セレロンの二次キャッシュ128ｋとは？

Question

セレロンがペンティアムの廉価版ということもわかるのですが、具体的に説明しろと言われると、説明できないこと気がつきました。

そこで過去ログを検索してみたところ、
何気に答えられている方の言葉の意味がわからなかったので、下記に載せさせていただきます。

＞Ｐｅｎ３には５１２ＫＢのＬ２キャッシュがあります。（セレロンは２５６ＫＢか１２８ＫＢとなる）また、SpeedStepと呼ばれるバッテリモード時とＡＣアダプター使用時で周波数と電圧をダイナミックに変化させ省エネ化させる機能があります。 

＞セレロン＜celeron＞（coppermine－128K） 
いわゆるPentium３のバリュー向けタイプです。 
価格が安くリーズナブルで性能も高いのが特徴 
Pen３との違いは 
ＦＳＢ・６６／１００ＭＨｚ 
２次キャッシュ・１２８ＫＢ 
のみ


とあるのですが、この２次キャッシュとは何なのでしょうか？多いとどういった場合に利点があるのでしょうか。具体的なケースを教えてくださると助かります。
FSB66とか、１００とかいうのは非常に遅くないですか？(ペン３のときのものなので、今のペン４の廉価版ならもうちょっといいと思いますが・)

宜しくお願いします。

parts · Accepted Answer

Ｑ／この２次キャッシュとは何なのでしょうか？

Ａ／Level2 Cache Memoryが２次キャッシュ（セカンドキャッシュ）のことですね。略してL2キャッシュ（もしくはL2）という場合もある。

基本的にメモリアクセス速度のロスを隠蔽するのが目的に搭載したのがCPUに搭載されているキャッシュの原点です。最初は、i486で8KBの一次キャッシュを搭載したことが始まり。二次キャッシュは、その後に登場したものです。

CPUに搭載されるキャッシュはSRAM（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）と呼ばれるメモリで、通常のメモリ（後述のDRAM）に比べ１０倍以上の速度があるが、製造が難しく、大容量化が困難という欠点があるのです。
そのため、我々が目にするメインメモリには使えないのです。

メインメモリにはDRAM（ダイナミック・・・）を使います。こちらは大容量化が容易ですが、速度は遅い。


ここからが本題です。

CPUは年々周波数が向上しています。昨年にはとうとう3,06GHzという周波数で動作するPentium４まで登場しました。しかし、そのCPUにデータを送る回路（FSB,フロントサイドバス,及びメモリバス）は、現在最高でも533MHzとなり、まもなく800MHzが登場するかなという状況。これが、Pentium３やPentium３互換の1,4GHzまでのceleronで言えば、CPUは最大1,4GHzですが、CPUまでの回路は100MHzか133MHzとなり、実に１４倍も速度に差がある。

これが何を意味するか分かりますかね？
100MHzの周波数では、１億回のデータの転送ができます。データを送る際に使う単位データ容量は６４bitですから６４bit＝８Byteとなり、800MBを一秒間に送ることができるのが、100MHzです。

単純に計算すると、CPUの中はその１４倍の速度があるとすると、800MB×14＝11,2GB（11200MB）ものデータが一度に扱える計算。となると、CPUの周波数がいくら上がっても、FSBの速度がある程度ないと、それに見合った速度が出ないということになりますよね。

分かりますかね？

どんなに、車を作る工場の製造ラインが優れていて一時間に１５０台作れる工場でも、材料が１時間に５０台分しか来なければ、５０台しか作れないのと同じことです。

キャッシュの役割は、そのFSBとCPU内部のクロック周波数（内部クロック）とのギャップを埋める、いわゆる隠蔽を目的としたものです。

上に記載した車の工場に、もし部品を保存しておく場所があれば、材料が余っている限り、１５０台のフル生産が可能です。キャッシュはそれと同じで、データを一次保管する装置なのです。（緩衝装置という）

具体的に言うと、２次キャッシュは、CPUの内部クロックと同じ速度で動作します。容量は１次キャッシュの数倍あり、メモリの１／１００前後以下となります。コンピュータの場合は、常に全く異なる命令が来るとは限りませんから、よく使う命令から順番に、ファーストキャッシュ（一次キャッシュ）、セカンドキャッシュ、メモリ、ハードディスク上の仮想メモリ、ハードディスクなどの補助記憶の順でデータを配置します。

特にCPU上に実装されているキャッシュは、メモリの１０倍以上高速なデータ転送が出来るため、何度も繰り返し同等の処理を行うオフィス処理などでは、同じプロセッサでは倍の２次キャッシュ容量差があるだけで５～１０％の速度差が生じます。


Ｑ／FSB66とか、１００とかいうのは非常に遅くないですか？

Ａ／まだ、もう少しご自身で勉強されてから、この辺りは知った方が良いかもしれませんね。

FSBの高いPentium４は同じ周波数のPentium３より実質ＡＬＵ（整数演算）速度は遅いですからね。

Pentium４は演算処理ミスに対してのリスクが高いため、その分を、FSBと高い周波数で補っています。
しかし、Pentium３は、FSBが低くとも処理のミスは比較的少なかったため、クロック当たりの処理能力が高いのです。また、Pentium３のP6Familyは、1,4GHzを最後に開発を終了していますから、FSBをわざわざあげる必要は無かった。逆に、あげると、Pentium４への移行が遅れることになり、インテルに取っては逆効果です。

対して、Pentium4はP6Familyとは別に開発されてきた、NetBurstをベースとしており、これから使われていく技術です。その結果、Pentium４が高いFSB（最大800MHz以上）を出し、Pentium３は100MHz前後となるのです。それだけで、別に非常に遅いわけではない。Pentium３にとっては、十分なFSBです。

asuca · Answer

キャッシュというのはCPUの場合まず、メモリから読み出したデータなどはキャッシュに起きます。
キャッシュにおいたデータはCPUにより近いところでCPUと高速にアクセスできる構造を持っていますのでメモリなどとアクセスするより早く読み出しが行えます。
一度メモリから読み出したものを伽主に置くことで次に同じデータを読み出す時はキャッシュから読み出すことで高速に読み出せそれによりCPUの処理能力も上がるわけです（メモリ読み出しの待ち時間が少なくなるので）。
そして二次キャッシュというのは１次キャッシュよりは読み書きのスピードは遅いですがメモリなどにアクセスするよりは早いメモリを積んだ構造になっています。
それによりまず１次キャッシュ蓄えられたデータの中で使用頻度の少ないものが２次キャッシュに追い出されます。そして２次キャッシュはそのデータを蓄えておきます。
つまり読み出しの早い１次キャッシュ、次に早い２次キャッシュ、そして実メモリと、だんだんに読み出しを行うことで読み出しにかかる時間を少なくしてCPUの総合的な実行速度を上げるようにしています。

そのためにこの読み出し速度の速いキャッシュの容量が多ければそれだけ処理が早くなりやすいんです。

megawind · Answer

↓キャッシュとFSBの意味の説明あります。

参考URL：http://www5b.biglobe.ne.jp/~onajimi/pasocon_kikaku01.html

セレロンの二次キャッシュ128ｋとは？

Ｑ／この２次キャッシュとは何なのでしょうか？

キャッシュというのはCPUの場合まず、メモリから読み出したデータなどはキャッシュに起きます。

↓キャッシュとFSBの意味の説明あります。

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