¿Cómo funciona la memoria caché de la CPU y qué son las memorias caché L1, L2 y L3? ¿Estas preguntas realmente le importan tanto a usted, el usuario final? ¿Qué impacto en el rendimiento tienen estas especificaciones en su rendimiento?
Abordaré estas preguntas y más a lo largo de este artículo, con la esperanza de desmitificar el concepto de caché de CPU para lectores presentes y futuros.
¡Entremos en ello!
¿Qué es la memoria caché de la CPU?
El caché de la CPU se refiere a la memoria que se construye directamente en su CPU. Es distinta de la memoria del sistema (RAM), que está montada en la placa base y, en realidad, es mucho más lenta que la memoria caché de la CPU.
Analicemos algunas de esas diferencias.
En qué se diferencia la memoria caché de la CPU de otra memoria del sistema (RAM, VRAM, ETC)
Entonces, si la RAM de su PC es la memoria de su sistema, ¿por qué su CPU necesita su propio caché en chip dedicado?
Después de todo, la RAM solo se vuelve más rápida cada año, con DDR4 y DDR5 RAM, ambas superando los límites de la frecuencia DRAM.
La respuesta es sorprendentemente simple: la memoria del sistema todavía no es lo suficientemente rápida y, aunque está montada más cerca de la CPU que cualquiera de sus otros componentes, esa distancia sigue siendo importante, eléctricamente hablando.
La memoria caché de la CPU es necesaria porque para cuando el almacenamiento y la RAM hayan resuelto lo que está haciendo, la CPU aún debe poder desglosar lo que está haciendo en tiempo real en lenguaje de máquina binario.
Eso requiere cierta velocidad de vanguardia por parte de su CPU, incluso si el caché de la CPU generalmente se mide en docenas de Megabytes en lugar de una docena o más de Gigabytes como lo es la RAM del sistema.
¿Cómo funciona la memoria caché de la CPU?
Por lo tanto, el propósito de la caché de la CPU es desglosar todo lo que sucede en su PC en simples 1 y 0 que su CPU realmente puede manejar.
En comparación, la memoria RAM de su sistema dedicado puede contener prácticamente cualquier tipo de datos, desde aplicaciones en uso hasta archivos de video y demás, siempre que esté procesando videos.
La caché de la CPU se trata de administrar las instrucciones reales en tiempo real que se envían a su CPU, y un tamaño de caché de CPU más grande reduce la necesidad de que la CPU acceda a la memoria del sistema con tanta frecuencia, lo que le brinda más rendimiento en las cargas de trabajo sensibles a la memoria caché de la CPU.
¡Más sobre eso en un momento!
¿Qué son las cachés L1, L2 y L3?
Caché L1
La caché L1, o caché de nivel 1, es la caché principal de la CPU. Es el «nivel» más rápido de caché de CPU y también tiene la capacidad de memoria más pequeña. Cuanto más rápido/nivel más bajo sea su caché, menos ciclos de CPU necesitará su CPU para acceder a él.
Para el usuario externo, estos » ciclos » corresponden a hercios individuales en procesadores que cuentan con la capacidad de manejar múltiples gigahercios de ciclos por segundo, lo que significa que una CPU moderna procesa miles de millones de ciclos por segundo.
Entonces, de manera realista, la diferencia de la que estamos hablando aquí entre el caché L1 y L2 solo se nota en el lado de la máquina. Sin embargo, esa diferencia sigue siendo importante, ¡así que hablemos de la memoria caché L2!
Caché L2
Caché L2, o caché de nivel 2, es la caché secundaria de la CPU. Es más lento que el caché de nivel 1, pero sigue siendo bastante rápido y ofrece un aumento significativo en la capacidad de la memoria.
Dependiendo de si su CPU tiene una caché L3 o no, la caché L2 se distribuirá entre núcleos de CPU individuales o se compartirá entre todos los núcleos de CPU. Hasta hace muy poco, las CPU Intel solo usaban L2 Cache, mientras que AMD adoptó L3 Cache hace años.
En estos días, Intel también usa L3 Cache, aunque se distribuye de manera diferente dependiendo de si el núcleo de la CPU es un P-Core o E-Core.
Caché L3
Por último, hablemos de la caché L3, también conocida como caché de nivel 3.
La caché L3 es más lenta que la caché de nivel 1 y 2, pero tiene el propósito de hacer que ambas sean más rápidas al proporcionarles el grupo más grande de memoria en la CPU para que la utilicen.
La caché L3 también la comparten todos los núcleos de la CPU, mientras que las cachés L1 y L2 suelen estar integradas en núcleos individuales.
Cómo la memoria caché de la CPU afecta el rendimiento
Ahora que hemos repasado los conceptos básicos de lo que es CPU Cache, hablemos de cómo puede afectar su rendimiento.
Creo que el mejor caso de estudio por el bien de este artículo será el AMD Ryzen 5800X y su variante 5800X3D.

Crédito de la imagen: AMD
Estos son más o menos la misma CPU en términos de arquitectura de núcleo de CPU y número de núcleos, pero la variante 3D en realidad cuenta con una caché L3 mucho más grande (la friolera de 96 MB en 3D en comparación con los 32 MB en el 5800X estándar).
Esto hace que sea mucho más fácil cuantificar cómo el aumento de la memoria caché de la CPU afecta el rendimiento, ya que, en general, la memoria caché de la CPU aumenta gradualmente junto con otras especificaciones de la CPU a medida que asciende en la pila de productos de todos modos.
Técnicamente, la CPU requirió algunos cambios para hacer posible el aumento de caché L3. El bloque Base y Boost en el 3D se reducen a 3,4 GHz y 4,5 GHz, respectivamente, en comparación con la especificación de 3,8-4,7 GHz del 5800X original.
Además, el 3D no admite overclocking en absoluto. Estos son golpes a la baja bastante menores en la velocidad del reloj, pero aún así vale la pena señalarlos.
Entonces, ¿qué hace aumentar el caché de la CPU sin cambiar en gran medida el resto de la CPU para el rendimiento? Miremos más de cerca.

Fuente: PugetSystems
En términos de creación de contenido, aumentar la caché L3 no proporciona un aumento significativo del rendimiento en la mayoría de las cargas de trabajo (ya que la caché no era el cuello de botella para empezar) o reduce activamente el rendimiento debido a otros sacrificios que se tuvieron que hacer para la Caché L3 aumentado, por ejemplo, velocidades de reloj más bajas.
Sin embargo, para los juegos, resulta bastante beneficioso aumentar la caché L3.

Fuente: TechSpot
De acuerdo con la ejecución comparativa de 41 juegos de TechSpot del 5800X3D, ese impulso a L3 Cache es bastante significativo para el rendimiento de los juegos, siempre que el juego esté optimizado correctamente.
Incluso el juego más intensivo de esa lista, Microsoft Flight Simulator, ve un increíble aumento de rendimiento promedio del 21%.
Aquellos particularmente versados en los puntos de referencia de los juegos también deben saber la importancia de aumentar los mínimos del 1%, ya que indican cuándo el motor del juego tiene más dificultades para mostrar todo en la pantalla.
El caché L3 aumentado también ayuda enormemente en estos escenarios, como se destaca a continuación:
![AMD Ryzen 7 5800X3D frente a AMD Ryzen 7 5800X [1 % mínimos]](https://www.cgdirector.com/wp-content/uploads/media/2023/07/amd-ryzen-7-5800x3d-vs-amd-ryzen-7-5800x-1-lows.png)
Fuente: TechSpot
Entonces, ¿cuál es la comida para llevar aquí?
Obviamente, realmente no puede aumentar la memoria caché de su CPU sin cambiar toda la CPU.
Para el comprador, es mucho más inteligente mirar los puntos de referencia para sus cargas de trabajo al evaluar qué CPU se adapta mejor a sus necesidades, no cuál simplemente tiene más o menos caché de CPU.
Dicho esto, el 5800X y el 5800X3D nos brindaron una visión sin precedentes de cómo la especificación de caché de la CPU que se pasa por alto realmente puede afectar el rendimiento de la CPU.
Resulta que es realmente bueno para juegos y cargas de trabajo de productividad seleccionadas, como la codificación H.264. Pero, en general, la memoria caché de la CPU por sí sola no debería ser su enfoque principal al comprar una CPU, incluso si más memoria caché de la CPU es mejor para el rendimiento de los juegos.
Preguntas más frecuentes
¿Existe la caché L4?
Si prestó mucha atención a lo largo de este artículo, puede darse cuenta de que L1 y L2 Cache han sido el estándar durante mucho tiempo, y L3 Cache es principalmente exclusivo de las CPU AMD hasta las generaciones más recientes de CPU Intel.
Sin la presencia de L3 Cache, L2 Cache prácticamente cumple la misma función en las CPU más antiguas.
Por lo tanto, todo lo que realmente es L4 Cache es otro nivel de memoria de CPU integrada de mayor capacidad y menor velocidad. Es bastante raro y nada común en las CPU de escritorio, pero, de hecho, existe, especialmente si la CPU de escritorio en cuestión tiene gráficos integrados.
Incluso puede terminar volviéndose más común a medida que pasa el tiempo desde que Intel anunció que sus CPU de 14.ª generación utilizarán L4 Cache.
¿La memoria caché L2 y la memoria caché L3 están siempre en la CPU?
Caché L3, sí.
Caché L2, casi siempre sí. Sin embargo, en el pasado, la caché L2 también se encontraba en un coprocesador en las proximidades inmediatas de la CPU.
En estos días, todos los «L-Caches» están en la propia CPU, siendo la RAM y la GPU VRAM las únicas fuentes de memoria disponibles para el resto del sistema y la CPU después de usar su propia caché.