Memorias cache L1, L2 y L3 en el procesador, ¿Qué son y cómo funcionan?

La memoria cache que se encuentra en el interior del procesador esta ideada para acelerar el acceso a la memoria RAM. Su importancia es mayúscula ya que de la velocidad para llevar datos e instrucciones al procesador dependen todas las prestaciones del sistema.

Si el micro no tiene instrucciones para trabajar sencillamente se para a la espera de ellas y eso no debería de suceder nunca ya que es tiempo perdido.

La memoria cache está situada en la misma oblea de silicio que el procesador. Es de tipo SRAM, acrónimo de Static Read Aleatory Memory, es decir no necesita refrescarse frente a las DRAM, acrónimo de Dinamyc Read Aleatory Memory que es la que tienes en las memorias RAM DDR que cada cierto tiempo se refrescan.

La memoria cache es sobre todo útil cuando se hacen muchas operaciones sobre los mismos datos, pero incluso si esto no se cumple tiene la capacidad de aumentar el rendimiento de cualquier tipo de aplicaciones. Ten en cuenta que existen diferencias de precio de varias veces entre micros donde la mayor diferencia es la memoria cache.

Memoria Cache L1

La L es de “level” o en castellano nivel. En este caso se divide la memoria en varios bloques. Existe un controlador el cual se encarga de poner la información que más se usa más cerca del procesador. Esto es debido a que el tiempo que tarda el procesador en acceder a la memoria de nivel uno siempre es menor que a la de nivel dos y así sucesivamente.

Normalmente este primer nivel se divide en dos partes una para datos y otra para instrucciones. De esta forma se intenta conseguir que el procesador este alimentado al menos con instrucciones sin ningún problema.

Memoria Cache L2

Normalmente es por núcleo y no distingue entre datos e instrucciones. Se tarda más en acceder a la cache de L1 pero es mucho más grande.

El tiempo que tardas en encontrar un determinado dato en estas memorias es proporcional al tamaño de estas. Debido a esto las caches aumentan de tamaño según subimos a la jerarquía.

Memoria Cache L3

Se tarda más en acceder a la cache de L2 pero es mucho más grande. Normalmente los fabricantes sólo te dan el tamaño de la última memoria la que se llama Last Level Cache que suele ser la de nivel dos o tres.

Suele tener varios un tamaño de varios megas es decir miles de veces más pequeña que la memoria RAM.

Futuro, ¿Qué veremos en pocos años?

Existen ya procesadores con un tipo de memoria de nivel cuatro la cual es compartida por el procesador y la tarjeta gráfica integrada. Pensada sobre todo para alimentar de datos a la gráfica. Esta memoria no necesita ser tan rápida como las anteriores pero si muy grande. En todo caso es una memoria DRAM y no RAM.

Como siempre tendemos a la integración veremos cada vez tamaños mayores y consumos más pequeños en todos estos dispositivos.