記憶階層（レジスタ・キャッシュメモリ・主記憶・補助記憶）とは？きおくかいそう
記憶階層（レジスタ・キャッシュメモリ・主記憶・補助記憶）とは、アクセス速度と容量・コストのトレードオフに基づき、記憶装置を階層的に配置する考え方。レジスタが最も高速で小容量、次いでキャッシュメモリ、主記憶、補助記憶の順に遅くなり容量が増える。上位ほど高価なので、よく使うデータを上位へ寄せて全体の実効速度を上げる。
最終更新：2026-10-06
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プロセッサの処理速度の伸びに対して主記憶のアクセス速度は同じようには伸びず、速い装置だけで必要な容量を賄うと価格が現実的でなくなった。そこで、直前に使ったデータは再び使われやすいという参照の局所性を前提に、小さく速い装置を手前へ置く階層構造が採られた。ネットワーク機器でも、宛先の検索だけを高速なメモリで行い、統計や設定は遅い領域に置くという同じ発想が使われている。
具体例
Intelのプロセッサは、L1・L2・L3と段階の違うキャッシュを内蔵して主記憶へ出る回数を減らしている。ルータやスイッチも同じ発想で、宛先検索は高速な専用メモリで行い、そこに載りきらない分は遅い処理に回る。そのため機器選定では、経路表やMACアドレステーブルの収容数が設計上の制約として効いてくる。
試験での引っ掛け
「速いものほど高価で小容量」が原則で、容量の大小と速度の順序を逆にしない。主記憶はメインメモリを指し、SSDやHDDの補助記憶ではない。補助記憶を主記憶の一部のように見せる仮想記憶は、この階層を前提とした別の技術であって、階層そのものではない。
関連用語
出た過去問
出典：令和元年度 秋期 ネットワークスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問22（IPA）
図はプロセッサによってフェッチされた命令の格納順序を表している。aに該当するプロセッサの構成要素はどれか。
正解：命令レジスタ
要点：フェッチした命令は命令レジスタに置かれデコードされる
命令の実行は、主記憶から命令を読み出して命令レジスタに格納し、それを命令デコーダが解読するという流れで進む。したがって主記憶と命令デコーダの間に位置するaは命令レジスタである。
出典：令和7年度 春期 ネットワークスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問22（IPA）
キャッシュメモリへの書込み動作には、ライトスルー方式とライトバック方式がある。それぞれの特徴のうち、適切なものはどれか。
正解：ライトスルー方式では、データをキャッシュメモリと主記憶の両方に同時に書き込むので、主記憶の内容は常にキャッシュメモリの内容と一致する。
要点：ライトスルーは主記憶へ同時書込み、ライトバックは追出し時に書戻し
ライトスルー方式は、書込み時にキャッシュメモリと主記憶の両方へ同時に書き込む。そのため主記憶の内容は常に最新に保たれ、キャッシュとの一貫性が崩れないが、書込みのたびに主記憶へのアクセスが発生するので速度面では不利である。一方ライトバック方式はキャッシュだけに書き、追い出し時にまとめて主記憶へ書き戻す。
出典・参考
解説は資格暗記が独自に作成しています。過去問の出典は各問題に記載のとおりです。