Ver las keynotes de Intel o AMD en CES, Computex u otros eventos es siempre cautivador, ya que esperamos ver qué tipo de magia introducirán con sus nuevas generaciones de CPU. Entre ellas, más núcleos, menos consumo de energía y un rendimiento mucho mayor.
Sin embargo, cuando la CEO de AMD, Lisa Su, o el CEO de Intel, Pat Gelsinger, empiezan a explicar y desglosar las nuevas tecnologías o arquitecturas de chips, es fácil confundirse. Uno de los términos que se suelen utilizar para impresionar a los gamers es la caché, concretamente la caché L1, L2 o L3.
Esta palabra aparece tan a menudo porque es muy importante para los procesadores modernos, así que vamos a explorar por qué es así.
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¿Qué es Caché?
El término caché se utiliza con frecuencia en el mundo de la informática. No es exclusivo de los procesadores y es necesario para que tu PC funcione con la eficacia que lo hace.
Por ejemplo, tu navegador almacena constantemente en la caché los datos de las imágenes, plantillas, vídeos, etc. de las páginas web. Esto significa que la próxima vez que abra ese sitio web, su ordenador no tendrá que perder tiempo, ancho de banda y energía adicional para procesar de nuevo esos datos. En su lugar, el navegador simplemente accederá a su caché y cargará el sitio mucho más rápido.
Esto también se aplica a los sistemas operativos. Los datos almacenados en la memoria RAM se almacenan en la caché y permiten que el sistema operativo tenga una capacidad de respuesta considerablemente mayor.
Caché en Procesadores
¿La caché es diferente en los procesadores? Su propósito es muy similar, pero también difiere en algunos aspectos importantes.
Los procesadores funcionan a una velocidad increíble, pero necesitan un acceso rápido a determinados datos para poder utilizar correctamente esa velocidad. Como la memoria normal del sistema (DRAM) es simplemente demasiado lenta y está muy lejos del procesador, la CPU tiene su propia caché por hardware que es considerablemente más pequeña y mucho más cercano a la matriz de la CPU. Al reducir la distancia de comunicación, todo el proceso de acceso a la información se vuelve mucho más rápido.
Esto significa que es muy similar a la caché de software (datos guardados del navegador) y de hardware (RAM), pero aún hay más.
¿Qué es L1, L2, o L3?
Puede que notes que la caché del procesador siempre está respaldada por el término L1, L2, L3 y, a veces, incluso L4. Estos términos denotan la caché multinivel que se utiliza en las CPU.
Así, L1 sería el nivel 1, L2 es el nivel 2 y L3, por supuesto, es el nivel 3.
- L1 es la memoria más rápida que se encuentra en cualquier PC de consumo. Es considerablemente más rápida que otros niveles de caché o RAM. Sin embargo, también es mucho más pequeña en capacidad porque es extremadamente cara de fabricar. Hoy en día, la caché L1 oscila entre 256 KB y no más de 1 MB, pero incluso eso es suficiente ya que esta memoria está integrada directamente en los núcleos de la CPU. También es importante señalar que cada núcleo recibe una caché L1 dedicada.
- L2 puede tener una capacidad varias veces mayor que L1 (el Ryzen 5900X tiene 6MB de caché L2). La caché L2 suele ser de unos pocos megabytes y puede llegar a los 10MB. Sin embargo, no es tan rápida como L1, está situada más lejos de los núcleos y se comparte entre los núcleos de la CPU.
- L3 es considerablemente mayor que L1 e incluso L2. El i9-11900K de Intel tiene 16 MB de caché L3, mientras que el Ryzen 5950X de AMD tiene 64 MB. A diferencia de L1, la caché L2 y L3 se comparte entre todos los núcleos. También es la memoria más lenta de la CPU.
- L4 no es muy común; no la encontrarás en ninguna CPU de consumo moderna. Adopta la forma de DRAM en comparación con la SRAM L1, L2 o L3, y también se coloca por separado del chip.
Para optimizar aún más el acceso a los datos, L1 suele dividirse en L1d (para datos) y L1i (para instrucciones).
¿Influye la Caché de CPU en el Rendimiento de los Juegos?
Durante el Computex 2021, AMD ha anunciado que ha conseguido meter aún más caché. Esto es posible gracias a los nuevos chiplets Zen 3 apilados de AMD.
Los procesadores Zen 3 recibirán 64 MB de caché del proceso de 7nm, denominado 3D V-Cache. Esto aumentará la caché L3 de estos procesadores hasta 192 MB, lo que supone el triple de la cantidad comparada con los chips Zen 3 normales. Es decir, mucho más.
Sin embargo, Lisa Su también mencionó que 3D V-Cache va a ser enorme para los gamers. ¿Por qué? Bueno, según el gráfico de AMD, una caché mayor y más rápida puede afectar al rendimiento de los juegos de forma considerable.
La imagen de arriba muestra una comparación entre el Zen 3 Ryzen 9 5900X fijado a 4.0 GHz contra otro procesador de 12 núcleos (probablemente 5900X) que ha sido apilado en 3D, también fijado a 4.0 GHz.
Esto significa que la única diferencia entre los dos procesadores es la velocidad y el tamaño de la caché. Incluso con una diferencia tan pequeña, el proceso de apilamiento 3D proporciona hasta un 25% más de FPS en Monster Hunter World respecto al 5900X. En promedio, es un 15% más rápido en los juegos.
Ese es el tipo de salto de rendimiento que solemos ver cuando se salta a un proceso más pequeño y no puramente por añadir más caché.
Sin embargo, quizá sólo sea el caso de las cachés más nuevas y rápidas de AMD. ¿Qué pasa con la memoria que se encuentran en las CPUs de generaciones anteriores?
Según la amplia investigación de TechSpot, parece que la caché CPU tiene un gran impacto en los juegos.
Han podido comprobarlo bloqueando el i9-10900K (20 MB de caché) y el i7-10700K (16 MB de caché) a 8 núcleos y también igualando la frecuencia. Eso hace que la caché sea la única diferencia entre estas dos SKU.
En juegos como Tom Clancy’s Rainbox Six Siege, que no está muy ligado a la GPU, el 10900K ganó al 10700K por un 5%. Los benchmarks de Shadow of the Tomb Raider también mostraron diferencias de rendimiento similares.
Para seguir explorando esta idea, TechSpot bajó a un tamaño de caché aún más bajo. Bloquearon tanto el i9-10900K como el i7-10700K a 6 núcleos y los igualaron a la misma frecuencia que un 10600K que sólo tiene 12 MB de caché.
En todos los juegos, el 10900K y el 10700K fueron considerablemente más rápidos. En algunos juegos, el 10900K es hasta un 20% más rápido que el 10600K. Es una diferencia enorme.
Así que la respuesta final es ¡sí! La caché de CPU tiene un impacto considerable en el rendimiento de los juegos. Ese impacto probablemente también se traslada a otras tareas como el renderizado o la codificación.
Conclusión
Un procesador es una pieza de hardware extremadamente complicada y cada uno de sus componentes tiene su propia función y es muy importante. Si se elimina una sola pieza, el rendimiento de la CPU se verá considerablemente afectado. Por ello, no podemos determinar realmente la importancia de la caché de la CPU y cómo afecta exactamente al rendimiento en juegos o en productividad.
Aun así, hemos obtenido una visión decente con los benchmarks anteriores. Nos muestran que la caché del procesador es vital y que las mejoras en la velocidad o la capacidad en el futuro seguramente traerán consigo un aumento de FPS en los juegos, un renderizado más rápido y mucho más.