Aキャッシュメモリ
CPUと主記憶の速度差を埋めるためにCPU近傍に置かれる高速・小容量メモリ。SRAMで構成され、L1・L2・L3と階層化されています。プログラムの局所性（時間的・空間的）に基づき、主記憶からよく使うデータを取り込んでヒット率を高めます。実効アクセス時間はキャッシュヒット率に依存します。
CPU内部のSRAMで構成
L1/L2/L3の階層構造
局所性原理で高ヒット率を実現
小容量だがアクセスは数ns以下と高速
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テクノロジ系
キャッシュメモリと主記憶（メインメモリ）の違い
CPUの処理速度に対しメインメモリ（DRAM）は相対的に遅いため、その差を埋めるためにCPU近傍に高速・小容量の「キャッシュメモリ」を配置します。キャッシュは主記憶のうち頻繁にアクセスされる部分を一時保持する仕組みで、応用情報の記憶階層問題で必須の論点です。
比較表で見る違い
| 観点 | キャッシュメモリ | 主記憶（メインメモリ） |
|---|---|---|
| 配置場所 | CPU内部または近接（L1/L2/L3） | マザーボード上のDIMMスロット |
| 使用素子 | SRAM | DRAM |
| アクセス速度 | 非常に高速（数ns以下） | 主記憶より遅い（数十ns） |
| 容量 | 小容量（数KB〜数十MB） | 大容量（数GB〜数十GB） |
| ビット単価 | 高い | 低い |
| リフレッシュ | 不要 | 必要（定期的に再書込） |
| 役割 | CPUと主記憶の速度差を吸収 | 実行中プログラム・データを格納 |
それぞれの詳しい解説
B主記憶（メインメモリ）
CPUが実行中のプログラムやデータを格納する作業領域。DRAMで構成され、容量は数GB〜数十GBと大きいですがアクセス速度はキャッシュの数十倍遅くなります。電源を切ると内容が消える揮発性メモリで、コンデンサの電荷で値を保持するため定期的なリフレッシュ動作が必要です。
マザーボード上のDIMMに装着
DRAMで構成（リフレッシュ必要）
大容量だがキャッシュより遅い
実行中のプログラム・データを格納
試験対策のポイント
「キャッシュ=SRAM・小容量・高速・CPU近傍、主記憶=DRAM・大容量・低速・マザボ上」で整理。
理解度チェック（2問）
Q1. キャッシュメモリに関する記述として、適切なものはどれか。
- 1DRAMで構成され、リフレッシュが必要である
- 2SRAMで構成され、主記憶より高速である
- 3主記憶より大容量である
- 4マザーボード上のDIMMスロットに装着する
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正解：2. SRAMで構成され、主記憶より高速である
キャッシュメモリはSRAMで構成され主記憶（DRAM）より高速。リフレッシュ不要で、CPU内部または近傍に配置される。容量は主記憶より小さいがビット単価は高い。
Q2. キャッシュヒット率が80%、キャッシュアクセス時間10ns、主記憶アクセス時間100nsのとき、実効アクセス時間はおよそ何nsか。
- 110ns
- 228ns
- 355ns
- 490ns
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正解：2. 28ns
実効アクセス時間 = ヒット率×キャッシュ時間 + ミス率×主記憶時間 = 0.8×10 + 0.2×100 = 8 + 20 = 28ns。