問題
問17
コンピュータの記憶階層において、CPUから最も近い位置にあり、最も高速にアクセスできる記憶装置はどれか。
- 主記憶
- キャッシュメモリ
- SSD
- レジスタ
正解
正解は「エ」です。
解説
この問題の正解は「レジスタ」です。コンピュータの記憶装置は、CPUからの距離やアクセス速度、容量によって階層構造になっています。これを記憶階層と呼びます。一般的に、CPUに近いほどアクセス速度は高速ですが、容量は小さく、価格は高価になります。逆に、CPUから遠いほど低速ですが、大容量で安価です。この階層構造は、CPUに近い順に「レジスタ → キャッシュメモリ → 主記憶（メインメモリ） → 補助記憶装置（SSDやHDD）」となります。
レジスタはCPUの内部に直接組み込まれている極めて小容量な記憶装置で、CPUがまさに今計算しようとしているデータや、計算結果を一時的に保持します。CPUと一体化しているため、アクセス速度は他のどの記憶装置よりも圧倒的に速いです。問題文の「CPUから最も近い位置」「最も高速にアクセスできる」という条件に合致するのはレジスタです。
ア(主記憶):
メインメモリとも呼ばれ、CPUが実行するプログラムやデータを一時的に保存する場所です。レジスタやキャッシュメモリよりは低速です。
イ(キャッシュメモリ):
CPUと主記憶の間に位置し、主記憶から頻繁に使うデータをコピーしておくことで、CPUと主記憶の速度差を埋める役割を果たします。レジスタよりは低速です。
ウ(SSD):
Solid State Driveの略で、補助記憶装置の一種です。主記憶よりも低速ですが、電源を切ってもデータが消えない不揮発性メモリです。
解法のポイント
この問題を解くには、コンピュータの記憶階層の構造を正しく理解していることが全てです。「レジスタ → キャッシュメモリ → 主記憶 → 補助記憶装置」という順番と、それぞれの特徴（速度、容量、CPUからの距離）をセットで暗記しておく必要があります。ピラミッド型の図をイメージし、頂点にレジスタ、底辺に補助記憶装置が来る形で覚えると、視覚的に記憶しやすくなります。この階層構造はコンピュータの基本構成に関する超重要事項なので、必ずマスターしておきましょう。
用語補足
CPU (Central Processing Unit):
中央処理装置。コンピュータの「頭脳」にあたる部分で、様々な計算や制御を行います。
記憶階層:
速度、容量、コストが異なる複数の記憶装置を階層的に配置し、全体の性能とコストのバランスを取る考え方です。
キャッシュメモリ:
CPUが主記憶にアクセスする際、よく使うデータを一時的に保持しておく高速なメモリです。CPUの作業机のようなもので、机の上に資料を広げておくと、本棚（主記憶）に取りに行く手間が省けて作業が速くなるイメージです。
アクセス:
コンピュータが記憶装置からデータを読み出したり、書き込んだりする動作のことです。
