キャッシュメモリとは

キャッシュメモリ

主記録装置のアクセス速度は、CPUの処理速度に比べて遅いのでCPUに待ち時間が発生してしまう。
その問題を解消するために小容量だが高速なキャッシュメモリをCPUと主記録装置の間に配置します。
主記録装置から読みだしたデータをキャッシュメモリに保持し、CPUが後で同じデータを読み出すときは高速なキャッシュメモリから読み出すことで
データ転送を高速に行うことができます。

一次キャッシュ、二次キャッシュ

主記録装置のアクセス時間とCPUの処理時間のギャップが大きい場合に一次キャッシュと二次キャッシュと多レベルのキャッシュ構成によるとより効果が上がる。
CPUがアクセスする順番によって名称がつけられ、CPUは一次キャッシュ、二次キャッシュ、主記録装置の順にアクセスします。

ライトスルー方式

キャッシュメモリにデータの書込み命令が実行されたときにキャッシュメモリと主記録装置の両方を書き換えます。
キャッシュメモリと主記録装置の内容が常に同じなので、データの一貫性(コヒーレンシ)が保たれ、制御や回路構成も簡単であり書込みの速度を上げる効果はない。

ライトバック方式

キャッシュメモリだけを書き換えておき、主記録装置の書換えはブロックの入れ替え時に行う。
主記録への書込み頻度が減り、高速に書き込むことができるがキャッシュメモリと主記録の内容は異なっていて、特殊な状況下においてはキャッシュされたデータが失われます。

SRAMとは

SRAM

フリップフロップ回路で構成され高速だが、構造が複雑で集積度を高くしにくい為DRAMに比べて小容量で効果です。
電源が供給されている限りは記録内容を保持し続けるためにリフレッシュ動作が不要となっています。

DRAMとは

DRAM

コンデンサに電荷を備えた状態か否かによって1ビットを表現している。
構造が簡単で高集積化に適している為に、SRAMよりも大容量で安価になっています。
しかし、コンデンサは放置しておくと自然放電してしまうという特性があるので、一定時間ごとに記録内容を保持するためにリフレッシュ動作(再書き込み)が必要になります。

半導体メモリとは

半導体メモリ

読み書きができるRAM(Random Access Memory)と読み出し専用のROM(Read Only Memory)に分けられます。
そして、RAMには電源を切ると記録していた内容が消える特性があり、
ROMには反対に電源を切っても記録していた内容が消えない性質があります。

GPUとは

GPU

3Dの画像処理を高速に実行する演算装置をGraphics Processing Unit (GPU)という。
数千個ものコアでデータを並列処理を行うことができます。