キャッシュメモリと仮想メモリの主な違いは、キャッシュメモリが頻繁に使用するメインメモリの位置からデータのコピーを保存して、CPUがそのデータに速くアクセスできるようにする記憶装置であるのに対し、仮想メモリは実際のメインメモリより大きなプログラムを実行できるようにするメモリ管理技術であることである。
メモリはコンピュータの重要な構成要素です。
メモリにはいくつかの種類があり、キャッシュメモリと仮想メモリはそのうちの2つです。
キャッシュメモリは、CPUがメインメモリからデータにアクセスする際の平均時間を短縮するために使用する部品です。
メインメモリより小さいが、非常に高速です。
一方、仮想メモリは、論理的なメモリです。
通常、ユーザープログラムは主記憶より大きい。
仮想メモリは、メインメモリの容量を拡張し、ユーザが大きなプログラムを実行できるようにする。
簡単に説明すると、キャッシュメモリは記憶装置であり、仮想メモリはOSが扱うメモリ管理技術です。
キャッシュメモリーとは
メモリには様々な種類があります。
CPU レジスタは最も高速です。
キャッシュメモリは、CPUレジスタより遅いが、メインメモリより速い。
そのため、CPUが頻繁に使用するデータはキャッシュメモリに格納される。
キャッシュメモリからCPUへのデータ転送速度が速い。
キャッシュ内のブロックはキャッシュラインと呼ばれる。
CPUが必要とするデータがキャッシュメモリにあるとき、キャッシュヒットと呼ばれる。
必要なデータがキャッシュにない場合はキャッシュミスと呼ばれ、そのデータはメインメモリからCPUにもたらされる。
図1：キャッシュメモリの構成
キャッシュメモリの構成には、2つのタイプがあります。
シングルレベルキャッシュの場合、キャッシュは1つです。
メインメモリはブロックをキャッシュに転送し、キャッシュはワードをCPUに転送する。
マルチレベル・キャッシュでは、3種類のキャッシュが利用可能である。
これらはレベル1（L1）、レベル2（L2）、レベル3（L3）キャッシュと呼ばれる。
L1が最も小さいキャッシュで、L3が最も大きいキャッシュです。
最も頻繁に使用されるデータはL1に存在する。
レベル1キャッシュからCPUへのデータ転送速度が最も速い。
全体として、キャッシュメモリはCPUが最も必要とするデータを格納する。
CPUがキャッシュメモリにアクセスする時間は、メインメモリにアクセスする時間よりも短くなる。
仮想メモリとは？
仮想メモリは、論理的なメモリです。
オペレーティングシステムが扱うメモリ管理手法の一つです。
仮想メモリを使用すると、プログラマは利用可能なメインメモリよりも多くのメモリをプログラムに使用することができます。
例えば、あるコンピューターに4GBのメイン・メモリと16GBの仮想メモリがあるとします。
ユーザーはこの16GBを利用してプログラムを実行することができます。
したがって、ユーザーはメインメモリの容量以上のメモリを必要とするプログラムを実行することができる。
図2：仮想メモリ
仮想メモリには2つの利点があります。
物理メモリよりプログラムが大きくなる。
仮想メモリは、メインメモリ以上のメモリを使用できる。
また、メインメモリに直接アクセスする必要がない。
仮想メモリを使用する場合、仮想アドレスは対応する物理アドレスに変換される。
そのため、メモリ保護ができる。
キャッシュメモリと仮想メモリの違い
定義
キャッシュメモリは、CPUに高速データアクセスを提供し、頻繁にデータを保存する小さなメモリタイプです。
仮想メモリは、より大きなメインメモリのようにユーザーに錯覚させるメモリ管理技術です。
基本情報
キャッシュメモリは記憶装置です。
したがって、ハードウェアコンポーネントです。
仮想メモリは、メモリ管理技術です。
オペレーティングシステムによって扱われる。
使用方法
CPU はメインメモリにアクセスするのに多くの時間を要する。
しかし、キャッシュにデータを格納することで、CPUは最短時間でデータにアクセスできるようになる。
一方、仮想メモリは、メインメモリの容量より大きなプログラムを実行することができる。
サイズ
キャッシュメモリはサイズが小さく、仮想メモリはサイズが大きくなります。
速度
キャッシュメモリは、仮想メモリよりも高速です。
結論
キャッシュメモリと仮想メモリの違いは、キャッシュメモリが頻繁に使用するメインメモリの位置からデータのコピーを保存して、CPUがそのデータに速くアクセスできるようにする記憶装置であるのに対し、仮想メモリは実際のメインメモリより大きなプログラムを実行できるようにするメモリ管理技術であることである。
