キャッシュメモリ

キャッシュメモリはCPUとメモリ（主記憶装置）の間にある記憶装置のことです。CPUの外部にあるがCPUチップの内部に配置されることもあります。CPUはキャッシュメモリを利用して処理の待ち時間を短縮しています。キャッシュメモリはCPUとメモリの処理速度の差を埋めるために使われます。CPUとメモリはCPUとキャッシュメモリと比べた場合位置的に遠く、通信速度も遅くなる傾向にあります。そこでキャッシュメモリを利用することで処理速度を上げているということになります。

試験によく出る項目

・キャッシュメモリとは、CPUとメモリ（主記憶装置）の間にある超高速の記憶装置で頻繁に利用するデータをこの記憶装置に保存することで処理の待ち時間を短縮しています。

キャッシュメモリを使ったデータの読み込み方式

キャッシュメモリにデータがなければ主記憶装置に見に行く形になります。

ヒット率

キャッシュメモリに必要なデータが保存されている確率をヒット率と呼びます。ヒット率が高いほどデータを高速に処理することができます。（CPUの処理効率が高くなります）ちなみに１ーヒット率でキャッシュメモリにデータがない確率＝主記憶装置にデータがある確率を出すことができます。キャッシュメモリに入らないデータは主記憶装置に保存される形になるんですね。

試験によく出る項目

・必要なデータがキャッシュメモリ上に配置されている確率をヒット率と呼びます。

実行アクセス時間

CPUが主記憶装置とデータをやり取りする時間をアクセス時間と呼びます。アクセス時間はキャッシュメモリを利用することで短縮することができます。このキャッシュメモリを利用した時のアクセス時間を実効アクセス時間と呼びます。実効アクセス時間の計算式は以下になります。

実効アクセス時間　＝
キャッシュメモリへのアクセス時間　x　ヒット率　＋　主記憶装置へのアクセス時間　x （１ーヒット率）

次の条件で実際に計算してみましょう。

・キャッシュメモリへのアクセス時間：10ナノ秒
・主記憶装置へのアクセス時間：500ナノ秒
・キャッシュメモリへのヒット率：0.8

８００＝１０x0.８＋５００x（１ー０.８）

８００ナノ秒となります。

試験によく出る項目

・実効アクセス時間やヒット率を計算する問題が出題される。
・実効アクセス時間　＝キャッシュメモリへのアクセス時間　x　ヒット率　＋　主記憶装置へのアクセス時間　x （１ーヒット率）

メモリインタリーブ

試験によく出る項目

メモリインタリーブはCPUから主記憶装置へのアクセスを高速化するため、主記憶装置内部を複数のバンクと呼ばれる単位に分割してそのバンクに並列にアクセスすることです。