Mémoire cache

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Mémoire cache
Mémoire vive ou de stockage située près de son lieu d'utilisation, donc d'accès rapide.

Lionel Lumbroso , 01net., le 03/09/2002 à 06h30

En anglais : cache (memory)

Lorsque le processeur d'un ordinateur exécute les instructions d'un programme chargé dans sa mémoire vive , on constate que les mêmes instructions et les mêmes données tendent à réapparaître de façon répétée lors d'une séquence donnée (notamment dans le cas des boucles d'instructions).

Or un des processus qui ralentit le fonctionnement d'un processeur est le besoin d'aller lire en mémoire vive d'abord les instructions du programme en cours d'exécution, puis les données (chargées ailleurs en mémoire vive) sur lesquelles les instructions opèrent. Puis de replacer en mémoire des données modifiées par l'exécution des instructions. En effet, pour des raisons physiques, la cadence de fonctionnement d'un processeur est toujours supérieure à la cadence de son bus interne .

D'où l'idée, pour accélérer les traitements, d'aménager une zone de mémoire vive intermédiaire avec laquelle l'échange est plus rapide. C'est la mémoire cache (comme une cache secrète où l'on conserve quelque chose de précieux), également appelée " antémémoire " par IBM France (une mémoire située avant la mémoire principale en partant du processeur).

Sur les ordinateurs modernes, la mémoire cache est mise en oeuvre à l'intérieur même du microprocesseur : une zone de transistors est réservée à cet usage dans l'architecture du microprocesseur. Ainsi, au lieu d'" oublier " les instructions qu'il exécute et les données sur lesquelles elles opèrent, le microprocesseur les stocke temporairement dans cette zone au cas où elles seraient à nouveau sollicitées par le programme avant qu'elles aient été remplacées par d'autres.

L'avantage est que la mémoire cache, placée au plus près du coeur du processeur (l'ALU), fonctionne à la même cadence que ce dernier et n'occasionne donc presque aucun ralentissement. L'inconvénient, c'est que sa capacité est nécessairement limitée à quelques ou quelques dizaines de kilo-octets .

On a alors imaginé de mettre en oeuvre un second niveau de mémoire cache (en anglais Level-2 Cache ou L2). Placée à l'extérieur du microprocesseur et proche de ce dernier, le cache de niveau 2 lui est relié par une liaison qui, sans être rythmée à la même cadence que le processeur, est tout de même 2 à 3 fois plus rapide que la vitesse du bus interne. Ce que l'on perd en vitesse, on le gagne en capacité, puisque la mémoire cache de second niveau fait en général plusieurs centaines de kilo-octets.

La notion de cache a été étendue plus généralement aux stratégies où l'on conserve dans une zone de stockage proche du lieu d'utilisation des données dont on a des raisons de supposer qu'elles seront réutilisées.

C'est notamment le cas dans le cadre de la consultation de pages Web : les navigateurs Web se constituent sur le disque de l'ordinateur une mémoire cache de stockage dans laquelle ils conservent les pages HTML et tous les fichiers images, sons, vidéo qu'elles contiennent. Ainsi, lorsque l'internaute demande à revoir une page déjà consultée, il est possible (s'il ne s'est pas déroulé trop de temps) que l'intégralité de la page soit encore dans la mémoire cache de son navigateur.

Désignations équivalentes : Mémoire cache - Antémémoire - Cache - L2