エンベデッドシステムスペシャリスト 2014年 午前2 問04
問題文
L1、L2の2レベルで構成されるインクルージョンキャッシュの説明として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：L1に格納されている全てのデータはL2にも格納されている。（正解）
イ：L1にデータを読み込んだとき、L2にあったデータは削除される。
ウ：L1にデータを読み込んだときにL1から追い出されたデータがL2に格納される。
エ：L1には命令語が、L2には演算データだけが格納される。
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インクルージョンキャッシュ【午前2解説】
正解の理由
インクルージョンキャッシュは、上位のL1キャッシュに格納されているデータを、下位のL2キャッシュにも重複して保持する方式です。
したがって、「L1に格納されている全てのデータはL2にも格納されている」とするアが適切です。L2には、L1にあるデータに加えて、L1にはないデータも格納されることがあります。
解法ステップ
- 「インクルージョン」は「包含」を意味すると確認します。
- キャッシュ間の包含関係を考えます。インクルージョン方式では、L1の内容がL2に含まれます。
- その関係を表している選択肢を選びます。L1の全データをL2にも保持すると述べているアが該当します。
選択肢別の誤答解説
- ア：適切です。L1にあるデータは、すべてL2にも存在します。
- イ：不適切です。L1にデータを読み込んだとき、L2からそのデータを削除する方式ではありません。
- ウ：不適切です。L1から追い出されたデータをL2に格納するという説明は、排他的キャッシュの考え方に近いものです。
- エ：不適切です。L1とL2を命令用・データ用に分けることは、インクルージョン方式の定義ではありません。
よくある誤解
- L1とL2に同じデータがあるのは無駄だと思う：重複は発生しますが、包含関係を保つことでキャッシュの管理をしやすくできます。
- L1から追い出されたデータをL2に移す方式だと思う：これは排他的キャッシュの説明に近く、インクルージョン方式とは異なります。
- L2のデータはすべてL1にもあると思う：包含関係は「L1の内容がL2に含まれる」という向きです。L2にはL1にないデータも存在できます。
補足コラム
インクルージョン方式では、L2からデータが追い出される際に、そのデータがL1にも残っていないか確認が必要になることがあります。L1にも存在する場合は、L1側のコピーを無効にして、L1の内容がL2に含まれる状態を保ちます。
FAQ
Q. インクルージョンキャッシュでは、L1とL2の容量を合わせた分だけデータを保持できますか？
A. 常に容量を単純に足し合わせられるわけではありません。L1とL2で同じデータを重複して保持するため、その分、実質的な保持量は小さくなる場合があります。
Q. 排他的キャッシュとの違いは何ですか？
A. インクルージョン方式はL1のデータをL2にも保持します。一方、排他的キャッシュは、同じデータを両方の階層に重複して保持しないようにする方式です。
関連キーワード: キャッシュメモリ、L1キャッシュ、L2キャッシュ、排他的キャッシュ
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