問65
頻出度★★☆
CPUの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。
平成26年度 春期 ITパスポート試験 問65
テクノロジ系コンピュータ構成要素 › メモリ
この問題の解説と、これまでの解答の記録です。
解説
問 65
不正解ア
速度の大小が逆である。1次キャッシュは CPU に最も近く、最初にアクセスされる階層なので、2次キャッシュ「よりも高速」なメモリが使われる。そのぶん容量は2次キャッシュより小さい。CPU に近いほど高速・小容量、遠いほど低速・大容量というメモリ階層の原則に反する記述である。
不正解イ
1次と2次で用途が分かれるという説明が誤り。どちらも主記憶へのアクセス回数を減らして CPU の処理を速くするという同じ目的をもち、容量と速度が違うだけの階層関係にある。画像描画の高速化を担うのは GPU (画像処理専用プロセッサ) やビデオメモリ (VRAM) であって、2次キャッシュの役割ではない。
- ウ
正解 正解はウ。キャッシュメモリは、高速な CPU と低速な主記憶 (メインメモリ) の速度差を埋めるために両者の間に置かれる小容量・高速なメモリである。現在の CPU ではこれを1段ではなく、CPU コアに近い側から1次キャッシュ (L1)、2次キャッシュ (L2) …と階層構造 (メモリ階層) にして搭載する。CPU がデータを読むときは、まず最も近く最も高速な1次キャッシュを探し、そこに目的のデータがあれば (ヒット) それを使う。1次キャッシュに無ければ (ミス) 次に2次キャッシュを探し、そこにも無ければ主記憶へアクセスする、という順序で下位の記憶装置へ降りていく。ウはこの参照順序をそのまま説明しているので適切である。CPU に近い階層ほど高速だが容量は小さく、遠い階層ほど低速だが容量は大きい、という関係もあわせて押さえておきたい。
不正解エ
前半の「1次キャッシュは主記憶アクセスの高速化のために使われる」は正しいが、後半が誤り。仮想記憶は、主記憶より大きなアドレス空間を扱うために補助記憶 (ハードディスクや SSD) の一部を主記憶の代わりに使う OS の仕組みであり、2次キャッシュとは無関係である。2次キャッシュもあくまで主記憶アクセスを高速化するための階層である。
ここがポイント
- キャッシュメモリは CPU と主記憶の速度差を埋める高速・小容量のメモリ。参照は CPU に近い1次キャッシュから始まり、ミスしたら2次キャッシュ、さらに主記憶へと下位に降りていく。
- メモリ階層の原則: CPU に近い階層ほど高速だが容量は小さく、遠い階層ほど低速だが容量は大きい。仮想記憶 (補助記憶で主記憶を補う OS の仕組み) や GPU/VRAM (画像描画) とは目的が異なる点も区別する。
用語