令和2年度 III-1

解説

この問題で問われていること

キャッシュの効果、書込み方式、コヒーレンシの問題を理解しているかを問う問題。

解き方

① キャッシュの基本: 局所性(近い場所を繰り返し使う)で効く、CPUに近い方が1次、ライトスルー=毎回主記憶にも書く、ライトバック=キャッシュだけ先に書いて後で反映
② ライトバックでは主記憶が古いままの時間があるので、CPUを通らないDMAで読むと古いデータになる(⑤)。④はライトバックの特徴
③ ⑤

正解が正しい理由

ライトバック方式は、書込みをまずキャッシュだけに行い、主記憶への反映は後で行う。そのため主記憶には最新のデータがない期間があり、その領域に、CPUを介さないDMAでアクセスすると、古い(誤った)データが読み出される。このコヒーレンシ問題への対策が必要となる。したがって⑤が最も適切である。

各選択肢について

• ① キャッシュは、プログラムの局所性(近い時間・場所に繰り返しアクセスする性質)を利用して効果を発揮する。メモリ空間全域に均等にアクセスすると、ヒット率は低くなる。
• ② ディレクトリ方式は各キャッシュの保有ブロックをディレクトリで管理する方式で、メモリ・バスを共有しない分散共有メモリでも使え、スケーラブルな構成に向く。
• ③ 複数のキャッシュを階層的に配置する場合、CPUに近い方を上位側として、1次キャッシュ、2次キャッシュと呼ぶ。主記憶に近い方を1次とするのは誤り。
• ④ ライトスルー方式は、書込みのたびに、主記憶にも書き込むため、同一番地への繰返し書込みでも、主記憶へのアクセスは減らない。減るのはライトバック方式。
• ⑤ ライトバック方式では、主記憶に未反映のデータのある領域へのDMAアクセスで、誤ったデータが読み出されるコヒーレンシ問題への対策が必要。これが正答。

覚えるべきポイント

ライトスルー=書込みのたびに主記憶へも反映(単純、書込み回数多)、ライトバック=キャッシュのみ更新し追出し時に反映(高速だが、コヒーレンシ対策が必要)。