キャッシュメモリの概要：定義、タイプ、パフォーマンス[MiniTool Wiki]

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キャッシュメモリ

定義

キャッシュメモリとは何ですか？キャッシュメモリは、チップベースのコンピュータコンポーネントです。これにより、コンピュータのメモリからデータをより効率的に取得できます。コンピュータプロセッサがデータを簡単に取得できる一時的なストレージ領域として機能し、間のバッファとして機能します。羊およびCPU。

ヒント： CPUの詳細については、次のURLにアクセスしてください。 MiniTool の公式ウェブサイト。

キャッシュメモリの目的は何ですか？高速CPUとの高速化と同期に使用できます。頻繁に要求されるデータと命令を保存して、必要なときにすぐにCPUで使用できるようにします。キャッシュメモリはメインメモリやディスクメモリよりも高価ですが、CPUレジスタよりも安価です。

タイプ

従来、キャッシュメモリタイプは、マイクロプロセッサへの近接性とアクセス可能性を表すために「レベル」として分類されていました。キャッシュメモリのレベルは次のとおりです。

レベル1： レベル1キャッシュはプライマリキャッシュであり、非常に高速ですが、比較的小さいです。通常、プロセッサチップにCPUキャッシュとして組み込まれています。

レベル2： レベル2キャッシュはセカンダリキャッシュであり、通常はレベル1キャッシュよりも大きくなります。 L2キャッシュは、CPUに組み込むことも、別のチップまたはコプロセッサーに組み込むこともでき、キャッシュとCPUを接続する高速スタンバイシステムバスを備えています。

レベル3： レベル3キャッシュは、レベル1とレベル2のパフォーマンスを向上させることを目的とした専用メモリです。ただし、L3キャッシュは通常、の2倍の速度です。ドラマ、L1またはL2キャッシュは、L3キャッシュよりもはるかに高速である可能性があります。マルチコアプロセッサでは、各コアに専用のL1キャッシュとL2キャッシュを含めることができますが、L3キャッシュを共有することもできます。

以前は、L1、L2、およびL3キャッシュは、プロセッサとマザーボードのコンポーネントの組み合わせを使用して作成されていました。現在、3つのレベルのメモリキャッシュすべてをCPU自体に統合する傾向があります。たぶん、あなたはこの投稿に興味があります- [2020ガイド] PC用のマザーボードの選び方。

キャッシュメモリのレベル

マッピング

キャッシュメモリに使用される3つのマッピングタイプは、直接マッピング、連想マッピング、およびセット連想マッピングです。詳細は以下のとおりです。

直接マッピング： 最も簡単な手法は直接マッピングです。メインメモリの各ブロックを1つの可能なキャッシュラインのみにマップします。または、直接マッピングでは、各メモリブロックをキャッシュ内の特定の行に割り当てます。

新しいブロックをロードする必要があるときにストレージブロックが以前に行を占有していた場合、古いブロックは破棄されます。アドレス空間は、インデックスフィールドとラベルフィールドの2つの部分に分かれています。

連想マッピング： このタイプのマッピングでは、連想メモリを使用して、メモリワードの内容とアドレスを格納します。任意のブロックがキャッシュの任意の行に入ることができます。つまり、ワードIDビットは、ブロックで必要なワードを識別するために使用されますが、ラベルは残りのすべてのビットになります。

これにより、キャッシュ内の任意の場所に任意の単語を配置できます。これは、マッピングの最速かつ最も柔軟な形式と見なされています。

セットアソシアティブマッピング： このマッピング形式は、直接マッピングの拡張形式であり、直接マッピングの欠点を排除します。セットの関連付けは、直接マッピング方法で発生する可能性のあるジッターの問題を解決します。

これは、1行だけではなく、ブロックをキャッシュにマップできることを意味します。このセットを実行するために、複数の行のグループを一緒に作成します。次に、メモリ内のブロックを特定のコレクションの任意の行にマップできます。

パフォーマンス

プロセッサがメインメモリ内の場所に対して読み取りまたは書き込みを行う必要がある場合、最初にキャッシュ内の対応するエントリをチェックします。キャッシュメモリのパフォーマンスは通常、ヒット率と呼ばれる量で測定されます。より大きなキャッシュブロックサイズ、より高い関連性、および減少したミス率を使用できます。ミスのコストを削減し、キャッシュにアクセスする時間を短縮することで、キャッシュのパフォーマンスを向上させます。

参照：システムキャッシュをクリアする方法Windows10 [2020更新]