Ein Cache-Speicher ist ein kleiner, besonders schneller Speicher, der Kopien häufig genutzter Daten vorhält, um langsame Zugriffe auf den eigentlichen Speicher oder die eigentliche Datenquelle zu vermeiden. Das allgemeine Konzept dahinter ist der Cache; der Cache-Speicher ist seine konkrete Hardware- und Systemausprägung.
CPU-Cache: L1, L2 und L3
Moderne Prozessoren besitzen mehrere Cache-Ebenen:
- L1-Cache: klein (z. B. 32–64 KB pro Kern), aber extrem schnell, direkt an den Rechenkernen (Kern/Core).
- L2-Cache: etwas größer (z. B. 512 KB–2 MB pro Kern), immer noch sehr schnell.
- L3-Cache: größer (z. B. 8–64 MB), von allen Kernen geteilt, langsamer als L1/L2, aber schneller als das RAM.
Beim Zugriff prüft die CPU zuerst L1 (Cache-Hit), bei einem Fehlgriff (Cache-Miss) geht sie die Hierarchie weiter: L2 → L3 → RAM. So wird die Taktfrequenz nicht durch langsame Speicherzugriffe ausgebremst. Die Leistung misst ein Benchmark.
Caching in Software und Web
Dasselbe Prinzip steckt überall in der IT: Der Browser cached Webseiten-Ressourcen, ein CDN hält statische Dateien an geografisch nahen Standorten vor, und der HTTP-Cache vermeidet wiederholte Server-Anfragen. In-Memory-Datenbanken wie Redis dienen als schnelle Cache-Schicht vor einer klassischen Datenbank.
Hit, Miss und Verdrängung
Ein Cache-Hit ist ein erfolgreicher Zugriff aus dem Cache; ein Cache-Miss ein Fehlgriff mit anschließendem Nachladen. Ist der Cache voll, verdrängt eine Politik wie LRU (Least Recently Used) die am längsten nicht genutzten Einträge. Die Web-Performance-Messung über LCP und PageSpeed Insights profitiert direkt von gutem Caching.