時間的局所性、空間的局所性とは？

最終更新日 2023年09月07日

プロセッサの性能はこれで決まる！：メモリーシステムの設計ポイント (3/4) - EDN Japan には、以下のとおり書かれています。(この記事の公開年月日は2007年10月1日)

　ここでいう時間的局所性とは、プロセッサがあるデータを要求したとき、その直後に再び同じデータを必要とするという性質のことである。

(略)

　空間的局所性とは、プロセッサがあるメモリー領域のコードを要求したとき、プロセッサが次に要求するのは、その次のメモリー領域や付近のメモリー領域である可能性が高いという性質のことだ。

コンピュータアーキテクチャの話(136) ローカルメモリの2つの方法 | マイナビニュース には、以下のとおり書かれています。(この記事の公開年月日は2008年11月8日)

ローカルメモリやキャッシュのような高速、小容量のメモリが有効に働くためには、メモリ上の頻繁にアクセスされるデータがこの小容量のメモリに格納されていなければならない。そのためには、メインメモリの一部のアドレス(連続である必要はない)が頻繁にアクセスされる、あるいは、あるアドレスをアクセスすると、短時間のうちにそのアドレスが何回もアクセスされるというような性質が無ければならない。このようなアクセスを局所性(Locality)があると言い、前者を空間的局所性(Spatial Locality)、後者を時間的局所性(Temporal Locality)があるという。

CPU はメインメモリよりもキャッシュにアクセスするのにかかる時間が短いので、CPU が処理をする際に利用するデータがメインメモリではなくキャッシュにある方が処理効率が高くなります。

メインメモリにあるデータの内、CPU が処理で利用する可能性が高いデータをキャッシュに格納しておけば、処理効率が高くなります。

CPU が処理に利用したデータは短時間の間に以降の処理でも利用することが多く、これを時間的局所性と呼ぶようです。

CPU が処理に利用したデータが格納されていたメインメモリのアドレスの近くにあるデータは、次の処理でも利用することが多く、これを空間的局所性と呼ぶようです。

メインメモリにあるデータの内、時間的局所性があるデータや空間的局所性があるデータをキャッシュに格納しておけば、処理効率が高まります。

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