Zwischenspeicher

Zwischenspeicher mit schnellem Zugriff, zum Ablegen von oft benötigten Daten

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Der Cache (französisch »Versteck«, sprich "kasch") ist ein Speicher, der zum Zwischenspeichern von Daten dient (Puffer).

Der Grundgedanke eines Cache besteht darin, daß wenige große Zugriffe auf eine bestimmte Menge von Daten eine geringere Zeitspanne benötigen als eine Vielzahl von kleinen Zugriffen auf dieselbe Datenmenge.

Gelingt es nun, aus irgendwelchen Zusammenhängen zu erschließen, welche Daten in der Zukunft benötigt werden, kann man bei Anforderung einiger weniger Datenblöcke gleich eine große Zahl in den Puffer einlesen. Lag man mit der Vorausschau richtig, kann dadurch die Leistung des Computers erhöht werden.

War die Annahme falsch, muß man die anderen Datenblöcke erneut einlesen und verliert Leistung. Je besser die Methoden zur Vorausschau sind, desto mehr erhöht ein Cache die Gesamtleistung des Computers.

Bei einem Disk-Cache werden Zugriffe auf die Festplatte über einen Bereich im Hauptspeicher oder einen internen Cache auf dem Festplatten-Controller oder im Laufwerk selbst gepuffert.

Beim Prozessorcache sorgt ein schneller Cache dafür, daß der Prozessor nicht darauf warten muß, bis einzelne Zugriffe auf den langsameren Hauptspeicher ausgeführt worden sind. Der Prozessorcache pflegt in bis zu 3 ebenen unterteilt zu sein L1 bis L3 (L steht für »Level« = »Ebene« in Englisch). Der sogenannte L1 Cache = First Level Cache ist am nächsten zu CPU, ist relativ klein (idr. max. 64 KByte), dafür ist das der schnellste. L2 wurde bei den PC erst später eingeführt und befand sich früher ausserhalb des Prozessors (auf der Mainboard raufgelötet und/oder nachrüstbar auf einem Speicherriegel in einem eigens dafür vorgesehenen Steckplatz), bei den heutigen Prozessoren ist er meist ebenfalls im Baustein integriert, was seine schnelligkeit deutlich erhöht. Seine Grösse war bei Systemen mit dem Pentium 1 etwa 250 bis 500 KByte, bei den heutigen Prozessoren mit der Intel Core Mikroarchitektur kann man von etwa 2 MByte ausgehen. Es werden auch kostengünstige Prozessorvarianten geliefert, wo dieser reduziert ist oder ganz ausbleibt (z.B. der Celeron zum Pentium). Der L3 kommt nur selten vor.

Generell lassen sich in Hardware Caches mithilfe von Speicherchips und Controllern realisieren, die durchfließende Anfragen analysieren, die Antworten zwischenspeichern (= cachen) und im wiederholten Fall einer Anfrage diese nicht durchleiten, sondern aus dem Cache (= den Speicherchips) beantworten.

Schließlich gibt es noch den Cache bei HTML-Browsern. Dieser dient dazu, Dateien, die schon einmal geladen hat, nicht noch einmal über die Leitung schicken zu müssen. -> Geschwindigkeitssteigerung.