Informatica: Memória Cache

1. Introdução

Ao longo do trabalho falarei sobre o tema ‘ Memória Cache ’. Um memória ultrarrápida que serve para armazenar os dados mais frequentemente usados pelo processador. Essa tecnologia surgiu quando a memória RAM não estava mais acompanhando o desenvolvimento do processador. Mas antes de entender a memória cache, vamos ver o que é uma memória, veja a seguir.

2. Memória

2.1 O que é uma memória ?

A memória é um elemento do sistema computacional, sua função é armazenar as informações que são (ou serão) manuseadas por esse sistema, para que quando necessário, recuperar tais informações armazenadas.

Ainda assim, na prática, em um sistema computacional não é realizável construir e utilizar apenas um tipo de memória. De fato, a memória de um computador é um subsistema, considerando que é constituído de vários componentes (vários tipos de memórias diferentes) concentrado e adaptado, com o objetivo de realizar suas funções que é armazenar e recuperar informações.

A Fig. 1 apresenta a divisão da memória principal e da memória cache.

2.2 Mas porque surgiu a memória Cache ?

Devido a velocidade dos processadores terem ultrapassado a frequência de operações das memórias convencionais, houve a necessidade de utilizar o ‘estado de espera’ (Wait states).

O wait states era utilizado porque a memória RAM ficava muito lenta em relação ao processador, pois o mesmo não conseguia enviar dois dados ao mesmo tempo para serem armazenados na memória RAM, sendo assim quando o segundo dado era enviado pelo processador para a memória RAM armazenar, ela ainda estava armazenando o primeiro dado, e com isso, ela não estará pronta para receber o segundo dado, o que chamamos de ‘ tempo de espera’. Está espera impede o processador de realizar outras tarefas, afetando diretamente o desempenho do computador.

É por isso que surgiu a memória cache, para suprir a necessidade de velocidade e armazenamento temporário que o processador necessita para efetuar varias tarefas simultaneamente.

A Fig. 2 mostra onde realmente fica localizada a memória cache em um computador.

3. Organização e Funcionamento

Sempre que o processador precisar "ler" dados, os procurará primeiro no cache L1. Caso o dado seja encontrado, o processador não perderá tempo, já que o cache primário funciona na mesma frequência que ele. Caso o dado não esteja no cache L1, então o próximo a ser indagado será o cache L2. Encontrando o que procura no cache secundário, o processador perderá algum tempo mas não tanto quanto perderia caso precisasse acessar diretamente a memória RAM. Caso também não encontre no cache L2 passa para o cache L3 e assim por diante.

O usuário não precisa se preocupar em colocar os dados mais utilizados na memória cache. Existe um circuito especifico que faz isso automaticamente chamado Controlador de cache. Este circuito tenta, inclusive, "adivinhar" quais serão os dados solicitados pelo processador.

Se o processador precisa de uma informação e ela