Unter Cache versteht man einen High Speed Speicher, der in unterschiedlichen Geräten (CPU, Festplatten) zum Einsatz kommt. Ein Cache enthält Kopien von Inhalten eines anderen Speichers und beschleunigt somit den Zugriff darauf.

Da es technisch nicht oder nur sehr schwer möglich ist, einen Cache zu bauen, der gleichzeitig sowohl groß als auch schnell ist, kann man mehrere Caches verwenden - z. B. einen kleinen schnellen und einen großen langsameren Cache (der aber immer noch Größenordnungen schneller ist als der zu cachende Speicher). Die einzelnen Caches werden mit Level-1 bis Level-n durchnummeriert, wobei Level-1, den Cache mit der kürzesten Zugriffszeit darstellt. Moderne CPUs haben meist zwei oder drei Cache-Levels. Festplatten haben nur einen Cache.

Um den Nutzen von mehreren Caches zu maximieren, nutzt man die Zugriffsmuster der Lokalitätseigenschaften aus.

Hier kann man unterscheiden:

• Zeitliche Lokalität:

Zugriffe auf Daten wiederholen sich, deshalb ist es wahrscheinlich, dass auf Daten, auf die schon einmal zugegriffen wurde, wieder zugegriffen wird. Diese Daten sollten also im Cache gehalten werden.

• Räumliche Lokalität:

Da Programmcode und -daten nicht wild verstreut im Adressraum herumliegen, sondern „hintereinander“ und teilweise auch nur in bestimmten Adressbereichen angeordnet sind, kann man bei einem stattgefundenen Zugriff auf eine bestimmte Adresse davon ausgehen, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass auch auf eine „naheliegende“ Adresse zugegriffen wird.

Neben den Hardware-Caches gibt es auch Software-Caches. Ein Beispiel dafür ist der Browser-Cache, der Teile von Webseiten auf der Festplatte speichert, um sie beim nächsten Besuch schneller einzuladen.

Quellen:

Computerlexikon

Computerhilfen

Wikipedia

pc-spezial