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O processador é o cérebro do computador, sendo o componente responsável por efetuar os cálculos necessários para você realizar suas tarefas cotidianas. Não importa qual programa você utiliza no dia a dia, todos os dados são processados na CPU.
Tudo parece simples na teoria, mas a CPU é uma unidade de milhões de pequenos itens de tamanho ínfimo (na ordem dos nanômetros). É uma estrutura complexa, composta por inúmeros dispositivos que dividem as etapas de processamento em vários estágios.
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Um processador comum conta com núcleos (o número de núcleos vai depender do modelo em questão), controlador de memória, interface de entrada e saída, chip gráfico (que já tem outros subcomponentes) e a memória cache. Entre tantos itens, o cache é um dos que tem maior relevância, sendo um dado comum para referenciar a capacidade de um processador.
Todavia, dúvidas sobre a importância desse elemento são naturais, ainda mais em um computador em que temos memória de armazenamento, memória RAM e outros tipos de memória. Afinal, o que exatamente é a memória cache do processador? Qual é sua utilidade na realização das tarefas no dia a dia?
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O que é a memória cache da CPU?
Bom, fisicamente falando, a memória cache pode ser considerada uma pequena peça presente dentro do processador. Sem observar arquiteturas específicas, poderíamos imaginá-la como um pequeno módulo com subcomponentes. Você já viu uma memória RAM? Então, é como pegar um daqueles blocos da RAM e colocar dentro do processador.
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Todavia, na prática, a memória cache do processador é um pouco diferente da forma como você imagina, por ser muito menor do que um módulo comum e também por trabalhar de forma distinta. Essencialmente, os principais chips da atualidade contam com a memória cache dividida em subpartes ou níveis: L1, L2 e L3.
Se observamos no microscópio, poderíamos ver a memória cache ocupando quase a mesma largura dos núcleos. Contudo, esta seria apenas uma parte dela, mais precisamente o nível de memória L3, que tem a maior capacidade de armazenamento. Os níveis L1 e L2 geralmente ficam escondidos dentro dos núcleos, pois são memórias de menor tamanho físico — e virtual.
Qual é a função da memória cache do processador?
Os dados de programas ficam guardados no dispositivo de armazenamento (um HD ou um SSD). Quando você dá o comando para abrir um programa ou realizar uma função, a CPU envia o comando para o HD repassar os arquivos para a memória RAM, a qual tem maior velocidade de transferência de dados e pode se comunicar de forma mais rápida com o processador.
Ocorre que, enquanto o processador está trabalhando, ele precisa, eventualmente, solicitar mais dados para dar continuidade a um raciocínio. Na teoria, isso poderia ser feito através da comunicação com a memória RAM, porém a demora no acesso (por conta da distância, das trilhas e também da velocidade de operação na RAM) deixaria o processo vagaroso.
A solução? Claro, o processador armazena os dados importantes em sua memória própria (que, em geral, é de alguns megabytes, enquanto a RAM tem gigabytes) e dá continuidade aos processos. Quando uma parte de uma tarefa foi realizada, a CPU solicita mais dados para a RAM e novamente armazena uma parte no cache. O ciclo se repete até o fim de uma ação.
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É importante frisar que a quantidade de memória cache é um fator que impacta diretamente na performance geral justamente por diminuir a quantidade de requisições da CPU para a memória RAM. Quanto mais espaço tiver no cache do processador, menores serão as chances de ele ter de solicitar algum dado da RAM.
E sabe aquela história da divisão da memória cache? Então, as tarefas dos programas são bastante complexas, o que demanda um bom tempo para processamento e uma forma inteligente de organizar os cálculos. Para realizar as ações solicitadas pelo usuário, a CPU divide os dados entre dados e instruções.
O nível de memória cache L1 é subdivido em duas partes, sendo um dedicado para instruções e outro para dados. A memória cache L2 é programada para salvar dados e informações. Já a memória cache L3 é uma memória de maior tamanho para salvar conteúdos “genéricos”, que supostamente podem ser requisitados por quaisquer núcleos para dar continuidade às tarefas.
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A lógica é simples, sendo que os arquivos saem do HD, vão para a memória RAM e depois são solicitados de forma parcial pelo processador, que precisa realizar o processamento em etapas. Os cálculos demandam tempo, então a CPU acessa a RAM frequentemente até finalizar uma tarefa e dar um retorno para o usuário.
Esse é basicamente o conceito da memória cache da CPU, mas é claro que é possível haver mudanças na forma de operação entre as diferentes arquiteturas das fabricantes, que podem ter suas tecnologias próprias. Agora, você já sabe por que um processador como o Intel Core i7 ou o Ryzen 7, que têm mais memória cache, apresentam desempenho superior em quase todas as situações.
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