ライトアロケートとノーライトアロケートの違い：書き込みミス時の動作・通信量・組み合わせを比較

どんなときに使うか

ライトアロケート

書いたデータを近いうちにまた読み書きするとき。配列の要素を更新するループのように、時間的局所性のある書き込みに向きます。

ノーライトアロケート

一度書いたら当分読み返さないデータを大量に書くとき。むだな読み込みを省き、キャッシュを有用なデータのために空けておけます。

プログラムでの工夫

ライトアロケートのキャッシュでも、書くだけの大きなバッファにはノンテンポラルストアを使うと、読み込みを避けられます。ただし書いたデータはキャッシュに残らないので、すぐ読み返す場合はかえって遅くなります。

理解度チェック

1. キャッシュの書き込み方式で、ライトバック方式の説明として正しいものはどれか。
2. ライトスルー方式のキャッシュで、書き込みバッファを設ける主な目的はどれか。
3. ライトバック方式のキャッシュで、各ラインに付けるダーティビットの役割として正しいものはどれか。

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関連する用語の解説

ライトアロケート

書き込みでキャッシュミスしたとき、そのラインをキャッシュに読み込んでから書き込む方式。ライトバック方式と組み合わせることが多い。読み込まずに下の階層へ直接書く方式はノーライトアロケートという。

ライトスルー方式

キャッシュへの書き込みと同時に、下の階層(主記憶など)にも書き込む方式。下の階層が常に最新に保たれるが書き込みの通信量が多く、書き込みバッファと組み合わせて使う。

キャッシュライン

キャッシュと下の階層の間でデータを読み書きする単位。キャッシュブロックともいう。多くのCPUでは64バイトで、アドレスの下位ビットがライン内の位置(オフセット)を表す。

キャッシュメモリ

CPUの近くに置く高速・小容量のメモリ。よく使うデータを保持して主記憶との速度差を緩和する。主にSRAMでつくられる。

時間的局所性

一度アクセスしたデータや命令に、近いうちに再びアクセスしやすい性質。ループの中で繰り返し使う変数などが例で、キャッシュが効く理由の一つ。

キャッシュコヒーレンシ

マルチコアのCPUで、各コアのキャッシュに同じアドレスのデータがあるとき、その内容の一貫性を保つ仕組み。あるコアが書き換えると、他のコアの古いコピーを無効にするなどして実現する。

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