¿Qué importancia tiene el tamaño de caché en una CPU?

La unidad de procesamiento central (CPU) de un ordenador es uno de sus componentes más importantes; se lleva a cabo programas, realiza cálculos y hace comparaciones lógicas. En los años transcurridos desde la década de 1990, los fabricantes de CPU han añadido cantidades crecientes de memoria especial llamada caché. La memoria caché mejora la velocidad y la eficiencia de la CPU mediante el alivio de los cuellos de botella de memoria.

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Cada ordenador, independientemente de su tamaño, tiene una CPU. Una CPU es un circuito integrado que los paquetes de cientos de millones de transistores en un chip de silicio de unos pocos milímetros cuadrados. A pesar de que realiza los cálculos, la parte principal de la CPU contiene sólo una cantidad modesta de su propia memoria.

Memoria y caché

Las computadoras tienen una cantidad generosa de memoria de acceso aleatorio o RAM. En 2011, un equipo de escritorio típico tiene entre 1 y 4 GB de RAM. Este es el almacenamiento de datos rápida que mantiene programas activos y los resultados de los cálculos. RAM es exterior y separado de la CPU, a pesar de que comunican a través de una conexión de alta velocidad. Incluso con esta conexión, sin embargo, la CPU pasa una fracción significativa de su tiempo de espera para la memoria para enviar sus datos.

La velocidad y la eficiencia

Como se hizo más rápido CPU, los retrasos en la obtención de datos de la RAM se hicieron más significativa. Debido a este problema, los diseñadores de chips de memoria añadieron especial, llamada caché, directamente en la propia CPU. Caché actúa como una memoria a corto plazo para la CPU, manteniendo los datos de uso frecuente práctico. Cuando el CPU necesita una pieza de información, se ve en caché en primer lugar. Dependiendo de la cantidad de memoria caché que tiene, la CPU encuentra sus datos no más del 90 por ciento del tiempo. Cache es más rápido que la memoria RAM, así que esto reduce el tiempo de espera de la CPU a un mínimo. CPUs programas generalmente ejecuta varias veces más rápido con caché que sin ella.

Tamaño de la caché y los rendimientos decrecientes

Aunque caché es importante para la velocidad, sino que también es caro. También está sujeto a la ley de los rendimientos decrecientes; un tamaño ideal caché tendrá datos de la CPU 90 a 95 por ciento del tiempo. Si hace doble de ese tamaño, que puede aumentar a 97 por ciento, pero nunca llegará al 100 por ciento. El aumento de 95 a 97 por ciento tiene poco efecto sobre el rendimiento general.

Ejemplo tamaños de caché

En 2011, un microprocesador contemporáneo, el procesador Intel Core i5, tiene 8 MB de caché, o alrededor de una milésima del tamaño de la memoria RAM de un ordenador. El tamaño de la caché en un procesador Intel anterior, el Pentium 4, fue de 512 KB. El 386, un chip de hecho en la década de 1980, no tenían caché interna.