Última actualización: 2026-06-29

Tasa de aciertos de caché y AMAT

Una caché acelera el acceso a los datos manteniendo en almacenamiento rápido los elementos de uso frecuente, pero solo ayuda en proporción a la frecuencia con que los datos se encuentran realmente allí. Esta calculadora convierte la tasa de aciertos de una caché, su tiempo de acierto y la penalización por un fallo en el tiempo medio de acceso a memoria (AMAT) —la cifra única que indica con qué rapidez responde el sistema en promedio— junto con la tasa de fallos.

La fórmula del AMAT

Cada acceso encuentra sus datos en la caché (un acierto) o no los encuentra (un fallo). Un acierto cuesta el tiempo de acierto; un fallo cuesta el tiempo de acierto más una penalización por recuperar los datos de una memoria más lenta. Al promediar sobre muchos accesos se obtiene:

$\text{AMAT} = t_h + m \cdot t_m$

donde $t_h$ es el tiempo de acierto, $t_m$ es la penalización por fallo y $m$ es la tasa de fallos. La tasa de fallos es simplemente uno menos la tasa de aciertos:

$m = 1 - h$

Como todo acceso paga $t_h$ pero solo la fracción $m$ paga $t_m$, una caché con una tasa de aciertos alta lleva el promedio cerca del rápido tiempo de acierto.

Ejemplo resuelto

Considera una caché L1 con una tasa de aciertos del 95 %, un tiempo de acierto de 1 ns y una penalización por fallo de 100 ns para llegar al siguiente nivel:

Aunque el 95 % de los accesos son rápidos, el tiempo medio de acceso es seis veces el tiempo de acierto. El 5 % de accesos que fallan aporta la mayor parte del coste, porque la penalización por fallo es cien veces el tiempo de acierto.

Por qué la tasa de fallos importa más de lo que parece

La palanca del ajuste de cachés está en la gran diferencia entre el tiempo de acierto y la penalización por fallo. Elevar la tasa de aciertos del 95 % al 99 % en el ejemplo anterior reduce el AMAT de 6 ns a 2 ns, una mejora de aproximadamente el triple a partir de un cambio de cuatro puntos en la tasa de aciertos. Por eso pequeñas mejoras en la localidad, la precarga o el tamaño de la caché pueden producir ganancias desproporcionadas, y por eso vale la pena atacar directamente la penalización por fallo.

Extensión a una jerarquía

Los procesadores modernos apilan varias cachés (L1, L2, L3) delante de la memoria principal. La fórmula se anida de forma natural: la penalización por fallo de un nivel es el AMAT del nivel inferior. Para analizar una jerarquía, calcula primero el nivel más profundo y propaga su resultado hacia arriba como penalización por fallo del nivel superior. Para una visión más amplia de cómo se combina la latencia de acceso a lo largo de la ruta de una solicitud, consulta el Calculadora de presupuesto de latencia.

Estas cifras suponen un patrón de acceso estable; las cargas de trabajo reales varían, por lo que conviene tratar el AMAT como un promedio representativo y no como una garantía para cualquier acceso concreto.