Ein Cache (deutsch: Zwischenspeicher) ist ein spezieller Speicherbereich in einem Computer oder anderen elektronischen Gerät, der dazu dient, Daten temporär zu speichern, um deren Abrufgeschwindigkeit zu erhöhen. Durch die Verwendung eines Caches können Programme und Prozesse schneller ausgeführt werden, da häufig benötigte Daten bereits im Cache vorgehalten werden und somit nicht erneut aus dem langsameren Hauptspeicher oder sogar aus der Festplatte geladen werden müssen.
Caches werden in verschiedenen Bereichen eines Computers eingesetzt, beispielsweise in der CPU (Prozessor-Cache), im Arbeitsspeicher (RAM-Cache) oder auch in Webbrowsern (Browser-Cache). Die Funktionsweise eines Caches beruht auf dem Prinzip der Lokalität, also der Tatsache, dass Programme und Prozesse tendenziell auf eine begrenzte Anzahl von Daten und Ressourcen zugreifen. Indem diese häufig verwendeten Daten im Cache gespeichert werden, können sie schneller abgerufen werden, da der Zugriff auf den Cache schneller erfolgt als auf den Hauptspeicher oder die Festplatte.
Es gibt verschiedene Arten von Caches, darunter den Instruktionen-Cache (I-Cache) und den Daten-Cache (D-Cache) in der CPU, den L1-, L2- und L3-Cache sowie den Translations-Lookaside-Buffer (TLB). Jeder dieser Caches hat seinen eigenen Verwendungszweck und trägt dazu bei, die Leistung eines Computers oder Systems zu verbessern.
Caches werden automatisch vom Betriebssystem und der Hardware verwaltet und sind für den Nutzer in der Regel transparent. Dennoch gibt es Möglichkeiten, die Verwendung und Größe von Caches manuell anzupassen, um die Leistung eines Systems zu optimieren. Dies wird insbesondere in professionellen Umgebungen oder bei Entwicklern häufig genutzt, um sicherzustellen, dass bestimmte Prozesse schneller ausgeführt werden können.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass ein Cache immer eine begrenzte Größe hat und nicht beliebig viele Daten speichern kann. Daher kann es in manchen Fällen dazu kommen, dass der Cache ausgelagert wird oder Daten gelöscht werden müssen, um Platz für neue Daten zu schaffen. Dies kann zu Leistungseinbußen führen, daher ist es wichtig, die Größe des Caches entsprechend den Anforderungen des Systems anzupassen.
Insgesamt ist der Cache ein wichtiges Konzept in der Informatik und Computerarchitektur, das dazu beiträgt, die Leistung von Computersystemen zu verbessern und die Geschwindigkeit von Programmen und Prozessen zu erhöhen. Indem häufig benötigte Daten im Cache vorgehalten werden, können sie schneller abgerufen werden und somit die Gesamtleistung des Systems gesteigert werden.