コンピュータのキャッシュ メモリとは?

コンピューターのキャッシュ メモリは、中央処理装置 (CPU) によって最近使用されたデータのストレージ コンテナーです。 CPU は非常に高速に情報を取得し、それを使用して次の情報のバッチを処理できます。キャッシュの一般的な使用例は、ブラウザが定期的に収集してハード ドライブのフォルダに保存する多くのページ、画像、および Web アドレスです。

事実

キャッシュ メモリは、メイン メモリをサポートする小さいながらも高速なメモリ コンパートメントです。キャッシュメモリは、メモリ機能を高速化するように設計されています。コンピューターはキャッシュをチェックして、必要なデータがストレージにあるかどうかを確認します。アイテムがそこにある場合、それは「キャッシュ ヒット」と呼ばれます。情報がキャッシュに格納されない場合 (「キャッシュ ミス」と呼ばれる) は、ほとんど同じ瞬間に、要求が低速のメモリ ロケーションにルーティングされてデータが取得されます。

関数

より高速なマイクロプロセッサと大容量のメイン メモリ (RAM) を使用しても、CPU と RAM の間で情報が移動するときにボトルネックが発生します。キャッシュ メモリは、コンピュータのこれら 2 つのコンポーネント間で情報をより高速に伝達するために構築された補助メモリの一種です。コンピュータは、頻繁に使用される情報のライブラリをキャッシュ メモリに構築します。 「キャッシュ」の役割は、システムの速度を加速することです。キャッシュは、CPU と RAM でのログジャムを減らすのに役立つだけでなく、キャッシュ メモリから CPU へのデータ転送がより高速になるため、ユーザーはタスクをより高速に実行できます。

レベル 1 キャッシュ

通常、高速キャッシュはプロセッサに組み込まれています。これはレベル 1 キャッシュです。この概念の背後にある主な動機の 1 つは、「参照の局所性」です。これは、CPU がアクセスしたばかりの場所が、短期間で再訪される可能性が高いことを意味します。したがって、L1 キャッシュには最新のデータが保持されます。再びデータが必要になると、マイクロプロセッサは最初に L1 キャッシュをチェックします。データが存在するため、低速のメイン メモリに戻る必要がなくなります。このプロセスは通常、メイン メモリを使用する場合よりも 2 倍高速です。

レベル 2 キャッシュ

通常、コンピュータのレベル 2 キャッシュ メモリ (二次キャッシュ) は、プロセッサの近くにあるメモリ カード上にあります。それは中央処理装置に直接リンクし、マザーボードに統合された回路がそれを制御します。この回路は L2 コントローラと呼ばれます。レベル 2 キャッシュは、レベル 1 キャッシュにない最近使用されたデータをキャッチします。多くのパーソナル コンピュータの L2 キャッシュにより、プロセッサは必要な情報の約 95% をキャッシュ メモリから取得できます。

その他のキャッシュ メモリ

ディスク キャッシュは、別の種類のキャッシュ メモリです。コンピューターのハード ドライブからデータを読み取り、RAM に保存するため、他のキャッシュよりもはるかに低速で動作します。 DOS などのソフトウェア プログラムが使用します。 RAM が L1 および L2 キャッシュよりも遅いのと同様に、ディスクは RAM よりもはるかに低速です。

多くの場合、パーソナル コンピュータの周辺機器は、コンピュータの RAM を使用してキャッシュされます。これは周辺キャッシュであり、ディスク キャッシュとほとんど同じように動作します。たとえば、DVD-ROM は、システムの RAM またはディスクを使用してキャッシュされる場合があります。いずれのキャッシュ方法も、DVD-ROM ドライブよりも高速な場合があります。