¿Qué es… la memoria caché?

En todos los anuncios de ordenadores existen unas cifras que parecen sacadas de un código de espías, algo como: “256 Kb” o “512 burst-sram”. Ante semejante galimatías, nuestro amigo informático de turno no duda en exclamar: “ah, sí, eso es la caché”, en un tono rotundo que no da lugar a más preguntas. Pero en nuestro fuero interno, seguimos preguntándonos ¿la ca-qué?

Para qué sirve

Para empezar, digamos que la caché no es sino un tipo de memoria del ordenador; por tanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita para trabajar. ¿Pero no era eso la RAM?, preguntará usted. Bueno, en parte sí. A decir verdad, la memoria principal del ordenador (la RAM, los famosos 8, 16, 32 ó 64 “megas”) y la memoria caché son básicamente iguales en muchos aspectos; la diferencia está en el uso que se le da a la caché.

Debido a la gran velocidad alcanzada por los microprocesadores desde el 386, la RAM del ordenador no es lo suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador (el “micro” en adelante) necesita, por lo que tendría que esperar a que la memoria estuviera disponible y el trabajo se ralentizaría. Para evitarlo, se usa una memoria muy rápida, estratégicamente situada entre el micro y la RAM: la memoria caché.

Ésta es la baza principal de la memoria caché: es muy rápida. ¿Cuánto es “muy rápida”? Bien, unas 5 o 6 veces más que la RAM. Esto la encarece bastante, claro está, y ése es uno de los motivos de que su capacidad sea mucho menor que el de la RAM: un máximo en torno a 512 kilobytes (512 Kb), es decir, medio “mega”, frente a 16 ó 32 megas de RAM. Además, este precio elevado la hace candidata a falsificaciones y timos.

Pero la caché no sólo es rápida; además, se usa con una finalidad específica. Cuando un ordenador trabaja, el micro opera en ocasiones con un número reducido de datos, pero que tiene que traer y llevar a la memoria en cada operación. Si situamos en medio del camino de los datos una memoria intermedia que almacene los datos más usados, los que casi seguro necesitará el micro en la próxima operación que realice, se ahorrará mucho tiempo del tránsito y acceso a la lenta memoria RAM; esta es la segunda utilidad de la caché.

El tamaño de la caché

Leído lo anterior, usted pensará: pues cuanto más grande, mejor. Cierto, pero no; o más bien, casi siempre sí. Aunque la caché sea de mayor velocidad que la RAM, si usamos una caché muy grande, el micro tardará un tiempo apreciable en encontrar el dato que necesita. Esto no sería muy importante si el dato estuviera allí, pero ¿y si no está? Entonces habrá perdido el tiempo, y tendrá que sumar ese tiempo perdido a lo que tarde en encontrarlo en la RAM.

Por tanto, la caché actúa como un resumen, una “chuleta” de los datos de la RAM, y todos sabemos que un resumen de 500 páginas no resulta nada útil. Se puede afirmar que, para usos normales, a partir de 1 MB (1024 Kb) la caché resulta ineficaz, e incluso pudiera llegar a ralentizar el funcionamiento del ordenador.

La caché interna

La caché a la que nos hemos referido hasta ahora es la llamada “caché externa” o de segundo nivel (L2). Existe otra, cuyo principio básico es el mismo, pero que está incluida en el interior del micro; de ahí lo de interna, o de primer nivel (L1).

Esta caché funciona como lo externa, sólo que está más cerca del micro, es más rápida y más cara, además de complicar el diseño del micro, por lo que su tamaño se mide en pocas decenas de kilobytes. Se incorporó por primera vez en los micros 486, y por aquel entonces era de 8 Kb (aunque algunos 486 de Cyrix tenían sólo 1 Kb).

La importancia de esta caché es fundamental; por ejemplo, los Pentium MMX son más rápidos que los Pentium normales en aplicaciones no optimizadas para MMX, gracias a tener el doble de caché interna. A decir verdad, la eficacia de la “optimización MMX” de aplicaciones como Microsoft Office, está por ver…

Dentro de la gran carcasa negra encontramos una placa de circuito en la que va soldado el micro en sí (en el centro de la imagen), junto con varios chips que forman la caché, externa a lo que es propiamente el micro. Sin embargo, esta caché funciona a una frecuencia que es la mitad de la del micro (es decir, a 116, 133 MHz o más), y no a la de la placa base como la caché externa clásica (de 50 a 66 MHz en los Pentium o 100 MHz en los AMD K6-2).

Sobre cachés falsas y tramposos

Como ya dijimos, la caché es un bien preciado, por ello, la natural codicia de ciertos personajes les ha llevado a fabricar placas base con chips de caché de vulgar plástico sólido, método que puede reducir el rendimiento del ordenador de un 5 a un 10%.

Este fenómeno tuvo su auge con las placas base para 486, aunque no se puede asegurar que esté totalmente erradicado. Desgraciadamente, hay pocos métodos para saber si un chip de caché es bueno o falso, y casi ninguno se basa en la observación directa (como no sea por radiografía). Los medios principales para detectar el fraude son:

  • observar chips sumamente burdos y mal rematados, con bordes de plástico y serigrafiados de baja calidad (suponiendo que sepa identificar el o los chips de caché, lo cual puede ser difícil);
  • utilizar alguna herramienta de diagnóstico por software que detecte la presencia o ausencia de caché.

Sobre estos programas de diagnóstico, cabe comentar que no son infalibles, por lo que si alguno no detecta la caché conviene probar con otro (pero conque uno la detecte, es casi seguro que es auténtica). Además, pueden fallar con ciertos tipos muy rápidos y modernos de caché, por lo que no suele servir el mismo programa para la placa de un 486 y la de un Pentium. Algunos de estos programas (para placas 486, que suelen ser las más falsificadas) se pueden encontrar en Internet.

Tecnologías usadas en la caché

Aunque en general no se puede elegir qué memoria caché adquirir con el ordenador, puesto que se vende conjuntamente con la placa base (o con el micro, si es un Pentium II o un Mendocino), conviene tener claros unos cuantos conceptos por si se diera el caso de tener varias opciones a nuestra disposición.

Ante todo, el tipo de memoria empleada para fabricar la caché es uno de los factores más importantes. Suele ser memoria de un tipo muy rápido (como por ejemplo SRAM o SDRAM) y con características especiales, como burst pipeline: transmitir datos “a ráfagas” (burst).

La velocidad de la caché influye en su rendimiento, como es obvio. Las cachés se mueven en torno a los 10 nanosegundos (ns) de velocidad de refresco; es decir, que cada 10 ns pueden admitir una nueva serie de datos. Por tanto, a menor tiempo de refresco, mayor velocidad.

El último parámetro que influye en las cachés es la forma de escribir los datos en ellas. Esto se suele seleccionar en la BIOS, bien a mano o dejando que lo haga el ordenador automáticamente; las dos formas principales son:

  • Write-Througth: impronunciable término que indica el modo clásico de trabajo de la caché;
  • Write-Back: un modo más moderno y eficaz de gestionar la caché.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *