第1章　パソコンの基礎知識

１-３　メモリ

１-３-１　メモリの種類

　コンピュータでは、メインメモリとして半導体素子によってデータを記憶する半導体メモリが用いられています。

• RAM（Random Access Memory)
  　データの読み出しと書き込みができるメモリ
  
  
• ROM（Read Only Memory)
  　データの読み出ししかできないメモリ

• 揮発メモリ
  　データの記憶に電源を必要とするメモリ
  
  
• 不揮発メモリ
  　データの記憶に電源を必要としないメモリ
  

　主なRAMには、DRAMとSRAMがあります。どちらもデータの記憶に電源が必要なので、揮発メモリに分類されます。両者の違いは、１ビットのデータを記憶する回路の記憶セル（メモリセル）の構造にあります。

• DRAM
  　DRAMの記憶セルは、コンデンサ1個とトランジスタ1個から構成されます。コンデンサに電荷が蓄積されている場合が1、蓄積されていない場合が0となります。1ビットを記憶するための半導体素子の数が少ないことから、1個のチップで大きな記憶容量を実現できるという利点があります。一方で、コンデンサは、時間の経過とともに自然放電するので、定期的に情報を再書き込みをするリフレッシュ動作（プリチャージ）が必要になります。
  
  　DRAMは大容量で安価な特徴を活かして、パソコンや周辺機器などのメインメモリ、グラフィックスカードのビデオメモリ、ハードディスクドライブのバッファメモリなどに採用されています。
  
  　メモリの仕組みを動画で確認しましょう。
  

  １	２
  メモリ(DRAM)は、簡単な構造を縦横に並べた構造をしています。	１つの回路(セル)は、電圧をかけると開くコックと電荷をためておけるタンクに例えられます。
  ３	４
  １つのセルで１ビット(0か1)の情報を記憶し、電荷がたまっていれば1、電荷がたまっていなければ0を表します。	このセルを格子状に並べ、縦横の配線によって任意のセルのビット情報を読み書きしています。

  
  メモリの構造（MPG動画）
  
  

  １	２
  メモリ(DRAM)を構成する１つの回路(セル)に１を書き込むには、タンクにつながった電線に電圧をかけた状態でコックを開き、タンクに電荷をためます(元々タンクに電荷がたまっているときにはそのままとなります)。	０を書き込むには、タンクにつながった電線に電圧をかけずにコックを開き、タンクの中の電荷を出します(元々タンクが空の時はそのままとなります)。

  
  メモリの書き込みの仕組み（MPG動画）
  
  　タンクに電荷がたまっているかいないかで１か０かを判断します。コックを開いて、電荷が流れ出れば「１」流れでなければ「０」と分かります。
  
  
  
  
  メモリの読み出しの仕組み（MPG動画）
  
  
• SRAM
  　SRAMの記憶セルは、4〜6個のトランジスタからなるフリップフロップ回路（相安定回路）によって構成されています。1ビットの情報は、フリップフロップ回路の性質を利用して記憶されます。フリップフロップ回路は、電源さえ供給し続けていれば同じ情報を保持できるため、リフレッシュ動作は不要で、アクセス速度もDRAMよりも高速です。ただし、1ビットを記憶するための半導体素子の数が多く、1個のチップで大きな記憶容量を実現しづらいという欠点があります。
  
  　SRAMは、小容量ですが高速という特徴を活かして、CPUのレジスタやキャッシュメモリになどに用いられています。
  
  　フリップフロップ回路とは、0か1というビットの情報を過去の入力に従って、安定的に保持する回路のことです。これは、リセット（R)とセット（S)という2つの入力端子、Q及び￣という2つの入力端子から構成されています。このフリップフロップ回路の性質を情報の記憶に用いたメモリがSRAMです。
  
  

１-２-８　主なパソコン向けのCPU

１-３-２　メモリの内部構造