キャッシュメモリの効果として，適切なものはどれか。

選択肢

• ア主記憶からキャッシュメモリへの命令の読出しと，主記憶からキャッシュメモリへのデータの読出しを同時に行うことによって，データ転送を高速に行う。
• イ主記憶から読み出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のデータ転送を高速に行う。
• ウ主記憶から読み出したデータをキャッシュメモリに保持し，命令を並列に処理することによって演算を高速に行う。
• エ主記憶から読み出した命令をキャッシュメモリに保持し，キャッシュメモリ上でデコードして実行することによって演算を高速に行う。

正解と解説

正解：イ 主記憶から読み出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のデータ転送を高速に行う。

キャッシュメモリは、CPUと主記憶の速度差を埋めるためにCPUの近くに置く小容量で高速な記憶装置である。一度主記憶から読み出したデータをここに残しておき、同じ番地が再び参照されたときはキャッシュから返すことで、遅い主記憶へのアクセスを省ける。プログラムが同じ場所を繰り返し参照しやすいという局所性の性質が、この仕組みが効く前提になっている。

選択肢ごとの解説

• ア命令とデータを同時に読み出すのは命令用とデータ用のバスを分けるハーバードアーキテクチャなどの話で、キャッシュ本来の効果ではない。
• イ正解。読み出した内容を保持し、再度の参照時に高速に応答することでアクセス時間を短縮する。
• ウ命令の並列処理はパイプラインやスーパスカラの働きであり、キャッシュが担う役割ではない。
• エデコードと実行を行うのはCPUの制御部・演算部であり、キャッシュ上で命令を実行するわけではない。

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