La mémoire cache d’un système informatique peut être intégrée au processeur tout ou partie. © Patrikslezak, Fotolia
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Mémoire cache : Qu'est-ce que c'est ?

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Définition simple de mémoire cache : La mémoire cache est une mémoire plus rapide et plus proche du matériel informatique (processeur, disque dur) auquel elle sert des données et des instructions. Son rôle est de stocker les informations les plus fréquemment utilisées par les logiciels et applications lorsqu'ils sont actifs. C'est cet accès direct qui détermine les performances d'un programme car il économise des échanges incessants entre le processeur et la mémoire vive, la Ram (random access memory).

La mémoire cache est gérée en niveaux

Très performante mais onéreuse, la mémoire cache est organisée en niveaux. On distingue trois niveaux de mémoire cache :

  • La mémoire cache de niveau 1 ou L1 intégrée au processeur, très rapide mais petite en capacité de stockage.
  • La mémoire cache de niveau 2 ou L2 dont la capacité est plus importante que la L1 et qui peut être intégrée soit au processeur, soit sur la carte-mère avec une liaison haute vitesse par bus informatique vers le processeur central.
  • La mémoire cache de niveau 3 ou L3, moins rapide que les précédentes mais dotée d'une capacité plus élevée. En général, elle sert à améliorer les performances des L1 et L2, notamment dans les processeurs à architecture multicœur. Chaque cœur est doté de ses propres mémoires cache L1 et L2 tandis que la L3 est mise en commun.

L'évolution technique vers des architectures multicœur a conduit à une réunion des trois mémoires cache sur le processeur lui-même. Ainsi, la configuration et les performances de la mémoire cache intégrée sont à prendre en considération au moment du choix d'un processeur multicœur car elles détermineront les performances générales d'un ordinateur.

La mémoire cache c’est quoi ?

Certains disent qu'elle est inutile et pourtant, elle peut s'avérer très pratique. La mémoire cache, parfois appelée antémémoire, est un type de mémoire très particulière présente sur les appareils électroniques comme les ordinateurs, les smartphones et les tablettes.

Ce mécanisme est présent à l'intérieur du cerveau de la machine, le processeur ou microprocesseur chargé de convertir une instruction en résultat sur l'écran. La mémoire cache (cache memory) a été inventée en 1965 par le brillant chercheur britannique Maurice Vincent Wilkes qui a travaillé dans des organismes prestigieux comme l'université de Cambridge et le Massachusetts Institute of Technology (MIT).

La mémoire cache diffère de la mémoire tampon comme la RAM du disque dur (mémoire vive) en plusieurs points. Le principal : la mémoire cache duplique l'information, ce que ne fait pas nécessairement la mémoire tampon.

 quoi sert la mémoire cache ?

Il existe deux grandes familles de mémoires en informatique. Certaines sont pensées pour conserver des informations, d'autres pour exécuter des tâches. Ces deux activités sont parfois compatibles. La mémoire cache appartient à la seconde catégorie. Il s'agit d'une mémoire RAM très rapide qui réalise des fonctions spécifiques en vue d'améliorer le fonctionnement global de la machine.

Les logiciels informatiques ont l'habitude de solliciter les mêmes informations et de réaliser des tâches de façon répétitive. La mémoire cache a été pensée pour accélérer ces procédures. Elle conserve les données qui viennent d'être consultées afin de faciliter leur accès pendant les prochaines sessions.

La mémoire cache est plus ou moins grande selon les machines et les processeurs. Sa taille détermine la rapidité d'exécution des données et la rapidité de leur transfert.

Comment fonctionne la mémoire cache ?

La mémoire cache stocke et duplique des données réutilisables. Ces données peuvent être sollicitées par le processeur ou microprocesseur lorsque l'utilisateur ouvre un logiciel pour réaliser une action. Lorsque la mémoire cache entend le processeur frapper à sa porte, elle examine ses stocks pour vérifier si elle possède l'information demandée.

L'information est là, quelque part, dans ses locaux ? Bonne pioche ! Elle est transmise au processeur, une transmission appelée « succès de cache ». L'information est introuvable ? La mémoire cache consulte la mémoire principale du dispositif. Lorsque cet échec est constaté, on parle alors de « défaut de cache ». Lorsqu'une autre mémoire fournit les données demandées par le processeur à la mémoire cache, celle-ci la stocke pour répondre à de futurs besoins.

Les mémoires cache ne sont pas uniquement présentes dans les processeurs. On les trouve aussi dans les disques durs et les serveurs, y compris les serveurs proxy. Il existe plusieurs configurations de mémoire cache : le mappage direct (les données sont divisées en blocs de mémoire) et le mappage associatif (les blocs peuvent occuper n'importe quel emplacement de la mémoire).

À noter que la mémoire cache ne dispose par du même espace que la mémoire RAM. Elle doit donc trier les données qu'elle stocke, et savoir quelles informations sont les plus susceptibles d'être réutilisées et sollicitées par le processeur.

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