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データキャッシュの意味と使い方をマスターしよう!

データキャッシュとは、マイクロプロセッサの中にあるキャッシュメモリの一種で、データを一時的に保管する領域のことです。
 

 

キャッシュメモリとは

 
キャッシュメモリとは、CPUの内部に存在している非常に高速な記憶装置のことです。CPUは通常、与えられた命令を実行する際にメインメモリから必要なデータを読みだして、命令を実行した後にその結果を書き戻します。この処理は以前はスムーズに行われていたのですが、最近はCPUが高速化したことに伴って、メインメモリの速度がそれに追いつかなくなってきています。その穴埋めをするのがキャッシュメモリです。キャッシュメモリに使用頻度の高いデータを保存しておくことにより、低速なメインメモリへのアクセスを減らすように設計されています。
 
一般的なCPUの場合メインメモリにはやや低速ながら安価なDRAMを、キャッシュメモリにはそれよりも高速で高価なSRAMを使用しています。ただ、最近のCPUは前述のとおり非常に高速なので、キャッシュメモリを用いても尚速度差の穴埋めができないことがあります。このような場合は、キャッシュメモリ(1次キャッシュ)とメインメモリの間にさらにキャッシュメモリ(2次キャッシュ)をもうけることがあります。
 
サーバ向けのCPUの場合はこれに加えて3次キャッシュを用意することもあります。キャッシュメモリが複数ある場合は、CPUに近いものほど高速で、なおかつ容量は小さくなっているのが通常です。1次キャッシュの容量は16~64KBほど、2次キャッシュの容量は256~512KBほど、3次キャッシュの容量は1~8MBほどになっているのが一般的です。
 

データキャッシュとは

 
データキャッシュとは、このようなキャッシュメモリのうち、データを蓄積しておく部分のことです。プログラムを蓄積しておく部分はインストラクションキャッシュと呼ばれます。データを保存しておくデータキャッシュは処理によって更新され、それをメインメモリに反映させる必要があるので、インストラクションキャッシュよりも構造は複雑になっていることが多いです。

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