Si es un entusiasta de la tecnología, es posible que haya oído hablar de los cachés y de cómo funcionan con la memoria RAM de su sistema para hacerlo más rápido. Pero, ¿alguna vez te has preguntado qué es el caché y en qué se diferencia de la RAM?
Bueno, si es así, ha venido al lugar correcto, ya que veremos todo lo que diferencia la memoria caché de la RAM.
Conozca los sistemas de memoria en su computadora
Antes de comenzar a comparar la memoria RAM con el caché, es importante comprender cómo está diseñado el sistema de memoria de una computadora.
Verá, tanto la RAM como el caché son sistemas de almacenamiento de memoria volátil. Esto significa que ambos sistemas de almacenamiento pueden almacenar datos temporalmente y solo funcionarán cuando estén encendidos. Por lo tanto, cuando apaga su computadora, todos los datos almacenados en RAM y caché se eliminan.
Por esta razón, cada dispositivo informático tiene dos tipos diferentes de sistemas de almacenamiento, a saber, memoria primaria y secundaria. Las unidades son la memoria secundaria en un sistema informático donde almacena sus archivos y puede almacenar datos cuando está apagado. Por otro lado, los sistemas de memoria primaria proporcionan datos a la CPU cuando se encienden.
Pero, ¿por qué un sistema de memoria en la computadora que no puede guardar datos cuando está apagado? Bueno, hay una gran razón por la que los sistemas de almacenamiento primario son típicos de una computadora.
Verá, aunque la memoria principal de su sistema no puede almacenar datos cuando no hay energía, son mucho más rápidos en comparación con los sistemas de almacenamiento secundarios. En cuanto a los números, los sistemas de almacenamiento secundario como los SSD tienen un tiempo de acceso de 50 microsegundos.
Por el contrario, los sistemas de memoria primaria, como la memoria de acceso aleatorio, pueden proporcionar datos a la CPU cada 17 nanosegundos. Por lo tanto, los sistemas de memoria primaria son casi 3000 veces más rápidos que los sistemas de almacenamiento secundarios.
Debido a esta diferencia de velocidad, los sistemas informáticos tienen una jerarquía de memoria, lo que permite que los datos se entreguen a la CPU a velocidades sorprendentemente rápidas.
Así es como los datos se mueven a través de los sistemas de memoria en una computadora moderna.
- Unidades de almacenamiento (memoria secundaria): Este dispositivo puede almacenar datos de forma permanente, pero no es tan rápido como la CPU. Esto evita que la CPU acceda directamente a los datos del sistema de almacenamiento secundario.
- RAM (memoria primaria): Este sistema de almacenamiento es más rápido que el sistema de almacenamiento secundario, pero no puede almacenar datos de forma permanente. Por lo tanto, cuando abre un archivo en su sistema, se mueve del disco duro a la RAM. Dicho esto, incluso la RAM no es lo suficientemente rápida para la CPU.
- Caché (memoria primaria): Para resolver este problema, un cierto tipo de memoria primaria conocida como memoria caché está integrada en la CPU y es el sistema de memoria más rápido de una computadora. Este sistema de memoria se divide en tres partes, a saber, la caché L1, L2 y L3. Por lo tanto, todos los datos que debe procesar la CPU se mueven del disco duro a la RAM y luego a la memoria caché. Dicho esto, la CPU no puede acceder directamente a los datos en caché.
- Registros de la CPU (memoria primaria): El registro de la CPU en un dispositivo informático es muy pequeño y se basa en la arquitectura del procesador. Estos registros pueden contener 32 o 64 bits de datos. Una vez que los datos se han movido a estos registros, la CPU puede acceder a ellos y realizar la tarea adecuada.
Entender la memoria RAM y cómo funciona
Como se explicó anteriormente, la memoria RAM en un dispositivo es responsable de almacenar y proporcionar datos a la CPU para los programas de la computadora. Para almacenar estos datos, la memoria de acceso aleatorio utiliza una celda de memoria dinámica (DRAM).
Esta celda está hecha usando un capacitor y un transistor. El capacitor en esta configuración se usa para almacenar carga y se basa en el estado de carga del capacitor; la celda de memoria puede contener un 1 o un 0.
Cuando el condensador está completamente cargado, se dice que almacena un 1. Por otro lado, si está descargado, se dice que almacena 0. Si bien la celda DRAM puede almacenar cargas, este diseño de memoria tiene sus fallas.
Verá, dado que la RAM usa condensadores para almacenar carga, pierde la carga almacenada en ella. Esto puede hacer que se pierdan los datos almacenados en la RAM. Para solucionar este problema, la carga almacenada en los condensadores se refresca mediante amplificadores de detección, evitando que la RAM pierda la información almacenada.
Si bien esta actualización de carga hace que la RAM almacene datos cuando la computadora está encendida, introduce latencia en el sistema ya que la RAM no puede enviar datos a la CPU cuando se actualiza, lo que ralentiza el sistema.
Además, la RAM está conectada a la placa base, que a su vez está conectada a la CPU a través de zócalos. Por lo tanto, existe una distancia significativa entre la RAM y la CPU, lo que aumenta el tiempo de entrega de datos a la CPU.
Debido a las razones mencionadas anteriormente, la RAM solo proporciona datos a la CPU cada 17 nanosegundos. A esa velocidad, la CPU no puede alcanzar su máximo rendimiento. Esto se debe a que la CPU debe recibir datos cada cuarto de nanosegundo para proporcionar el mejor rendimiento cuando se usa una frecuencia de impulso turbo de 4 Gigahercios.
Para solucionar este problema contamos con la memoria caché, otro sistema de almacenamiento temporal mucho más rápido que la memoria RAM.
Explicación de la memoria caché
Ahora que conocemos las advertencias asociadas con la RAM, veamos la memoria caché y cómo resuelve el problema asociado con la RAM.
Primero, no hay memoria caché en la placa base. En su lugar, se coloca en la propia CPU. Esto almacena datos más cerca de la CPU, lo que le permite acceder a los datos más rápido.
Además, la memoria caché no almacena datos de todos los programas que se ejecutan en su sistema. En cambio, solo conserva los datos que la CPU solicita con frecuencia. Debido a estas diferencias, el caché puede enviar datos a la CPU a velocidades sorprendentemente rápidas.
Además, en comparación con la RAM, la memoria caché utiliza celdas estáticas (SRAM) para almacenar datos. En comparación con las celdas dinámicas, la memoria estática no necesita actualizarse porque no se utilizan condensadores para almacenar cargas.
En su lugar, utiliza un conjunto de 6 transistores para almacenar información. El uso de transistores evita que la celda estática pierda carga con el tiempo, lo que permite que la caché entregue datos a la CPU a velocidades mucho más altas.
Dicho esto, la memoria caché también tiene sus defectos. Primero, es mucho más caro en comparación con la memoria RAM. Además, una celda de RAM estática es mucho más grande en comparación con una DRAM, ya que se utiliza un conjunto de 6 transistores para almacenar un bit de información. Esto es significativamente más grande que el diseño de un solo capacitor de la celda DRAM.
Debido a esto, la densidad de memoria de SRAM es mucho más baja y no es posible colocar una sola SRAM con una gran capacidad de almacenamiento en el chip de la CPU. Por lo tanto, para resolver este problema, la memoria caché se divide en tres categorías, a saber, caché L1, L2 y L3, y se coloca dentro y fuera de la CPU.
RAM vs memoria caché
Ahora que tenemos una comprensión básica de RAM y caché, veamos cómo se relacionan.
| Estadística de comparación | RAM | cache |
| Posición | Almacena datos de programa para todas las aplicaciones que se ejecutan en el sistema. | Almacena datos e instrucciones de uso frecuente requeridos por la CPU. |
| Compañero | Debido a su alta densidad de memoria, la memoria RAM puede venir en paquetes que pueden almacenar desde 2 gigabytes de datos hasta 64 gigabytes. | Debido a la baja densidad de memoria, las memorias caché almacenan datos en el rango de Kilobytes o Megabytes. |
| Costo | La RAM es más económica de fabricar debido a su diseño de un solo transistor/condensador. | La fabricación de un caché es costosa debido a su diseño de 6 transistores. |
| Sitio | La RAM está conectada a la placa base y está lejos de la CPU. | El caché está presente en el núcleo de la CPU o se comparte entre los núcleos. |
| Velocidad | La RAM es más lenta. | El caché es más rápido. |
La memoria caché es mucho más rápida que la RAM
Tanto la RAM como la caché son sistemas de memoria volátil, pero ambos tienen tareas diferentes. Por un lado, la RAM almacena los programas que se ejecutan en su sistema, mientras que el caché ayuda a la RAM almacenando datos de uso frecuente cerca de la CPU, lo que mejora el rendimiento.
Por tanto, si buscas un sistema que ofrezca un gran rendimiento, es fundamental fijarse en la memoria RAM y caché que trae. Un excelente equilibrio entre ambos sistemas de memoria es fundamental para sacar el máximo partido a tu PC.