Memoria caché vs memoria virtual
La diferencia entre la memoria caché y la memoria virtual existe en el propósito para el que se utilizan estos dos y en la existencia física. La memoria caché es un tipo de memoria que se utiliza para mejorar el tiempo de acceso a la memoria principal. Reside entre la CPU y la memoria principal, y puede haber varios niveles de cachés como L1, L2 y L3. El tipo de hardware utilizado para la memoria caché es mucho más costoso que la RAM (memoria de acceso aleatorio) utilizada para la memoria principal porque la memoria caché es mucho más rápida. Por esta razón, la capacidad de la memoria caché es muy pequeña. La memoria virtual es una técnica de administración de memoria que se utiliza para utilizar de manera eficiente la RAM (memoria principal) al tiempo que proporciona un espacio de memoria separado para cada programa que es incluso mayor que la capacidad real de la RAM física (memoria principal). Aquí el disco duro se usa para expandir la memoria. Los elementos de la RAM física se transfieren de un lado a otro con el disco duro.
¿Qué es la memoria caché?
La memoria caché es un tipo de memoria que se encuentra entre la CPU (unidad central de procesamiento) y la RAM (memoria de acceso aleatorio). El propósito de la memoria caché es reducir el tiempo de acceso a la memoria de la CPU desde la RAM. La memoria caché es mucho más rápida que la RAM. Por tanto, el tiempo de acceso a la caché es mucho menor que el tiempo de acceso a la RAM. Pero el costo de la memoria utilizada para la memoria caché es mucho más alto que el costo de la memoria utilizada para la RAM y, por lo tanto, la capacidad de la memoria caché es muy pequeña. El tipo de memoria que se utiliza para la memoria caché se denomina SRAM (memoria estática de acceso aleatorio).
Siempre que la CPU quiere acceder a la memoria, primero verifica si lo que necesita reside en la memoria caché. En caso afirmativo, podría acceder a él con la menor latencia. Si no reside en la caché, entonces el contenido solicitado se copiará de la RAM a la caché y luego solo la CPU accederá a él desde la caché. Aquí, al copiar contenido de la memoria caché, no solo se copia en la memoria caché el contenido de la dirección de memoria solicitada, sino también el contenido cercano. Por lo tanto, la próxima vez hay una alta probabilidad de que ocurra un acierto en la memoria caché, ya que la mayoría de los programas de computadora acceden a los datos cercanos o los últimos datos accedidos la mayoría de las veces. Entonces, debido a la caché, la latencia promedio de la memoria se reduce.
En la CPU, hay tres tipos de cachés: caché de instrucciones para almacenar instrucciones de programa, caché de datos para almacenar elementos de datos y búfer de búsqueda de traducción para almacenar asignaciones de memoria. Para la caché de datos, generalmente, existen cachés de varios niveles. Es decir, existen varias cachés como L1, L2 y L3. La caché L1 es la memoria caché más rápida pero más pequeña que está más cerca de la CPU. La caché L2 es más lenta que L1, pero más grande que L1 y reside después de la caché L1. Debido a esta jerarquía, se puede lograr un mejor tiempo promedio de acceso a la memoria a un costo menor.
¿Qué es la memoria virtual?
La memoria virtual es una técnica de gestión de memoria utilizada en sistemas informáticos. No existe un hardware llamado memoria virtual, pero es un concepto que utiliza la RAM y el disco duro para proporcionar un espacio de direcciones virtuales para los programas. La primera RAM se divide en fragmentos llamados páginas y se identifican mediante direcciones de memoria física. En el disco duro, se reserva una parte especial donde, en Linux, se llama swap y, en Windows, se llama archivo de paginación. Cuando se inicia un programa, se le proporciona un espacio de direcciones virtuales que puede ser incluso mayor que la memoria física real. El espacio de la memoria virtual también se divide en partes llamadas páginas y cada una de estas páginas de memoria virtual se puede asignar a una página física. La tabla llamada tabla de páginas realiza un seguimiento de esta asignación. Cuando la memoria física se queda sin espacio, lo que se hace es,ciertas páginas físicas se insertan en esa parte especial del disco duro. Cuando se necesita de nuevo una página insertada en el disco duro, se lleva a la memoria física colocando otra página seleccionada de la memoria física en el disco duro.
¿Cuál es la diferencia entre la memoria caché y la memoria virtual?
• La memoria caché es un tipo de memoria que se utiliza para mejorar el tiempo de acceso a la memoria principal. Es un tipo de memoria más rápida que reside entre la CPU y la RAM para reducir la latencia promedio de acceso a la memoria. La memoria virtual es un método de administración de memoria en el que es un concepto que permite a los programas obtener su propio espacio de memoria virtual, que es incluso más grande que la RAM física real disponible.
• La memoria caché es un tipo de memoria de hardware que existe realmente físicamente. Por otro lado, no existe un hardware llamado memoria virtual, ya que es un concepto que utiliza RAM, disco duro, unidad de administración de memoria y software para proporcionar un tipo de memoria virtual.
• La gestión de la memoria caché se realiza completamente mediante hardware. La memoria virtual es administrada por el sistema operativo (software).
• La memoria caché se encuentra entre la RAM y el procesador. Las transferencias de datos involucran RAM, memoria caché y el procesador. La memoria virtual, por otro lado, implica la transferencia de datos entre la RAM y el disco duro.
• Las memorias caché toman tamaños pequeños, como Kilobytes y Megabytes. La memoria virtual, por otro lado, implica tamaños enormes que ocupan gigabytes.
• La memoria virtual incluye estructuras de datos como tablas de páginas que almacenan el mapeo entre la memoria física y la memoria virtual. Pero este tipo de estructuras de datos no es necesario para la memoria caché.
Resumen:
Memoria caché vs memoria virtual
La memoria caché se utiliza para mejorar el tiempo de acceso a la memoria principal, mientras que la memoria virtual es un método de gestión de la memoria. La memoria caché es un hardware real, pero no existe un hardware llamado memoria virtual. La RAM, el disco duro y varios otros hardware junto con el sistema operativo producen el concepto llamado memoria virtual para proporcionar espacios de memoria virtual grandes y aislados para cada programa. El contenido de la memoria caché es administrado por hardware, mientras que el contenido de la memoria virtual es administrado por el sistema operativo.
Imágenes cortesía:
- Proceso de memoria caché de Hellisp (CC BY-SA 3.0)
- Memoria virtual de Ehamberg (CC BY-SA 3.0)
