O que é memória cache? Entenda sua importância para o PC

por Helito Bijora
Para o TechTudo

21/10/2016 06h00 - Atualizado em 21/10/2016 06h00
Postado em 23 de outubro de 2016 às 21h55m

A memória cache (a pronúncia correta é “cash”, e não “cachê”) é um tipo de memória que trabalha em conjunto com o processador. De fato, todos os processadores atuais trazem uma certa quantidade de memória cache embutida no encapsulamento. O objetivo é potencializar o desempenho do chip de processamento, evitando que fique ocioso por longos períodos.

O que é memória RAM e qual é sua função?
Neste artigo do TechTudo, você entenderá de forma mais abrangente o que é a memória cache, como ela funciona, a sua diferença para a memória RAM e também sobre os seus níveis (L1, L2, L3).

Entenda como funciona a memória cache 

(Foto: Reprodução/Extreme Tech)

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Entendendo o funcionamento do processador
Antes de falar sobre a memória cache é preciso entender o funcionamento básico do processador. A CPU (Central Processing Unit) trabalha diretamente com a memória RAM. Assim, todos os dados processados pelo chip são enviados pelos módulos de memória RAM.

Acontece que a memória RAM é muito mais lenta do que o processador. Em outras palavras, ele processa dados mais rápido do que a memória RAM pode enviar. Isso resulta em longos períodos de ociosidade e, consequentemente, desperdício de capacidade do processador.

Todo processador possui memória cache embutida 

(Foto: Adriano Hamaguchi/TechTudo)

Para resolver esse problema e fazer com que a CPU trabalhe com a força máxima possível, foi criada a memória cache. Ela é muito mais rápida que a memória RAM e tem a função de fornecer as informações mais cruciais para o processador.

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Isso evita que a unidade de busca do processador tenha que “visitar” várias vezes a memória RAM para buscar informações. Isso seria uma grande perda de tempo.

Como funciona a memória cache
Como visto, esse tipo de memória possui alta velocidade e tem por função armazenar dados e instruções que a CPU poderá precisar em breve. Ela possibilita que o processador trabalhe com toda a capacidade e tenha o mínimo de tempo ocioso possível.

Cada fabricante utiliza a memória cache de uma forma diferente. Isso também pode variar de acordo com a microarquitetura usada no chip. No entanto, o padrão é que, quando a CPU precisa buscar a sua primeira instrução, ela terá de ir até a memória RAM, visto que a memória cache estará vazia.

A memória cache permite que o processador trabalhe na 

velocidade máxima (Foto: Zíngara Lofrano/TechTudo)

Apesar disso, em vez de trazer apenas a solicitação feita pela CPU, a unidade de busca traz um bloco inteiro de instruções que, por sua vez, é armazenado na memória cache. Assim, se o processador for continuar a executar o referido programa, as instruções subsequentes estarão já armazenadas na memória cache. Então, a unidade de busca não precisará ir até a memória RAM para obtê-las.

Nem sempre a unidade de busca armazena as informações corretas na memória cache. No entanto, a taxa de acerto é bem alta, cerca de 80% a 99% das vezes. Com isso, é possível afirmar que quase todo o acesso à memória RAM é feito através da memória cache.

Níveis de memória cache
A memória cache é dividida em alguns níveis, conhecidos como L1, L2 e L3 (L significa Level, em inglês). Eles dizem respeito à proximidade da memória cache das unidades de execução do processador. Quanto mais próxima ela estiver da unidade de execução do processador, menor será o seu número.

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Assim, o cache L1 é o mais próximo possível. O L2 é um pouco mais distante e o L3 é ainda mais distante. Sempre que a unidade de busca do processador precisa de um novo dado ou instrução, ela procura inicialmente no cache L1. Se não encontrar, parte para o L2 e depois para o L3. Se a informação não estiver em nenhum dos níveis de memória cache, ela terá de ir até a memória RAM.

Uma peculiaridade a respeito dos níveis, é que o L1 é dividido em memória de instrução e memória para dados. Com isso, o processador vai direto à memória de instrução, se estiver buscando uma instrução, ou vai direto à memória de dados, se estiver buscando um dado. Isso agiliza ainda mais o processador de busca.