2.2バッファ、キュー、キャッシュ国際産業情報学科牧野ゼミ二年大竹雅子バッファ → コンピュータネットワークを理解するための最も基礎となる部分。データを一時的に保存しておく場所。 ↓ キューキャッシュ FIFO(First In First Out) 処理速度が速い装置が、遅い・・・最初に入ってきた装置に何度も同じデータの転送を要求する可能性が大きいデータから順番に処理される。場合に利用される。コンピュータの内部には、データ処理速度や転送速度が異なる機器がたくさん使われている。・速度の違う機械同士を接続する時には、速度差を交換したり、吸収しなければならない。その最も一般的な方法＝バッファを使う方法 ※1 ハードディスク、プリンタなど機械的な動作をする機器は電気的な処理をする半導体メモリなどに比べて数桁も処理速度が異なります。 ※2 ルータやブリッジが速度差を吸収するためにバッファを持っている。 ※3 ブリッジ・・・Ethernetのフレームをいったんバッファに格納し、速度を変換してから転送することで、伝送速度の異なるEthernetを互いに接続できるようにしている。速度の違う機器の間にはバッファ（記憶装置）がある。＜高速な装置＞ CPU キャッシュメモリ主記憶装置ディスク＜低速な装置＞主記憶装置（メインメモリ）ハードディスクキャッシュ＊コンピュータネットワークでは・・・ 100Mbpsの 100Mbpsの Ethernet Ethernet 10Mbpsのブリッジ又は、ルータ Ethernet 「バッファがあふれた状態」・・・速い装置から遅い装置へ転送しきれないほどのデータが転送されると、バッファがいっぱいになる。 →→後から送られてきたデータは失われる。フロー制御を行うバッファがいっぱいになったら、それ以上のデータをバッファに転送しないよう、データの流れを中断したり、再開したりする制御のこと。キューは銀行の窓口に並んでサービスを待つことにたとえられます。 6 ・後から来たものは、行列の最後尾に付く。 5 4 キュー（待ち行列）窓口 3 2 1 ・先に入ったものから順番に処理される。キューには様々な形態があります。 ①窓口が複数でキューが一つの場合公平に順番が回ってくる。処理1 処理8 処理7 処理6 処理5 処理4 処理2 処理3 ②窓口ごとにキューがある場合それぞれの窓口の処理時間の違いにより、不公平が生じる場合がある。処理14 処理12 処理13 処理 10 処理2 処理1 処理 8 処理6 処理5 処理3 処理11 処理9 処理7 処理4 ③窓口が１つでキューが複数の場合（例：高速道路などの合流）処理10 処理9 処理7 処理3 処理12 処理11 処理2 処理6 処理8 処理5 処理4 処理1 それぞれのキューごとに、優先順位など特徴づけをするやり方もある。（例）飛行機では、ファーストクラスの客と、エコノミーの客では、搭乗手続きなどのキューが違います。・ファーストクラスの客は、エコノミーの客よりも常に優先度の高いキューに並ぶことができます。コンピュータやネットワークのハードウェアやソフトウェアの設計では、キューの構造によって性能が大きく変わる場合があるので、キューの構造や機能、性能について十分に理解しておく必要があります。・速度が速い装置が、遅い装置からのデータを受信した場合、そのデータを一時的にキャッシュに保存します。・DATA1の読み込み要求最近参照されたデータは、再度参照される可能性があるため、キャッシュに保存する。ハードディスクキャッシュ DATA1 DATA2 DATA1 DATA3 DATA4 DATA5 DATA6 ※再度同じデータにアクセスした場合には、キャッシュからデータを読み込みます。⇒二度目からは高速にデータにアクセスできるようになります。ハードディスク DATA1の読みこみ要求 DATA5の読みこみ要求キャッシュ DATA1 DATA1 DATA2 DATA3 DATA4 DATA5 DATA6 DATA5 ただし、普通はキャッシュの記憶容量が小さいため、キャッシュに格納されたデータは適宜消去されます。（キャッシュの効果には限界があります。）コンピュータの内部にはたくさんのキャッシュが使われています。（例）CPUとメインメモリの間には、キャッシュメモリがあります。（1次キャッシュ、2次キャッシュというように。） *一般的には、キャッシュの容量が大きければ大きいほど、コンピュータの処理速度が向上します。 *TCP/IPでも、ネットワークの利用効率とアクセス速度の向上のためにキャッシュが利用されています。（例）ARPやDNS、Webブラウザ、プロキシ（代理）サーバなどではキャッシュが利用されています。・元のデータが変更された直後には、キャッシュには古いデータが残っています。 ⇒この古いデータを新しいデータに変更しなければ、いつまでも古いデータにアクセスしてしまうことになります。（例）Webで何度見ても古いニュースしか見れない場合・・・キャッシュにたまっている古い情報が画面に表示されます。 ⇒（Netscape NavigatorやInternet Explorerでは、 Shiftキーを押しながら[再読み込み]ボタンをクリックという操作で、キャッシュを無視して、強制的な情報の更新ができます。