コンピュータシステム - 3.コンピュータ構成要素 - 2.メモリ - 3.メモリシステムの構成と記憶階層

Last Update : January 02 2021 16:00:19

     

a. キャッシュメモリ

CPUは、主記憶に比べて高速なため、主記憶からデータを取り出すときに、待ちが発生する。そのため、コンピュータ全体の処理速度が上がらない。コンピュータの処理速度を上げるには、CPUに主記憶からのデータを速く渡す仕組みが必要。
CPUと主記憶装置の間に高速に動作するキャッシュメモリ(SRAM)と呼ばれる小容量の記憶装置を用意してアクセス時間を短縮する技術である。
新しい情報をCPUが使用するときは、主記憶装置からキャッシュメモリに転送してCPUへと転送します。再度、同じ情報が必要な場合は、キャッシュメモリに存在している場合は、これをCPUが利用する。
キャッシュメモリは、主記憶より高速に動作するので、読み込み時に時間短縮が図れる。


b. キャッシュの書き込み方式

ライトスルー方式
CPU からの書き戻し時に、キャッシュメモリとメインメモリの両方に書き込む方式
書き込み時には、メインメモリとキャッシュに同時に書き込むため、高速化は図れない。
読み込み時のみ高速。

ライトバック方式
CPU からの書き戻し時に、キャッシュメモリだけに書き込む方式。
キャッシュメモリの内容を追い出す時に、主記憶に書き込まれる。
読み書き両方で高速化が図れるためCPUを有効に使える。
読み込み・書き込み両方で高速


c. 記憶階層

高性能・大容量・低価格のメモリシステムを1つのメモリシステムで実現するのは、現在不可能なので、それぞれの特徴を生かしたメモリシステムを組み合わせて、利用されている。



  • 揮発性・・・電源が切れると記憶されていた内容が消えてしまうこと。
  • 不揮発性・・・電源が切れても記憶されている内容が保持された状態であること。

d. ディスクキャッシュ

「ディスクキャッシュ(DRAMで構成されている)」とは、主記憶装置と磁気ディスク装置の間に置く緩衝記憶装置(バッファメモリ)です。原理的には、キャシュメモリと同様である。
「ディスクキャシュ」と「磁気ディスク」は、「トラック単位」でやり取り。
「ディスクキャシュ」と「主記憶装置」は、「ブロック単位」でやり取り。


  [ 例題 ] 
  1. 平成28年度春期 問11  キャッシュメモリ
  2. 平成28年度春期 問17  バッファ
  3. 平成19年度春期 問21  アクセス時間
  4. 平成15年度秋期 問23  キャッシュメモリ ライトスルー
  5. 平成14年度春期 問23  キャッシュメモリ
  6. 平成14年度春期 問25  アクセス時間
  7. 平成13年度春期 問21  キャッシュメモリ
  8. 平成11年度春期 問18  キャッシュ


     

www.it-shikaku.jp