応用情報技術者 2021年 春期 午前2 問12
問題文
キャッシュメモリへの書込み動作には、ライトスルー方式とライトバック方式がある。それぞれの特徴のうち、適切なものはどれか。
選択肢
ア：ライトスルー方式では、データをキャッシュメモリにだけ書き込むので、高速に書込みができる。
イ：ライトスルー方式では、データをキャッシュメモリと主記憶の両方に同時に書き込むので、主記憶の内容は常に最新である。（正解）
ウ：ライトバック方式では、データをキャッシュメモリと主記憶の両方に同時に書き込むので、速度が遅い。
エ：ライトバック方式では、読出し時にキャッシュミスが発生してキャッシュメモリの内容が追い出されるときに、主記憶に書き戻す必要が生じることはない。
キャッシュメモリの書込み方式【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：ライトスルー方式はキャッシュと主記憶に同時書込みし、主記憶の内容を常に最新に保ちます。
- 根拠：ライトスルーは書込み時に主記憶も更新するため、データの一貫性が保たれます。
- 差がつくポイント：ライトバック方式は書込みをキャッシュに限定し、主記憶への書戻しは遅延する点を理解しましょう。
正解の理由
イはライトスルー方式の特徴を正確に表しています。ライトスルー方式では、データの書込み時にキャッシュメモリと主記憶の両方に同時に書き込むため、主記憶の内容が常に最新の状態に保たれます。これにより、データの整合性が高く、他のプロセッサやデバイスが主記憶を参照しても最新のデータを得られます。
よくある誤解
ライトスルー方式が高速と誤解されがちですが、主記憶への同時書込みがあるためライトバック方式より遅くなることがあります。ライトバック方式は書込みを遅延させるため高速です。
解法ステップ
- ライトスルー方式の特徴を確認する（キャッシュと主記憶に同時書込み）。
- ライトバック方式の特徴を確認する（キャッシュに書込み、主記憶は遅延更新）。
- 選択肢の記述と特徴を照合し、正しい説明を選ぶ。
- 誤った記述（高速性や書込みタイミング）を含む選択肢を除外する。
選択肢別の誤答解説
- ア：ライトスルー方式は主記憶にも書き込むため「キャッシュにだけ書き込む」は誤り。
- イ：正解。ライトスルー方式の正確な説明。
- ウ：ライトバック方式は主記憶に同時書込みしないため「両方に同時に書き込む」は誤り。
- エ：ライトバック方式ではキャッシュの内容が追い出される際に主記憶に書き戻す必要があるため誤り。
補足コラム
ライトスルー方式はデータの一貫性が高い反面、主記憶への書込みが頻繁で遅延が発生しやすいです。一方、ライトバック方式はキャッシュ内での書込みを優先し、主記憶への書戻しは必要時にまとめて行うため高速ですが、データの整合性管理が複雑になります。
FAQ
Q: ライトスルー方式はなぜ主記憶の内容が常に最新になるのですか？
A: 書込み時にキャッシュと主記憶の両方に同時にデータを書き込むため、主記憶のデータも即座に更新されます。
A: 書込み時にキャッシュと主記憶の両方に同時にデータを書き込むため、主記憶のデータも即座に更新されます。
Q: ライトバック方式はなぜ高速なのですか？
A: 書込みをキャッシュ内で完結させ、主記憶への書戻しを遅延させるため、頻繁な主記憶アクセスを減らし高速化します。
A: 書込みをキャッシュ内で完結させ、主記憶への書戻しを遅延させるため、頻繁な主記憶アクセスを減らし高速化します。
関連キーワード: キャッシュメモリ、ライトスルー方式、ライトバック方式、主記憶、データ整合性
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