キャッシュメモリ(きゃっしゅめもり)

CPUと主記憶装置の間に配置され、両者の処理速度の差を埋めて実効的なメモリアクセス時間を短縮する高速・小容量の記憶装置。主記憶に使われるDRAMよりも高速なSRAMなどで構成され、参照頻度の高い命令やデータを一時的に保持することで、低速な主記憶へのアクセス回数を減らす役割を担う。

詳細解説

プログラムの実行には、一度参照されたデータやその周辺が短時間のうちに再び使われやすいという局所参照性があります。キャッシュメモリはこの性質を利用し、主記憶のデータをブロック単位でコピーして保持します。CPUから見た平均の所要時間（実効アクセス時間）は、キャッシュで見つかった場合と主記憶まで読みに行った場合のそれぞれの時間を、起こる割合で重み付けして平均した値になり、ヒット率が高いほど主記憶単体より短くなります。

制御においては、主記憶のブロックをどの位置に格納するかを決めるマッピング方式（ダイレクトマッピング方式、セットアソシアティブ方式、フルアソシアティブ方式）や、空きがないときに追い出す対象を最終参照時刻や参照回数などから選ぶ置換アルゴリズム（LRU、LFU、FIFOなど）、データの書込み時に主記憶へ反映するタイミングを決めるライトスルー方式・ライトバック方式が組み合わされます。CPUに近い側から1次（L1）、2次（L2）のように多段構成をとることも一般的です。

キャッシュメモリが問われた過去問

  • 2021(R3)春 午前 問12キャッシュメモリへの書込み動作には，ライトスルー方式とライトバック方式がある。それぞれの特徴のうち，適切なものはどれか。
  • 2021(R3)春 午前I 問4キャッシュメモリへの書込み動作には，ライトスルー方式とライトバック方式がある。それぞれの特徴のうち，適切なものはどれか。
  • 2022(R4)秋 午前 問9キャッシュメモリのライトスルーの説明として，適切なものはどれか。
  • 2022(R4)春 午前 問9キャッシュメモリのアクセス時間が主記憶のアクセス時間の 1/30 で，ヒット率が 95\% のとき，実効メモリアクセス時間は，主記憶のアクセ
  • 2022(R4)春 午前 問10キャッシュメモリのフルアソシエイティブ方式に関する記述として，適切なものはどれか。
  • 2022(R4)春 午前I 問4キャッシュメモリのアクセス時間が主記憶のアクセス時間の \frac{1}{30} で，ヒット率が 95\% のとき，実効メモリアクセス時間は
  • 2023(R5)春 午前 問10キャッシュメモリへの書込み動作には，ライトスルー方式とライトバック方式がある。それぞれの特徴のうち，適切なものはどれか。
  • 2024(R6)秋 午前 問10キャッシュメモリのアクセス時間が主記憶のアクセス時間の1/30で，ヒット率が95%のとき，実効メモリアクセス時間は，主記憶のアクセス時間の約
  • 2024(R6)秋 午前I 問4キャッシュメモリのアクセス時間が主記憶のアクセス時間の 1/30 で，ヒット率が 95\% のとき，実効メモリアクセス時間は，主記憶のアクセ
  • 2024(R6)春 午前 問10主記憶のアクセス時間が 60 ナノ秒，キャッシュメモリのアクセス時間が 10 ナノ秒であるシステムがある。キャッシュメモリを介して主記憶にア
  • 2025(R7)秋 午前 問194ブロックのキャッシュメモリ C0〜C3 が表に示す状態である。ここで，新たに別のブロックの内容をキャッシュメモリにロードする必要が生じたと
  • 2025(R7)秋 午前I 問64ブロックのキャッシュメモリ C0〜C3 が表に示す状態である。ここで，新たに別のブロックの内容をキャッシュメモリにロードする必要が生じたと
  • 2025(R7)春 午前II 問22キャッシュメモリへの書込み動作には，ライトスルー方式とライトバック方式がある。それぞれの特徴のうち，適切なものはどれか。
  • 2025(R7)春 午前II 問20キャッシュメモリにおけるセットアソシアティブ方式の説明として，適切なものはどれか。

キャッシュメモリが登場する過去問

関連する分野

ハードウェア メモリ・キャッシュ

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