Memoria caché ¿Qué es y cómo funciona?

Seguramente el concepto de memoria caché lo habéis oído mencionar en alguna ocasión, incluso puede que lo hayáis visto en alguna de nuestras entradas sobre seguridad en Internet y datos; sin embargo, a no ser que tengáis algo de interés por conocer cómo funcionan vuestros equipos informáticos, puede no sepáis qué es exactamente o qué función cumple la memoria caché. En esta entrada os lo explicamos.

¿Qué es la memoria caché?

La definición de memoria caché en informática nos dice que es uno de los recursos con los que cuenta una CPU (Unidad Central de Procesamiento) para almacenar temporalmente datos recientemente procesados en una memoria auxiliar. Se trata de lo que se conoce como una memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) muy rápida y colocada cerca de la CPU.

Así, pese a su pequeño tamaño, la memoria caché opera con mayor velocidad, dotando al microprocesador de un tiempo extra para acceder a los datos que se usan con más frecuencia.

¿Para qué sirve la memoria caché?

La principal función de la memoria caché es almacenar datos o instrucciones que la CPU va a necesitar en un futuro inmediato, de manera que se gana velocidad en la ejecución de procesos, evitando que la CPU tenga que esperar y aumentando así el rendimiento del equipo.

De manera que la memoria caché sirve para mejorar el rendimiento y velocidad de la CPU en la ejecución de las tareas cotidianas.

Tipos de memoria caché

Se pueden hacer diferentes clasificaciones de tipos de memoria caché, en función de si nos referimos a sus usos o sus niveles.

Por ejemplo, existen:

• Caché de disco: Se trata de utilizar una porción de memoria RAM asociada a un disco particular, en la que se almacenan los datos de reciente acceso para agilizar su carga.
• Caché de pista: Es un tipo de memoria caché sólida (similar a la RAM), que se emplea en supercomputadores.
• Caché de web: Es la memoria caché que se ocupa de guardar los datos de las páginas web que hemos visitado de manera reciente, así se agiliza la carga en siguientes visitas y se ahorra ancho de banda. Esta caché puede ser privada (para un solo usuario), compartida (para varios usuarios a la vez) o en pasarela (para toda la red administrada por un servidor).

En cuando a los niveles, actualmente, en los procesadores la memoria caché tiene varios niveles:

• Caché L1: Es la memoria caché más pequeña y rápida. En ella se almacenan los datos que el procesador va a necesitar para realizar la mayoría de las operaciones, con un propósito doble: instrucciones y datos. Las instrucciones son las operaciones que se realizarán en el procesador y los datos son la información que se debe procesar. El tamaño habitual es de 256 KB, aunque hay procesadores donde alcanza los 512 KB e incluso 1 MB.
• Caché L2: Algo más lenta y grande que la L1, su capacidad suele estar entre los 256 KB y los 8 MB.
• Caché L3: Más lenta pero más grande que las dos anteriores, con capacidad entre los 4 y los 50 MB.

No hay, por así decirlo, una memoria caché recomendada que podamos indicaros, dependerá del equipo que estéis usando y de su configuración.

¿Cómo funciona la memoria caché?

El funcionamiento de la memoria caché es bastante sencillo; cuando iniciamos un proceso o programa en nuestro ordenador, este empieza a ejecutar una serie de instrucciones que son gestionadas por el procesador. Esa información se carga primero en la RAM y luego pasa al procesador, de manera que para agilizar este proceso, las instrucciones principales y las que más se utilizan se copian en la memoria caché, así el procesador podrá tener acceso inmediato a ellas y no tener que ir a buscar las originales almacenadas en la RAM.

Esto ahorra tiempo de procesamiento y hacer que el equipo sea más rápido a la hora de ejecutar ciertas instrucciones disponibles en la memoria caché. Por eso, la memoria caché es un elemento fundamental en los procesadores actuales.

Podemos decir que la memoria caché funciona como una memoria de instrucciones transitoria.

3 formas de almacenar datos en caché

Aunque las configuraciones de almacenamiento en la caché van evolucionando a medida que avanza y se desarrolla la tecnología actual, hay 3 configuraciones que se usan normalmente para almacenar datos en ella:

• Memoria caché asignada directa: Se asigna una localización exacta a cada bloque en la memoria caché. Se trata de un caché mapeado directo, que funciona como una tabla con tres columnas, en la que el bloque de caché contiene los datos reales recuperados y almacenados, una etiqueta con toda o parte de la dirección de esos datos recuperados y un bit de bandera que muestra la presencia en la entrada de la fila de un bit de datos válido.
• Mapeo de caché completamente asociativo: Funciona de forma similar al anterior, pero permite mapear un bloque de memoria en cualquier ubicación de caché en vez de en una ubicación de memoria caché previamente especificada.
• Mapeo de caché asociativo: A medias de los otros dos, aquí cada bloque se mapea a un subconjunto de ubicaciones de caché.

Aplicaciones del almacenamiento caché

El almacenamiento caché se puede aplicar en varias capas de la tecnología actual, incluyendo sistemas operativos, capas de redes de entrega de contenido (CDN) y DNS, aplicaciones web y bases de datos, de manera que se puede recudir de manera significativa la latencia y mejorar las operaciones de entrada/salida de muchas cargas de trabajo elevadas de aplicaciones de lectura, como en juegos, medios compartidos o redes sociales.

La información que se guarda en la memoria caché puede incluir los resultados de consultas a bases de datos, cálculos informáticos intensivos, solicitudes y respuestas a API e instrumentos web, como archivos HTML, JavaScript y de imágenes.

En esencia, el almacenamiento caché se puede aplicar para todos aquellos procesos que necesiten realizarse de forma rápida y sin perder rendimiento, aun cuando la carga de trabajo es muy elevada.

Beneficios del almacenamiento en caché

Parece evidente, pero que todos los equipos actúales cuenten con espacios dedicados a la memoria caché se debe a una serie de beneficios, como es un mejor rendimiento de las aplicaciones, así como ahorro en bases de datos, puesto que al realizar la lectura en la caché, las aplicaciones pueden eliminar la latencia existente por los accesos frecuentes a dicha base de datos, al mismo tiempo que se reduce la carga de la misma.

El almacenamiento caché también ayuda a gestionar los picos de uso de la base de datos, como consecuencia derivada de la reducción de la carga de la base de datos. Así mismo, también permite un aumento de la velocidad de las entradas y salidas, de forma que se pueden atender miles de solicitudes por segundo.

¿Es necesario borrar la caché?

Dado que la memoria caché tiene un espacio finito y, como hemos visto, dependiendo de su nivel, no muy grande, lo normal es que con el tiempo se vaya llenando. Sin embargo, lo habitual es que el procesador borre rutinariamente la caché sin que sea necesaria nuestra intervención.

Pero puede ocurrir que a veces el proceso de borrado no se completa bien o los datos almacenados están demasiado desorganizados, lo que puede afectar a la velocidad y el rendimiento. En esos casos, podemos recurrir al borrado manual de la memoria caché, pidiéndole al sistema que libere espacio.

Ventajas de borrar la memoria caché

Borrar con cierta periodicidad la memoria caché trae consigo una serie de ventajas:

• Libera espacio de procesos que quizás ya no se usen, dejando hueco para que se almacenen más recientes.
• Mejora la velocidad y el rendimiento al navegar por Internet, especialmente si pasamos mucho tiempo conectados y visitando diferentes páginas web, puesto que puede acabar creándose una caché muy grande, lo que repercute en reducción de velocidad y rendimiento mientras navegamos.
• Nos aseguramos de que estamos viendo la versión más reciente de una página web.
• En caso de que utilicemos ordenadores públicos o compartidos, ayuda a mejorar la seguridad y la privacidad, puesto que no dejaremos ningún dato personal en la memoria caché del ordenador.
• En ocasiones puede corregir errores del navegador (páginas que no cargan, mensajes de error, sitios webs que se quedan colgados, etc.).

Cómo borrar la memoria caché

A continuación vamos a explicaros cómo podéis borrar la memoria caché tanto de un ordenador con sistema operativo Windows como en sistemas Android e iOS.

Windows

Lo primero que debéis tener en cuenta es que no solo hay una memoria caché, sino varias y que se almacenan en lugares diferentes, de manera que existen diferentes formas de eliminar archivos del almacenamiento en caché.

Por norma general, los archivos temporales se almacenan en la ruta C:\Usuario\Admin\AppData\Local\Temp. Una forma rápida de dar con esta ello es recurrir a la ventana Ejecutar: pulsáis las teclas de Windows + R, escribís %temp% y pincháis en aceptar. Se abrirá esta carpeta con todos los archivos temporales, que podéis pasar a eliminar.

Si tenéis Windows 10, podéis usar Disk Cleanup, una utilidad de limpieza de disco, con la que podréis borrar diferentes tipos de caché del sistemas, así como otros archivos innecsarios.

Disck Cleanup está en Herramientas administrativas de Windows, pero cómo puede ser un poco complicado dar con ello, os dejamos un camino más rápido:

• Pulsa las teclas Windows + S para que aparezca el buscador, escribe el nombre de la herramienta y pulsa en “Abrir”.
• En la ventana emergente, escoge la unidad en la que quieres liberar espacio.
• Se realizará un escáner de la unidad y te mostrará en una nueva ventana los archivos que se pueden eliminar. Verifica los que quieres borrar y pulsa en “Aceptar”.

Android

Un móvil también tiene memoria caché; las aplicaciones guardan datos en la caché para ejecutarse más rápido. Normalmente, no es necesario borrarlos, pero si empiezas a tener problemas de memoria interna, quizás sea hora de plantearse eliminar algunos datos de la caché.

Para borrar la caché de las aplicaciones tendrás que ir una a una, siguiendo estos pasos:

• Entra en Ajustes.
• Aplicaciones.
• Escoge la aplicación cuyo caché quieras limpiar.
• Entra en Almacenamiento (siempre dentro de la aplicación).
• Pulsa en borrar caché.

iOS

Si usas dispositivos iOS debes saber que no existe una opción específica para eliminar datos de la caché, aunque algunas aplicaciones sí incorporan la opción en sus propios ajustes.

Así, si quieres borrar la caché de Safari, deberás ir a Ajustes > Safari > Borrar historial y datos de sitios web. Se borrará el historial de Safari en aquellos dispositivos que tengas conectados a tu cuenta de iCloud.

¿Es lo mismo borrar datos que borrar la caché?

No, borrar datos y borrar la caché no es lo mismo. Al borrar la caché lo que haces es borrar una copia de los datos temporales que se han almacenado ahí para, como hemos visto, el equipo pueda llevar a cabo procesos de manera más rápida. Borrar datos de la caché no elimina ni las configuraciones, ni las preferencias ni otros datos guardados.

Sin embargo, borrar datos de una aplicación sí que hace un borrado total de la misma, es decir, sin desinstalarla, lo que haces devolverla a su estado original, como si la acabaseis de instalar. Así que si no quieres borrar actualizaciones y tu configuración de una aplicación, no pulses en borrar datos.