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コンピュータ構成要素

キャッシュメモリのヒット率が0.9、キャッシュのアクセス時間が10ns、主記憶のアクセス時間が100nsのとき、実効アクセス時間は何nsか。

ア.10
イ.19正解
ウ.55
エ.91

解説

実効アクセス時間は「当たり確率×キャッシュ速度 + 外れ確率×主記憶速度」の加重平均です。コンビニ(キャッシュ)で買えれば早く、倉庫(主記憶)まで取りに行く羽目になれば遅くなる、そのブレンドコストを計算します。

なぜ イ が正解か

ヒット率 h=0.9 のとき、実効アクセス時間 = h×キャッシュ時間 + (1-h)×主記憶時間 = 0.9×10 + 0.1×100 = 9 + 10 = 19ns です。10回に9回はキャッシュで即解決(10ns)、残り1回だけ主記憶まで遠征(100ns)という平均コストがこの式の正体です。

なぜ ア は間違いか

10nsはキャッシュのアクセス時間そのもので、ヒット率が100%(ミスが一切起きない)場合の理想値です。現実のキャッシュは必ずミスが発生するので、主記憶アクセスのコストが混入します。

なぜ ウ は間違いか

55nsは (10+100)÷2 という単純算術平均の結果です。ヒット率を完全に無視しており、キャッシュに50%しか当たらないとみなした計算になっています。「よく使うデータを手元に置く」というキャッシュ本来の不均等な確率分布を反映できていません。

なぜ エ は間違いか

91nsはヒット率とミス率を入れ替えて計算した値(0.1×10 + 0.9×100)です。これはキャッシュに「10回に1回しか当たらない」という最悪に近い状況を表しており、そんなキャッシュを積む意味はほぼありません。数値の当てはめ先を逆にしてしまう典型的なミスです。

出典: AI生成問題(学習用)