コンピュータ

キャッシュメモリとは

キャッシュメモリ

キャッシュメモリとは、CPUと主記憶装置(メインメモリ)の間にある記憶装置のことです。

データやプログラムを記憶するための装置が記憶装置です。

以前はCPU外部にキャッシュメモリを搭載するのが主流でしたが、現在はCPU内部にキャッシュメモリを搭載していることが多いです。

キャッシュメモリの役割

コンピュータの頭脳であるCPUは、コンピュータの動作に必要なデータや命令を主記憶装置とやり取りしながら処理します。しかし、高速で動作するCPUに比べると主記憶装置の処理は遅く待ち時間が発生してしまいます。

そこで使用するのがキャッシュメモリです。キャッシュメモリは主記憶装置より高速に動作するため、メモリアクセスの時間が短縮できCPU性能の向上につながります。

キャッシュメモリのイメージ例

CPUはキャッシュメモリにデータがある場合は、高速なキャッシュメモリからデータを読み込み、キャッシュメモリにデータがない場合は、低速な主記憶装置からデータを読み込みます。その際、キャッシュメモリにも保存しておきます。

メモリには様々な種類があり、現在多くのキャッシュメモリには「SRAM」が使われています。

1次キャッシュメモリと2次キャッシュメモリ

キャッシュメモリはひとつではなく、1次キャッシュ、2次キャッシュと複数のキャッシュメモリを設置することができます。

CPUに近く高速で容量の少ない方から順に1次キャッシュ、2次キャッシュ、3次キャッシュのように設定します。

以下の図は「1次キャッシュメモリ」と「2次キャッシュメモリ」を搭載したイメージ図です。

1次キャッシュ・2次キャッシュの例

CPUはまず「1次キャッシュメモリ」にデータが無いかを探し、無ければ「2次キャッシュメモリ」、さらに無ければ「主記憶装置」といった順番でデータを探します。

このようにアクセス頻度が高いデータや命令をより近くのキャッシュメモリに置き、あまりアクセスしないものは主記憶装置に置くことで、効率よくデータにアクセスすることができます。


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