Arti Cache beserta Jenis dan Pemetaannya

Memori cache adalah komponen komputer berbasis chip yang membuat pengambilan data dari memori komputer menjadi lebih efisien. Cache bertindak sebagai tempat penyimpanan sementara yang dapat diambil oleh prosesor komputer dengan mudah.

Area penyimpanan sementara ini, cenderung digunakan untuk prosesor daripada sebagai sumber memori utama komputer, biasanya beberapa bentuk DRAM.

Memori cache terkadang juga disebut memori CPU (central processing unit) karena biasanya terintegrasi langsung ke dalam chip CPU, atau ditempatkan pada chip terpisah yang memiliki interkoneksi bus terpisah dengan CPU.

Itulah mengapa, cache adalah bagian yang lebih mudah diakses oleh prosesor, dan mampu meningkatkan efisiensi, karena secara fisik dekat dengan prosesor.

Agar dekat dengan prosesor, memori cache harus jauh lebih kecil dari memori utama. Akibatnya, ia hanya memiliki lebih sedikit ruang penyimpanan. Cache juga lebih mahal daripada memori utama karena merupakan chip yang lebih kompleks yang menghasilkan kinerja yang lebih tinggi.

Namun, ukuran dan harga tersebut ditebus dengan kecepatan yang dimiliki cache. Memori cache dapat beroperasi antara 10 hingga 100 kali lebih cepat daripada RAM, dan hanya membutuhkan beberapa nanodetik untuk merespons permintaan CPU.

Tiga level umum yang ada pada jenis cache adalah:

• Cache L1, atau cache utama, sangat cepat, tetapi relatif kecil, dan biasanya tertanam dalam chip prosesor sebagai cache CPU.
• Cache L2, atau cache sekunder, sering kali lebih luas daripada L1. Cache L2 dapat disematkan pada CPU, atau pada chip atau koprosesor terpisah, dan memiliki bus sistem alternatif berkecepatan tinggi yang menghubungkan cache dan CPU. Dengan begitu, tidak akan diperlambat oleh lalu lintas di bus sistem utama.
• Cache L3, adalah memori khusus yang dikembangkan untuk meningkatkan kinerja L1 dan L2. L1 atau L2 dapat secara signifikan lebih cepat daripada L3, meski L3 biasanya dua kali lipat kecepatan DRAM. Dengan prosesor multicore, setiap inti dapat memiliki cache L1 dan L2 khusus, tetapi mereka dapat berbagi cache L3. Jika cache L3 mereferensikan sebuah instruksi, biasanya akan dinaikkan ke level cache yang lebih tinggi.

Konfigurasi cache terus berkembang, tetapi memori cache secara tradisional bekerja di bawah tiga konfigurasi yang berbeda. Tiga konfigurasi dan penjelasan dari cache adalah sebagai berikut:

- Cache yang dipetakan langsung, memiliki setiap blok yang dipetakan ke satu lokasi memori cache.

Secara konseptual, cache yang dipetakan langsung seperti baris dalam tabel dengan tiga kolom: blok cache yang berisi data aktual yang diambil dan disimpan, tag dengan semua atau sebagian alamat data yang diambil, dan bit bendera yang menunjukkan kehadiran di baris entri dari sedikit data yang valid.

- Pemetaan cache asosiatif penuh, mirip dengan pemetaan langsung secara struktur, tetapi lebih memungkinkan blok memori dipetakan ke lokasi cache lain daripada ke lokasi memori cache yang ditentukan sebelumnya, seperti halnya dengan pemetaan langsung.

- Set pemetaan cache asosiatif, dapat dilihat sebagai campuran antara pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif penuh, di mana setiap blok dipetakan ke subset lokasi cache.

Kadang-kadang disebut pemetaan asosiatif set N-way, yang menyediakan lokasi di memori utama untuk di-cache ke satu di antara lokasi "N" di cache L1.

Memori cache penting karena dapat meningkatkan efisiensi pengambilan data. Cache menyimpan instruksi program dan data yang digunakan berulang kali dalam pengoperasian program atau informasi yang mungkin dibutuhkan CPU di kemudian hari.

Prosesor komputer dapat mengakses informasi ini lebih cepat dari cache daripada dari memori utama. Akses cepat dalam instruksi ini meningkatkan kecepatan program secara keseluruhan.

Selain fungsi utama cache adalah untuk meningkatkan kinerja, memori cache juga menjadi sumber daya untuk mengevaluasi kinerja komputer secara keseluruhan. Pengguna dapat melakukannya dengan melihat rasio hit-to-miss cache.

Cache hits adalah contoh di mana sistem berhasil mengambil data dari cache. Cache miss adalah ketika sistem mencari data dalam cache, yang tidak dapat menemukannya, dan mencarinya di tempat lain.

Dalam beberapa kasus, pengguna dapat meningkatkan rasio hit-miss dengan menyesuaikan ukuran blok memori cache (ukuran unit data yang disimpan).

Disadur dari: Merdeka.com (Penulis: Andre Kurniawan. Published: 24/7/2021)

Yuk, baca artikel edukasi lainnya dengan mengikuti tautan ini.