こんにちは、みるまの（@_mirumano_）です。
文系出身者がIT人材になるための知識を紹介しています。
CPUはコンピュータの中で、最も中心的な役割を行なっているのですが、
その役割はCPU内部のさまざまな機能によって実現されています。
この記事では、CPUの働きに大きな影響を与えている、
キャッシュについて、わかりやすく解説したいと思います。
文系上がりだけど、IT人材になりたいという人の役に立てば幸いです。
この記事の内容
◆CPUのスペックを決める５大要素について
◆CPUのキャッシュメモリとは？
◆キャッシュメモリにはどういった種類のメモリが使用されるのか？
◆キャッシュメモリの構造について
CPUのスペックを決める５要素
まず最初にコンピュータで中心的な役割を果たしている
CPUのスペックを左右する５要素について紹介しておきたいと思います。
CPUのスペックを決める５大要素は以下のものになります。
①コア
②スレッド
③クロック周波数
④キャッシュメモリ
⑤バススピード
CPUのスペックというのは、この5つの要素を高めることにより、
向上させることができます。
もちろん、スペックのニーズというのは用途によって異なるため、
基本的には必要にあわせて構成されます。
今回紹介するキャッシュメモリもCPUのスペックを決める要素の1つになります。
CPUのキャッシュメモリとは？
メモリという言葉には、狭義的な意味から広義的な意味までたくさんあるので、
ややこしいかもしれませんが、コンピュータにおけるメモリというのは、
作業台兼記憶装置の二つの役割を持っています。
よくCPUは作業を行う人、メモリは作業台という例で表されますが、
基本的にはそのイメージで問題ないのですが、
メモリには記憶装置の役割もあることを覚えておいてください。
キャッシュメモリはCPUの処理能力を補助する
しかし、CPUの問題処理能力がどんどん増えるにしたがって、
作業台で作業せずに、CPUの頭の中で処理した問題を記憶おいて、
処理を終えてから、メモリに記憶させるということが可能になってきています。
このCPU内部の記憶装置のことをキャッシュメモリと呼びます。
もちろん、キャッシュメモリは記憶させておいたデータを
もう一度CPUに返すこともできます。
キャッシュメモリはCPU内部の記憶機能
簡単にいうと、CPUの頭の回転が早すぎて、
作業台でノートで問題を解く時間が不要だから、記憶して問題処理。
その後結果だけをノート（メインメモリ）に書き込むイメージです。
ちなみにキャッシュメモリはCPUの外側に搭載されることが多かったのですが、
現在の技術によりCPUに内蔵するのが主流になっています。
CPUのキャッシュメモリにはSRAMが使用される
メモリにも様々な種類があるのですが、
CPUに内蔵されるキャッシュメモリにはSRAMというものが使用されます。
SRAMはメモリの中でも読み込みと書き込み能力が高いメモリです。
要はスペックが高いメモリなのですが、一方で容量に関していうと、
DRAMというメモリの方が大きくできるため
メインメモリにはRAMが中心として構成されます。
CPUキャッシュメモリの種類
CPUのキャッシュメモリには、
1次キャッシュ・2次キャッシュ、3次キャッシュという
3種類があります。
1次キャッシュは処理能力が高く容量は小さい、
3次キャッシュは処理能力は低いけど、容量は大きい
2次キャッシュはその中間です。
キャッシュメモリは階層構造になっている
キャッシュ＝CPUの記憶機能です。
しかし、その記憶の中でも最も使用頻度が高いものは、
CPUに一番近いところにおいておく必要があります。
そうすることで問題処理が速くできるからです。
１次キャッシュ・２次キャッシュ・３次キャッシュの関係
1次キャッシュには最も使用頻度が高い記憶が格納されています。
1次キャッシュほどではないけど、その次に使用頻度が高いものは、
2次キャッシュ、あまり頻度が高くないものは3次キャッシュに格納されます。
そして、1次キャッシュに必要な情報がなければ、
1次キャッシュは2次キャッシュからもらい
2次キャッシュにもなければ、2次キャッシュは3次キャッシュからもらい、
1次キャッシュに渡す、というような階層構造になっています。
まとめ：CPUのキャッシュメモリとは？
いかがだったでしょうか？
最後に簡単にまとめておきたいと思います。
◆CPUのスペックを決める５大要素
①コア
②スレッド
③クロック周波数
④キャッシュメモリ
⑤バススピード
◆CPUのキャッシュメモリとは？
→CPUの記憶装置。
→CPUの処理速度が上がり、メモリへの読み書きが追いつかないため、
キャッシュメモリへの読み書きを行い、その後メモリへデータ保管を行う
◆CPUのキャッシュメモリの種類
→1次キャッシュ・2次キャッシュ、3次キャッシュ
→1次は処理能力が高く、容量が小さい、3次は処理能力が低く容量が大きい
以上になります。
最後までご覧いただき、ありがとうございました。
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