cachesøg

Cachesøg er en betegnelse i datalogi for processen hvor et computer-system søger efter data i en cache for at minimere den gennemsnitlige adgangstid til data i hukommelsen. Gennem cachesøgning opnås ofte betydelige hastighedsforbedringer, fordi cachehukommelsen ligger tættere på processoren end hovedhukommelsen.

I en typisk CPU-arkitektur består cachen af flere niveauer (L1, L2, L3). Hver cacheblok har en adresseindeks, et tag og selve dataene. Når en anmodning forekommer, beregnes et cacheopslag. Hvis tagget passer og adressen rammes, fås dataene fra cachen (cache hit). Hvis ikke, opstår et cache-miss og data hentes fra en lavere niveau eller fra hovedhukommelsen. Hitrates og missrates påvirker den samlede systemydelse og strømforbrug.

Cache-organisationer omfatter direkte-mappede caches, sæt-associative caches og fuldt associerede caches. Forskellene ligger i konfliktfejl og antallet af muligheder for at placere data, hvilket påvirker hitraten. Erstatningspolitikker som LRU, LFU og tilfældig udvælgelse bestemmer hvilken linje der udskiftes ved et miss. I fler-niveau-systemer diskuteres inklusion eller eksklusion mellem niveauer og hvordan data kopieres mellem dem.

Anvendelser omfatter CPU-caches til hurtig adgang til instruktioner og data, disks-cache i operativsystemer, web-cache-teknikker i webbrowsere og CDN’er, samt cachelagre i databaser og applikationer. Nøglemålinger inkluderer cachehit-rate, cachemiss-rate og miss-penalty. Designet af caches balancerer størrelse, hastighed og kompleksitet, inklusive valg af linjestørrelse og antallet af associativer.

Historisk har cachesøg været centralt for højtydende computere siden 1960’erne, og begrebet er stadig fundamentalt i moderne computer- og netværkssystemer.