Cache

Cache

ein schneller Pufferspeicher, d. h. ein Speicher, auf dessen Inhalte besonders schnell zugegriffen werden kann, und in dem mehrfach benötigte Daten zeitweilig abgelegt werden. Er beschleunigt die Ausführung von Programmen dadurch, dass er langsamere Zugriffe auf andere Speichermedien ersetzt.

Nach der Art der im Cache gespeicherten Daten unterscheidet man den Daten- und den Befehlszwischenspeicher (Data Cache, Inst Cache), nach dem Speicherort den Prozessor-Cache und den Festplatten- oder Disk-Cache.

Der Prozessor-Cache ist ein Speicher, der zwischen Prozessorregistern und Hauptspeicher puffert. In ihm sind die Programmteile und Daten, die während einer Programmausführung aktuell sind, als Kopien abgelegt und für den Prozessor schnell zugänglich.

Der Disk-Cache ist ein Teil des Arbeitsspeichers, der Daten von der Festplatte (engl. disk) als Kopien aufnimmt, die voraussichtlich mehrere Male verwendet werden. Der Disk-Cache wird vom Betriebssystem angelegt und verwaltet. Er reduziert die Zahl der (relativ langsamen) Zugriffe des Betriebssystems auf die Festplatte.

Gewöhnlich wandert eine Kopie der zuletzt benötigten Daten oder bei einem Programmablauf der letzten und der folgenden Programmschritte in den betreffenden Cache, da eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass diese Daten oder Programmteile erneut angefordert werden. Wenn der Cache voll belegt ist, werden zur nächsten Zwischenlagerung die am längsten gespeicherten Kopien entfernt.

Weiter unterscheidet man echten Cache (Hardware Cache), bei dem physikalische RAM-Chips vorhanden sind, und unechten Cache (Software Cache), bei dem mithilfe von Software im Arbeitsspeicher ein Cache simuliert wird.

Nach ihrer Arbeitsweise gibt es mehrere Typen von Caches: Der Burst Cache arbeitet stoßweise; bei ihm kann eine große Anzahl von Daten unter Nennung von Anfangs- und Endadresse in den Arbeitsspeicher geladen werden. Schneller ist der Pipeline Burst Cache (PB Cache) mit Zugriffen im Burst-Verfahren, die aber durch eine zusätzliche Datenleitung, die Pipeline, beschleunigt werden. Weiterhin unterscheidet man den asynchronen Cache (die Übertragung vom Arbeitsspeicher zum Cache arbeitet mit einer anderen Taktfrequenz als der Prozessor) und den synchronen Cache.

Nach dem Prinzip eines Cache funktioniert auch ein Proxy Server bei der Datenübertragung im Internet.

Ein Schreib-Cache kann im Fall eines Absturzes zu Datenverlusten beitragen. Dann nämlich werden Daten, die sich noch im Cache befinden, nicht mehr auf den Datenträger (Festplatte, CD-R usw.) geschrieben und gehen verloren. Falls ein System nicht stabil läuft, sollte daher der Schreib-Cache deaktiviert werden (unter Windows 9x/Me im Startmenü unter »Einstellungen/Systemsteuerung/System/Leistungsmerkmale/Dateisystem/Problembehandlung bzw. Fehlerbehebung« folgende Option einschalten: Verzögertes Schreiben für alle Laufwerke deaktivieren.