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【応用情報技術者試験】ユニファイドメモリ

CPUの動作|命令サイクルと構成要素 コンピュータ構成要素

ユニファイドメモリは、CPUやGPUなどがメモリを共有する構成を指します。Apple Silicon等では、同じシステムメモリへ双方からアクセスし、不要なコピーを減らせる点が特徴です。ただし、全てのデータ転送や同期がなくなるわけではありません。

専用メモリを持つGPUとの比較

構成 基本的な考え方 確認する点
CPU側とGPU側に別のメモリ 処理に応じてデータを移す構成がある 転送量、専用メモリ容量、帯域等
共有するメモリ 双方が同じメモリ資源を利用する 合計使用量、帯域競合、同期等

従来の全システムでCPU用とGPU用のメモリが別だったわけではありません。共有型の内蔵GPU等もあります。また「Unified Memory」という語は、単一の仮想アドレス空間やページ移動を提供するソフトウェア上の仕組みにも使われます。製品ごとの意味を確認しましょう。

コピーの削減と同期は別

同じ領域を利用できれば、CPU側からGPU側へ同じデータを複製する手間を減らせる場合があります。それでも実際の読出し・書込みではメモリとの間で情報が動きます。双方が同時に不適切な更新をしないよう、処理完了の確認等が必要です。

容量不足は起こり得る

共有しても総容量が増えるわけではありません。CPU側の処理、GPUの資源、OS、アプリが同じ容量を使うため、合計が大きければ不足します。帯域にも限度があり、全用途で専用メモリの構成より速いとは限りません。

SoCと増設可否

SoCはCPUやGPU等の機能を一つのチップへ統合する考え方です。全ての主記憶がCPUの半導体内部にある、という意味ではありません。ユニファイドメモリという方式だけで増設可否も決まりません。実際の機器の実装や仕様を見ます。

確認問題:CPUとGPUで共有すれば、片方の使用量が増えてもメモリ不足は防げる?

いいえ。共有する総容量には限度があります。双方とOS・アプリの合計使用量を考えます。

関連する基礎をnoteで復習する

CPUの役割と命令実行を押さえたうえで、メモリに何を置き、どの処理装置が使うかを整理しましょう。教材はGPUの個別製品の解説ではありません。

CPUの動作を学ぶnote教材

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参考資料

Apple:CPUとGPUが共有するメモリ

AMD:Unified Memoryとメモリ管理の用語

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