キャッシュメモリの役割と書込み方式を整理する
基本情報技術者試験 平成30年度春期 午前 問11 ／ コンピュータ構成要素 › メモリ
過去問にチャレンジ
キャッシュメモリに関する記述のうち，適切なものはどれか。
- ア
キャッシュメモリにヒットしない場合に割込みが生じ，プログラムによって主記憶からキャッシュメモリにデータが転送される。
- イ
キャッシュメモリは，実記憶と仮想記憶とのメモリ容量の差を埋めるために採用される。
- ウ
データ書込み命令を実行したときに，キャッシュメモリと主記憶の両方を書き換える方式と，キャッシュメモリだけを書き換えておき，主記憶の書換えはキャッシュメモリから当該データが追い出されるときに行う方式とがある。
- エ
半導体メモリのアクセス速度の向上が著しいので，キャッシュメモリの必要性は減っている。
会話形式の解説
講師まず、キャッシュメモリが何の差を緩和するのかを確かめましょう。書込み方式は、主記憶をいつ更新するかが手掛かりです。
受験者実記憶と仮想記憶の容量の差を埋める、という説明が気になりました。
講師ここで扱うのは容量ではなく、CPUと主記憶のアクセス速度の差です。したがって、仮想記憶との容量差を挙げる記述は不適切です。
受験者では、キャッシュにデータが見つからないときは、割込みでプログラムに転送させるのでしょうか。
講師その状態をキャッシュミスといいます。データの補充は通常ハードウェアが処理するので、割込みを起こしてプログラムに転送させるという記述も不適切です。
受験者書込みの選択肢では、キャッシュと主記憶を同時に更新する場合が示されていますね。
講師はい。両方を更新する方式をライトスルーといいます。もう一方の方式では、主記憶への反映を後に回します。
受験者後に回す方式では、まずキャッシュだけを更新し、データを追い出すときなどに主記憶へ反映するのですか。
講師そのとおりです。それがライトバックです。二つの方式を正しく説明しているので、書込みについての記述が正解です。
受験者半導体メモリが速くなれば、キャッシュは必要なくなるという考え方はどうでしょうか。
講師主記憶のアクセス速度が向上しても、CPUとの速度差を緩和する役割は残ります。速くなったことだけで必要性が減ったとはいえません。
受験者速度と容量を区別し、書込み方式では主記憶の更新時点を見ると判断できますね。
まとめ
キャッシュメモリは、CPUと主記憶のアクセス速度の差を緩和します。キャッシュミス時のデータ補充は通常ハードウェアが処理します。書込み時にキャッシュと主記憶の両方を更新する方式がライトスルー、主記憶への反映を後に回す方式がライトバックです。この二つの方式を説明した記述が適切です。
解答・解説
正解はウです
この問題のテーマ
キャッシュメモリの役割と、データを書き込むときの主記憶の更新方法を問う問題です。
解き方の考え方
キャッシュメモリが何の差を埋めるためにあるかを押さえ、各記述を確かめます。特にウでは、主記憶を同時に更新する方式と、更新を後に回す方式の違いに注目します。
選択肢ごとの解説
- ×ア キャッシュメモリにヒットしない場合に割込みが生じ，プログラムによって主記憶からキャッシュメモリにデータが転送される。キャッシュに必要なデータがない場合でも、通常は割込みを起こしてプログラムに転送させるわけではありません。データの補充は通常、ハードウェアが処理するため、この記述は不適切です。
- ×イ キャッシュメモリは，実記憶と仮想記憶とのメモリ容量の差を埋めるために採用される。キャッシュメモリが緩和するのは、CPUと主記憶のアクセス速度の差です。実記憶と仮想記憶の容量差を埋めるためのものではありません。
- ○ウ データ書込み命令を実行したときに，キャッシュメモリと主記憶の両方を書き換える方式と，キャッシュメモリだけを書き換えておき，主記憶の書換えはキャッシュメモリから当該データが追い出されるときに行う方式とがある。キャッシュと主記憶の両方を更新する方式をライトスルーといいます。キャッシュを先に更新し、データを追い出すときなどに主記憶へ反映する方式をライトバックといいます。記述はこの二つの方式を正しく説明しています。
- ×エ 半導体メモリのアクセス速度の向上が著しいので，キャッシュメモリの必要性は減っている。主記憶のアクセス速度が向上しても、CPUとの速度差を緩和するというキャッシュメモリの役割は残ります。半導体メモリが速くなったことだけを理由に、必要性が減っているとはいえません。
POINT
- キャッシュにデータが見つからない状態をキャッシュミスといいます。
- 書込み方式を見分けるときは、主記憶をいつ更新するかに注目します。
- 記憶の仕組みを問う選択肢では、速度と容量のどちらを扱っているかを区別します。