基本情報処理　主記憶とキャッシュメモリ〜

• 主記憶: コンピュータで使うデータを記憶しておく記憶装置（メモリ、メインメモリ）

  • 直接CPUとデータのやりとりができる高速な記憶装置
  • 高価

• 補助記憶： 主記憶を補助する（サブ）

  • 主記憶に比べると遅い
  • 比較的に安価→主記憶と合わせて使うことでたくさんのデータを保存する

主記憶の種類はRAMとROM

• 上記の2種類がありどちらも半導体でできているので半導体メモリと呼ばれる
• RAM(Randam Access Memory)
  • コンピューターの電源を切った時に保存していたデータが消えてしまう→揮発性メモリ
• ROM(Read Only Memory)
  • データが消えない不揮発性メモリ

RAMの種類

• DRAM

  • 回路：コンデンサ
  • 価格：安い
  • 容量：多い
  • リフレッシュ：必要
  • 用途：主記憶

• SRAM

  • 回路：フリップフロップ
  • 価格：高い
  • 容量：不要
  • 用途：キャッシュメモリ

• リフレッシュとは？
  　-　DRAMのデータが失われないように電荷を補充すること。

キャッシュメモリ

• CPUの処理速度の差を埋めるためにCPUと主記憶の間にSRAMを介在させる→これをキャッシュメモリと呼ぶ
  • CPUデータ読み込む→キャッシュメモリにない時→主記憶から該当データを転送→その後CPUがデータを読み込む際にキャッシュメモリから高速にデータを転送する
• キャッシュメモリには高速化を図るために1次キャッシュメモリと2次キャッシュメモリがあり、キャッシュメモリを複数使うことで高速化を図る

実行アクセス時間

• キャッシュメモリを使った場合の平均的なデータへのアクセス時間
  • 目的のデータ→主記憶かキャッシュメモリに保存されている→それぞれのアクセス時間に→データが保存されている確率を乗じることで求められる
  • 目的のデータがキャッシュメモリに保存されている確率をヒット確率と呼ぶ
  • 実行アクセス時間 = キャッシュメモリのアクセス時間 * ヒット率 + 主記憶のアクセス時間 * （１ - ヒット率）

主記憶への書き込み
- ライトスルー方式
- データを書き込む際にキャッシュメモリと主記憶の両方に同時に内容を書き込む→書き込みは高速化できないがキャッシュメモリと主記憶の内容が常に一致する

• ライトバック方式
  • 通常はキャッシュメモリにだけ書き込み、キャッシュメモリが溢れて上書きされるデータが発生した際に、そのデータを追い出し種記憶にに書き込んで更新内容を反映する→プロセッサから主記憶への書き込み頻度を減らすことができる→データの書き込みは高速化できるがキャッシュメモリと主記憶の内容が一時的に不一致になる。

ディスクキャッシュ

• ハードディスクと主記憶の間に設置して、アクセス時間の差を補う→処理を高速化するための装置をディスクキャッシュと呼ぶ

メモリインタリーブ

• 主記憶を複数のバンクと呼ばれる領域に分ける→連続するアドレスを割り振り同時並行でアクセスできるようにする高速化技術

ROMの種類

• マスクROM

  • 書き込み：できない
  • 消去：できない
  • 特徴：製造時にデータが書き込まれていて、新たな書き込みも消去もできない→不正を防ぐため

• EPROM

  • 書き込み：できる
  • 消去：できる
  • 特徴：紫外線を使いデーターを削除する

• EEPROM

  • 書き込み：できる
  • 消去：できる
  • 特徴：電圧をかけてデータを削除する（フラッシュメモリはEEPROMの一種）