Cache-Speicher: Was ist und wozu dient der Cache?

Zusammengefasst handelt es sich bei einem Cache um einen per Software oder Hardware realisierten Zwischenspeicher für frequentierte Zugriffe. Aufgabe des Caches ist eine drastische Verkürzung der Zugriffszeiten. Anwendung findet der Speicher etwa in Festplattenspeichern, Prozessoren oder Webbrowsern. Da Speicherkapazitäten des Caches verhältnismäßig gering ausfallen, ist eine regelmäßige Bereinigung empfehlenswert.

Wissenswertes rund um den Cache

Der Begriff leitet sich aus dem Französischen ab und bedeutet sinngemäß übersetzt „das Versteck“. Er bezeichnet im IT-Umfeld einen Pufferspeicher, der einen raschen wiederholten Zugriff auf Daten ermöglichen soll. Zur Realisierung der kurzen Ladezeiten erfolgt die Transferierung häufig genutzter Daten vom langsamen Speichermedium in den flinken Zwischenspeicher. Im Falle eines Zugriffs bedienen sich Prozesse oder Anwendungen direkt aus dem Cache. Ein solcher Zwischenspeicher lässt sich sowohl per Hardware als auch per Software realisieren. Für den Nutzer ist dieser nicht direkt einsehbar, er verweilt im Verborgenen. Um eine Konsistenz zwischen Cache und eigentlichem Speicher zu gewährleisten, ist eine konsequente Aktualisierung oder Synchronisierung erforderlich.

Zwischenspeicher
Speicher

Der Nutzen eines Caches

Primär verfolgt der Cache das Ziel der Verkürzung von Zugriffszeiten auf wiederholt genutzte Daten. Sekundär soll der Pufferspeicher die Anzahl an Zugriffen auf den Hintergrundspeicher minimieren. Sinnvoll ist die Anwendung nur dann, wenn sich die Zugriffszeiten wesentlich verringern. Mittels des Caches lassen sich Aufwand und Kosten für eine schnelle Anbindung des Speichers verringern. Lediglich für den Cache selbst ist eine schnelle Speichertechnik nötig. Dank des kleinformatigen Speichers des Caches ist mit reduzierten Kosten für das System zu rechnen.

In Folge der erhöhten Ladegeschwindigkeiten erhöht sich die Ausführungsgeschwindigkeit diverser Programme, da benötigte Daten nicht durch den Hintergrundspeicher ausgebremst werden und Prozessoren, Anwendungen und Prozessen rasch zur Verfügung stehen. Zur effizienten Funktion des Caches ist die Bereitstellung der erforderlichen Daten notwendig. Müssen Daten erst aufwändig vom Hintergrundspeicher geladen werden, erhöht sich mitunter die Gesamtladezeit. Mithilfe intelligenter Algorithmen erörtert das Betriebssystem, welche Daten in den Cache überlaufen und welche Daten nicht mehr benötigt werden.

Software- und Hardware-Cache: Wo liegt der Unterschied?

Verwirklichen lässt sich ein Cache in Form von Software oder als Hardware. Ein Hardware-Cache ist zwischen Prozessor und Hintergrundspeicher lokalisiert. Von zentraler Bedeutung sind kürzere Zugriffszeiten und ein direkter Zugriff durch den Prozessor. Auch ein Software-Cache funktioniert nach diesem Prinzip: Für einen schnelleren Zugriff erfolgt die Zwischenspeicherung auf ein schnelles Medium. Wird die Festplatte als schnelleres Medium verwendet, findet die Zwischenspeicherung in Form von temporären Daten statt.

Auch Webbrowser nutzen einen Cache, um von einem Server bereitgestellte Daten wie Bilder, Videos oder Seitentexte als lokale Kopie abzuspeichern. Im Falle eines wiederholten Zugriffs erfolgt der Abruf der Dateien aus dem lokalen Cache, statt aus dem langsameren Webbrowser. Hierbei handelt es sich um eine Art des Software-Caches.

Warum regelmäßige Bereinigung des Caches ratsam ist

Durch seinen geringen Speicherplatz ist eine regelmäßige Löschung des Cache-Inhalts erforderlich. Mit der Zeit sammeln sich etliche Daten im Browser-Cache an. Je mehr Dateien der Cache organisieren muss, desto langsamer wird seine Reaktionsfähigkeit. In einigen Fällen können im Cache hinterlegte Dateien für die Anzeige veralteter Web-Inhalte sorgen. Durch eine regelmäßige Speicherbereinigung steigt nicht nur die allgemein Performance des Systems, auch lassen sich diverse Fehler beheben.

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