応用情報技術者 2013年 春期 午前2 問12
問題文
キャッシュの書込み方式には、ライトスルー方式とライトバック方式がある。ライトバック方式を使用する目的として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：キャッシュと主記憶の一貫性(コヒーレンシ)を保ちながら、書込みを行う。
イ：キャッシュミスが発生したときに、キャッシュの内容の主記憶への書き戻しを不要にする。
ウ：個々のプロセッサがそれぞれのキャッシュをもつマルチプロセッサシステムにおいて、キャッシュ管理を簡単な回路構成で実現する。
エ：プロセッサから主記憶への書込み頻度を減らす。（正解）
キャッシュの書込み方式【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：ライトバック方式はプロセッサから主記憶への書込み頻度を減らすために使われます。
- 根拠：書込みはキャッシュ内で行い、主記憶への反映は必要なときだけ行うため効率的です。
- 差がつくポイント：ライトスルー方式との違いを理解し、性能向上の目的を明確に把握することが重要です。
正解の理由
ライトバック方式は、データの書込みをまずキャッシュ内で行い、主記憶への書込みはキャッシュの該当ブロックが置き換えられるときなどにまとめて行います。これにより、主記憶への書込み回数が減り、システム全体の性能向上やバスの負荷軽減が実現されます。したがって、選択肢エ「プロセッサから主記憶への書込み頻度を減らす」が正解です。
よくある誤解
ライトバック方式は主記憶との一貫性を即座に保つ方式ではなく、書込み遅延があるためコヒーレンシ管理が複雑になります。これをライトスルー方式と混同しやすい点に注意が必要です。
解法ステップ
- キャッシュの書込み方式にはライトスルーとライトバックがあることを確認する。
- ライトスルーは書込みを即座に主記憶に反映する方式であることを理解する。
- ライトバックは書込みをキャッシュ内で行い、主記憶への書込みを遅延させる方式であることを把握する。
- 問題文の「ライトバック方式を使用する目的」に注目し、主記憶への書込み頻度削減が目的であることを選択肢から探す。
- 選択肢エがこれに該当するため正解と判断する。
選択肢別の誤答解説
- ア: キャッシュと主記憶の一貫性を保つのはライトスルー方式の特徴であり、ライトバック方式の目的ではありません。
- イ: キャッシュミス時の書き戻し不要は誤りで、ライトバック方式ではキャッシュの内容を主記憶に書き戻す必要があります。
- ウ: マルチプロセッサのキャッシュ管理の簡素化はライトバック方式の直接的な目的ではなく、むしろ複雑化する場合もあります。
- エ: プロセッサから主記憶への書込み頻度を減らすことがライトバック方式の主な目的であり正解です。
補足コラム
ライトバック方式は主記憶への書込みを遅延させるため、バスの使用頻度が減りシステム全体の効率が向上します。一方で、キャッシュと主記憶のデータ不整合が起こりやすいため、コヒーレンシ制御が重要です。マルチプロセッサ環境では特に注意が必要です。
FAQ
Q: ライトスルー方式とライトバック方式の違いは何ですか？
A: ライトスルー方式は書込みを即座に主記憶に反映し、ライトバック方式はキャッシュ内で書込みを行い主記憶への反映を遅延させます。
A: ライトスルー方式は書込みを即座に主記憶に反映し、ライトバック方式はキャッシュ内で書込みを行い主記憶への反映を遅延させます。
Q: ライトバック方式のデメリットはありますか？
A: 主記憶とのデータ不整合が起こりやすく、コヒーレンシ制御が複雑になる点がデメリットです。
A: 主記憶とのデータ不整合が起こりやすく、コヒーレンシ制御が複雑になる点がデメリットです。
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