cachegeheugen

Cachegeheugen is een snel geheugen in computersystemen dat zich tussen de processor en het hoofdgeheugen bevindt. Het doel is de gemiddelde toegangstijd te verlagen door veelgebruikte gegevens en instructies tijdelijk lokaal op te slaan, zodat de CPU deze sneller kan benaderen dan uit het hoofdgeheugen.

Cache wordt doorgaans in meerdere niveaus aangetroffen. L1-cache is het snelst en kleinst, vaak opgesplitst in een instructie- en een datacache. L2-cache is groter en trager, en L3-cache is nog groter en kan gedeeld zijn tussen meerdere kernen. Cachegeheugen bestaat uit cachelijnen (blokken data) met een bijbehorende tag die aangeeft welke gegevens uit het hoofdgeheugen zijn gerepresenteerd. Bij een data-aanvraag wordt eerst naar een hit in de cache gezocht; bij een miss wordt de benodigde data uit het hoofdgeheugen opgehaald en in de cache geplaatst volgens een vervangingsbeleid zoals LRU.

Schrijf- en coherentiebeleid bepalen hoe gewijzigde gegevens worden verwerkt. Veelvoorkomend zijn write-through en write-back. In multikerningsystemen zorgen coherentieprotocollen (zoals MESI) ervoor dat caches consistent blijven wanneer cores gegevens uitwisselen of publiceren in de cache.

Typische afmetingen variëren sterk per generatie en Architectuur. Moderne CPUs hebben meestal een L1-cache van enkele tot tientallen kilobytes per kern, een L2-cache van honderden kilobytes tot enkele megabytes, en een gedeelde L3-cache die meerdere megabytes kan omvatten. Cachegeheugen speelt een cruciale rol in de prestaties van de geheugenhiërarchie en wordt beïnvloed door programmawerking, toegangspatronen en systeemarchitectuur.