【A試験_ハードウェア】07. メモリの高速化 | 基本情報技術者試験

✅講義資料：note.com/kihonzyouhou/n/n451b...
※訂正
07:00 実行アクセス時間とありますが、正しくは「実効アクセス時間」です。
基本情報技術者試験のA試験問題ハードウェアについて学ぶコースです。
この動画ではキャッシュメモリなどを用いたメモリの高速化を学習します。キャッシュメモリの仕組みとヒット率・実行アクセス時間の計算を解けるようにしておきましょう。
また、キャッシュメモリからデータを書き出す際のライトスルー方式/ライトバック方式の違いについても理解して下さい。
※コメント欄に記載いただいた質問はできる限り回答しますので、お気軽に記載して下さい。
▼この動画の目次
00:00 イントロ
00:26 主記憶装置の高速化が必要な理由
01:19 キャッシュメモリ
04:00 キャッシュメモリの出題内容
04:54 キャッシュメモリのデータ読み込み
06:05 ヒット率と実効アクセス時間
07:37 キャッシュメモリのデータ書き出し
08:56 メモリインタリーブ
09:37 過去問演習
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[@kihonzyouhou]

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[@yunaawai313]

来年SEとして働くのですが、文系のため基本情報の勉強がとても億劫でしたがこの動画に出会ってから理解しやすく、少し楽しく勉強できるようになりました！！本当に感謝しています。ありがとうございます☺☺

[@kihonzyouhou]

コメントありがとうございます！そう仰って頂けて非常に嬉しいです😊 少しでも勉強のハードルが下がる動画を出せるように頑張るので、引き続きご活用ください頂けると幸いです^^

[@Ktr86]

とても分かりやすかったです！

[@amaneshindo1616]

最高の動画をありがとうございます。コツコツ頑張ります！

[@kihonzyouhou]

嬉しいコメントありがとうございます！！ ぜひご活用頂けると幸いです🙇‍♂️

[@piroanddrop]

毎日少しずつ進めています。手元に参考書もない状態で、この動画からスタートしているので、ノートを取りながら、一冊自分の参考書を作り上げる位の気持ちで取り組んでいます苦笑　説明も図解もとてもわかりやすくてありがたいです！！

[@kihonzyouhou]

ありがとうございます！お役に立てて嬉しいです^^　試験頑張ってください👍

[@MM-mg2wm]

映像もクリアですし、説明もわかりやすいです。もっと沢山アップしてほしいです。ありがとうございます。感謝申し上げます。

[@kihonzyouhou]

コメントありがとうございます！引き続き動画アップ出来るよう頑張ります！

[@user-mo1wx1ir2e]

3回目視聴で、ヒット率の理解と高速化の全体イメージが^_^掴めてきました。キモは主記憶装置等CＰＩの速度差等違いにあり

[@user-kz1yl9pb4y]

いつも拝見させて頂いております。ブロック単位のブロックとは何なのでしょうか

[@user-oz3tj1fz6m]

8:40あたりのところで質問です。 キャッシュメモリから溢れた分だけを主記憶装置に書き込むということですか？

[@negiyuu229]

いつも動画参考にさせてもらってます！ 実こうアクセスの字は、パワポの「実行」と練習問題の「実効」どちらが正しいのでしょうか？ 概要欄に特に記載がなかったので質問です😅

[@kihonzyouhou]

申し訳ございません、実効が正しいです🙇‍♀ 概要欄で訂正しておきます、ご迷惑おかけしてすみません！

[@user-og5gq8xc2k]

2:39 記憶装置の階層 5:01 データの読み込みの流れ 6:13 ヒット率　キャッシュメモリにデータが入っている確率 8:09 データの書き出しの流れ 9:07 キャッシュメモリ以外の高速化の方法

[@user-mo1wx1ir2e]

キャッシュメモリーが中間なら、CPＵの中ではなく、主記憶装置の中にあっても良いのでは⁉️パソコンの中の半導体❓部品を色分けできるイメージでしょうか

[@user-wx9wy7co7c]

いつも拝見しています！ ライトバック方式について質問なのですが、キャッシュメモリが一杯になったとき、キャッシュに最初に入れたデータ（古いデータ）から主記憶に移されるイメージでしょうか？ それとも、レジスタが直接主記憶へ書き込む（新しいデータが主記憶へ書き出される）のでしょうか？

[@kihonzyouhou]

いつもありがとうございます！ キャッシュからメモリ（主記憶）に移されます。 レジスタとメモリは処理速度が大きいからキャッシュを挟んでいるので、キャッシュ→メモリでデータを送ります^^

[@user-wx9wy7co7c]

@@kihonzyouhou なるほど。最初のイメージ通りで安心しました。ご丁寧にお返事ありがとうございました。

[@user-gi2xz1vt5t]

6:05 これ並行して作業が進んでるんじゃなくて、 ①キャッシュメモリからデータを読み込む ② ①が終わったら、足りない分を主記憶装置から読み込む だから7:26の式になるんやね

[@user-gi2xz1vt5t]

過去問、前に一回見た事があって解説読んでも全然理解できなかったんだけど この動画見てからだとめちゃくちゃ簡単に感じた...!!

[@user-gf2si1lc8t]

すみません，質問があります． 前回の動画で、主記憶装置はSRAMとDRAMに分けられるとおっしゃっていましたが、今回の動画ではSRAMがcpu内にある様に感じました。 sramは主記憶装置にあるという認識のままでよろしいでしょうか？

[@kihonzyouhou]

ご質問ありがとうございます。言葉の定義がややこしいので補足させてください。 ＜質問のご回答＞ >主記憶装置はSRAMとDRAMに分けられる →「RAMはSRAMとDRAMに分けられる」です >sramは主記憶装置にある いえ、SRAMはCPUの中にあります。 ＜補足説明＞ 通常「主記憶装置=メモリ」と呼ばれる文脈では、メモリはDRAMのことを指します。 一方で、DRAM,SRAMやROMをまとめて「メモリ」と呼ぶこともあります。つまり、広義のメモリは「RAMとROM」、狭義のメモリは「DRAM」です。 僕が動画内で広義・狭義両方の意味で「メモリ」と呼んでいるので混乱させてしまいました。申し訳ございません。

[@user-gf2si1lc8t]

@@kihonzyouhou なるほど、ご丁寧にありがとうございます。そもそもの主記憶装置について認識に誤りがあったそうです。 勘違いしていた点について自分では気づけませんでしたが、今回の件で理解できました。 各項目について分かりやすくまとめてくださりありがとうございます。今後も勉強させていただきます！

[@Rshdo]

貴重な動画ありがとうございます。 データの書き出しで、「キャッシュメモリと主記憶のデータが一致していると制御が容易で信頼性が高い」という説明があったのですが、イマイチ理解できておりません。詳細にご解説頂けると幸いです

[@kihonzyouhou]

データをキャッシュメモリと主記憶装置に書き出す際、キャッシュメモリと主記憶装置に同じタイミングで書き出せば、処理は簡単ですし書き出しミスも起こりにくいです。 一方で、まずはキャッシュメモリにデータを書き出し、容量がいっぱいになったら主記憶装置に書き出すライトバック方式では、処理の制御が困難であり、データの更新漏れなども発生しやすいですよね。 上記内容を、制御の容易さ信頼性といった言葉で表現しています。

[@Rshdo]

理解できました。ありがとうございます！

[@user-xe9fm7jp2h]

主記憶装置のメモリの種類がRAMとROMに分かれますよね。 更にRAMが、DRAMとSRAMに分かれますよね？ DRAMは、主記録装置で使われて、 SRAMは、キャッシュメモリで使うとの事でしたが、 要するに、SRAM自体は、主記憶装置の内部ではなく、CPU内部で使われているという理解であってますか？

[@kihonzyouhou]

はい、その後認識で大丈夫です。ここは僕の説明が悪くて混乱させてしまいましたね、すみません。 以下の補足をご覧ください。 通常「主記憶装置=メモリ」と呼ばれる文脈では、メモリはDRAMのことを指します。 一方で、DRAM,SRAMやROMをまとめて「メモリ」と呼ぶこともあります。つまり、広義のメモリは「RAMとROM」、狭義のメモリは「DRAM」です。

[@user-og5gq8xc2k]

キャッシュメモリはCPUに組み込まれている

[@user-wx4gf1nx4v]

待ち時間が少ないってことか

[@KM-we9tf]

最後の問題に関しては、ウサギとカメの競争から着想してなるべく文系でも分かるような計算方法を考えていました。 長文失礼します。 ※なお、今回だとウサギとカメは仕事仲間という役割として考えます。 まず、「主記憶装置」は処理（足）が遅く寿命が長い（容量の多い）ということで、「カメ」に。 次に、「キャッシュメモリ」は、処理（足）が速く、寿命が短い（容量の少ない）ということで「ウサギ」に。 それぞれ無理やりですが、割り当てます。 ※寿命は、カメとウサギの平均寿命の比較です。 ウサギとカメで、宝探しをする想定で考えます。 それぞれ柵に囲まれており、その範囲で探します。 ウサギは、容量が少ないということで狭い枠の中で探します。 カメは、容量が多いということで広い枠の中で探します。 ウサギは足が速く、枠が狭いので探しやすくすぐに見つかります。 一方カメは足が遅く、枠が広いため探すのに時間がかかります。 そして見つかった場合は、どちらかが「見つけた！」と宣言することで探す作業が完了します。 あとは、進捗を100%にしたいので以下のような計算式になります。 ストーリー式：（ウサギの探す速さ × 見つかる確率）+ （カメの探す速さ × 見つからない確率） これを今回の公式に直すと、 公式：（キャッシュメモリ × ヒット率）+（主記憶装置 × （100% - ヒット率）） となりますね。 ※見つからない確率：80%がヒット率（見つかる確率）とすると、 　残り20%（100% - 80%）は見つからない確率ということになる。 　20%を小数点表記に変換：0.2となる。 また、「なぜカメには『見つからない確率』を掛け算するのか」という点ですが、 ライトスルー方式、ライトバック方式どちらにしても 「キャッシュメモリにはデータがある可能性が高い」のですが、 「ライトバック方式」の場合「主記憶装置にデータがない可能性がある」からです。 見つかる確率の高い方（つまりウサギ）に、掛け算するためこのような式になります。 実際これで分かりやすいと思うかどうかは、人それぞれですが個人的には理解しやすい形なのでこれで覚えています。 今後こちらの動画を見る方のために、コメントにて共有させていただきます。