CPUの「キャッシュ」とは何を意味するのか?性能への影響を解説

CPUのスペックは、物理コア数やスレッド数、クロック数のほかに「キャッシュ」が記載されています。しかし意外と重視されていないと感じるのは私だけでしょうか?

実はこのキャッシュ、CPUの作業効率を決定づける大きな要因なのです。

CPUのキャッシュとは何か?

キャッシュとは「メインメモリとの時差を無くすための空間」と言い換えることができます。

通常、CPUはメインメモリとの間でデータのやり取りを行いながら処理を行います。しかし、CPUの高速化が進むとともに、メインメモリとの速度差が大きくなり、スムーズにデータのやり取りが行われなくなる可能性がでてきました。

そこでこの2つの中間に「一時的なデータの保管庫」としてキャッシュを設けたのです。キャッシュはCPU内部に実装されていて、CPUとメインメモリの差を小さくしているわけですね。

こうすればCPUは絶えずデータの読み書きを行うことができ、例えメインメモリの速度が遅くても処理の遅延が起こりにくくなるのです。

キャッシュがL3まである理由は?

しかしキャッシュには「L1、L2、L3」というようにいくつかの領域があります。これはそれぞれ1次キャッシュ、2次キャッシュ、3次キャッシュと呼ばれるのが通常です。

また、1次キャッシュの容量が最も小さく、2次キャッシュ、3次キャッシュと数字が大きくなるごとに容量も大きくなります。

一方、データ読み書きの速度は1次キャッシュが最も早く、3次キャッシュが最も遅いのです。つまり、CPUに近ければキャッシュは小さく高速になり、遠ざかるごとに大容量で遅くなるわけです。

このように段階的に容量と速度差をつけることで、メインメモリからのデータ読み書きが起こりにくくし、常にCPUが作業できるよう工夫されています。

キャッシュ容量が多いと高性能になる?

キャッシュはメインメモリよりもCPUに近く、なおかつスムーズにデータをやり取りできる領域です。そのため、キャッシュの容量が多いほうがCPUの性能は上がりやすくなります。

例えばCore i7 8700のキャッシュは12MBですが、Core i5-8400のキャッシュは9MB。キャッシュだけで性能を比較することはできませんが、CPUのランクが異なれば、キャッシュ容量も変わることが多いです。

初心者のときはクロック数などに目が奪われがちですが、キャッシュ容量も性能を決定づける要素であることを理解しておきましょう。

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