmente (2004) la tendencia es incluir esta caché en el procesador. Los tamaños típicos oscilan entre 256 KB y 1 MB.
Nota: En 1997, con la introducción del procesador Pentium II, Intel abandonó el denominado zócalo 7 utilizado hasta entonces en sus procesadores, en favor del denominado Slot-1. La razón argüida era precisamente la inclusión de la caché L2 en la cápsula del procesador.
§3 Caché de disco
Además de las anteriores, que son de propósito general, existe una caché de funcionalidad específica que se aloja en memoria RAM estándar. Es la caché de disco (nos hemos referido a ella en la introducción de este epígrafe), 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 E1.7.1 Unidades de medida).
Nota: Existe un mecanismo parecido al de caché de disco que aquí se describe pero que funciona en sentido inverso. Es decir, aloja en disco los datos que no pueden ser almacenados en la memoria RAM. Es el sistema de memoria virtual, al que nos referiremos al tratar de la memoria.
El funcionamiento de la caché de disco se basa en dos esquemas de operación. La lectura adelantada ("Read-ahead") y la escritura retrasada ("Write-behind"). La primera consiste en anticipar lo que se necesitará de forma inmediata y traerlo a la caché. Por su parte, la escritura retrasada 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).
Nota: La mayoría de los lenguajes disponen de métodos para forzar una escritura "real" de los datos vaciando la caché de disco; suelen ser sentencias del tipo commit, flush etc. Es una práctica de seguridad aconsejable, y señal de programación cuidadosa, realizar un vaciado de "buffers" después de cada transacción importante siempre que las circunstancias lo permitan .
§3.1 Caché de disco en MS DOS y Windows
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