1. Vervangingsbeleid: Wanneer de cache vol is en er een nieuw item moet worden toegevoegd, bepaalt een vervangingsbeleid welk bestaand item moet worden verwijderd. Populair beleid omvat:

* Minst recent gebruikt (LRU): Verwijdert het item dat al het langst niet is geopend. Eenvoudig, maar vereist het bijhouden van de toegangstijden.

* Eerst in, eerst uit (FIFO): Verwijdert het oudste item. Eenvoudiger te implementeren dan LRU, maar mogelijk niet zo effectief.

* Minst vaak gebruikt (LFU): Verwijdert het item dat het minst vaak wordt gebruikt. Vereist het tellen van toegangen.

* Meest recent gebruikt (MRU): Verwijdert het meest recent gebruikte item. Contra-intuïtief, maar kan nuttig zijn in specifieke scenario's.

* Willekeurige vervanging: Verwijdert een willekeurig item. Simpel, maar onvoorspelbaar.

* Klokalgoritme: Een compromis tussen LRU en FIFO. Gebruikt een circulaire buffer en een "use" bit.

De keuze voor het vervangingsbeleid heeft een aanzienlijke invloed op de cacheprestaties. LRU is vaak een goede balans tussen effectiviteit en complexiteit.

2. Cachegrootte: De grootte van de cache is een cruciale parameter. Grotere caches kunnen meer gegevens bevatten, waardoor er minder behoefte is aan toegang tot langzamere opslag, maar ze verbruiken ook meer bronnen (geheugen, stroom). De optimale grootte is afhankelijk van de applicatie en beschikbare bronnen.

3. Cache-coherentie (voor systemen met meerdere processors): Wanneer meerdere processors een cache delen, wordt het garanderen van gegevensconsistentie van cruciaal belang. Er worden verschillende protocollen (zoals MESI of MOESI) gebruikt om de samenhang te behouden. Deze protocollen omvatten technieken zoals snooping en directory-gebaseerde methoden.

4. Schrijf beleid: De manier waarop schrijfbewerkingen worden afgehandeld, bepaalt de consistentie van gegevens tussen de cache en het hoofdgeheugen. Gemeenschappelijk beleid omvat:

* Doorschrijven: Schrijfbewerkingen worden onmiddellijk doorgegeven aan het hoofdgeheugen. Eenvoudig, maar langzamer.

* Terugschrijven: Er worden in eerste instantie alleen schrijfbewerkingen naar de cache uitgevoerd. De cache-invoer wordt als "vuil" gemarkeerd en de schrijfactie wordt later naar het hoofdgeheugen doorgegeven (bijvoorbeeld wanneer de cacheregel wordt verwijderd). Sneller maar vereist extra boekhouding.

5. Cache-invalidatie: Wanneer gegevens in het hoofdgeheugen worden bijgewerkt, kunnen overeenkomstige vermeldingen in de cache verouderd raken. Ongeldigheidsmechanismen zorgen ervoor dat de cache de meest recente gegevens weergeeft. Dit is vooral belangrijk voor terugschrijfcaches.

6. Gegevensstructuren: Efficiënte datastructuren zijn essentieel voor snelle cache-zoekopdrachten. Hashtabellen en -bomen worden vaak gebruikt.

7. Vooraf ophalen: Anticiperen op toekomstige gegevenstoegang en deze vooraf in de cache laden, kan de prestaties verbeteren. Dit vereist kennis van toegangspatronen.

8. Cache-tuning: De optimale cacheconfiguratie is sterk afhankelijk van de werklast en de applicatie. Bij het afstemmen worden parameters zoals de cachegrootte, het vervangingsbeleid en het vooraf ophalen van strategieën aangepast om de prestaties te maximaliseren.

Samenvattend is cachebeheer een veelzijdig optimalisatieprobleem dat ernaar streeft een evenwicht te vinden tussen snelheid, consistentie en hulpbronnengebruik. De specifieke technieken die worden gebruikt, zijn afhankelijk van de context:van eenvoudige LRU-caches in webbrowsers tot geavanceerde caches met meerdere niveaus in moderne CPU's.