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Was ist der Unterschied zwischen Cache und RAM?
Sowohl Cache als auch RAM speichern Daten prozessornah, um die Antwortzeit bei Anfragen zu verkürzen. Oft kann RAM die schnellere Option sein kann.
Cache-Speicher sind üblicherweise in den Prozessor integriert oder neben der CPU und einem Chipsatz auf der Hauptplatine untergebracht. Sie beziehen Daten sowie Befehle von RAM-Speichern, auf die ausführende Programme am häufigsten zugreifen, und halten diese für die Verarbeitung vor. In einem klassischen Von-Neumann-Rechner ist das Programm zur Lösung eines Problems im RAM abgelegt.
Er dient der Speicherung aller hierfür notwendigen Befehle und Daten. Der Prozessor übernimmt diese und führt die mathematischen Funktionen aus. Vom Prinzip her lässt sich RAM somit mit einer Wandtafel vergleichen, auf der sämtliche für die Arbeit an einer mathematischen Aufgabe nötige Angaben notiert sind und der CPU für die Berechnung zur Verfügung gestellt werden. Durch die nähere Anordnung des Speichers am Prozessor verringert sich die mit der Verarbeitung verbundene Wartezeit oder Latenz, da die Daten nicht mehr über das Bussystem auf dem Mainboard transportiert werden müssen. Auf diese Weise lässt sich die durchschnittliche Latenz verbessern und die CPU-Leistung steigern.
Ein RAM-Cache wird dagegen meist um zusätzlichen Speicher ergänzt. Hierbei handelt es sich in der Regel um einen auf der Hauptplatine integrierten Permanentspeicher sowie Speichermodule, die sich vom Anwender in hierfür vorgesehene Steck- oder Anschlussplätze einsetzen lassen. Über das Bussystem (in das Mainboard eingelassene Leiterbahnen, die verschiedene Bauelemente und Chipsätze miteinander verbinden) lässt sich direkt auf die Speicher zugreifen. Ein CPU-Cache arbeitet zehn bis hundertmal schneller als RAM und beantwortet eine Prozessoranforderung in nur wenigen Nanosekunden. Die Antwortzeiten eines RAM-Cache sind hingegen deutlich schneller als die magnetischer Datenträger, deren Zugriffsgeschwindigkeit sich bei I/O-Anfragen im Millisekundenbereich bewegt.
Einhergehend damit, dass auf Daten in immer größerem Umfang zugegriffen und die Kapazität von Festplatten permanent ausgebaut wird, versucht man deren Latenzeigenschaften zu verbessern. Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang, dass inzwischen Flash-Speicher zum Einsatz kommt, um einen zusätzlichen Cache auf magnetischer Datenträgerebene – über Festplatten-Controllern – bereitzustellen.
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