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半導体メモリの基礎 — RAM・ROMと揮発性

標準約 27 分5 用語過去問 15 題

この単元の目標

  • RAM と ROM を、読み書きのしかたと主な用途で見分けられる。
  • メモリや記録媒体を、電源を切ったときに内容が残るかどうか (揮発性 / 不揮発性) で分けられる。
  • フラッシュメモリ の性質と、それを使う記憶装置の例を説明できる。
用語総表(5 語)
用語ひとことで分類の軸電源を切ると書き換え
RAM自由に読み書きできる作業用の半導体メモリ種類 (読み書き)内容が消える自由にできる
ROM原則として読み出し専用の半導体メモリ種類 (読み出し専用)内容が残る原則しない
揮発性メモリ電源が止まると記憶が消えるメモリ性質内容が消えるこの軸では問わない
不揮発性メモリ電源がなくても記憶を保つメモリ性質内容が残るこの軸では問わない
フラッシュメモリ電気で書き換えられる不揮発性の半導体メモリ具体的な製品技術内容が残る電気的にできる

用語

RAM は、データを自由に 読み書き でき、コンピュータが処理中のプログラムやデータを一時的に置くのに使う半導体メモリである。

CPU が直接読み書きする記憶装置を 主記憶 (メインメモリ) といい、ここに RAM が使われる。RAM には、ためた電荷が漏れるため定期的に書き直す (リフレッシュ) 必要がある DRAM と、その必要がない SRAM がある。CPU と主記憶の速度差を埋めるために間に置く小容量の高速メモリを キャッシュメモリ という。

たとえ作業机の天板のようなもの。広げた書類は自由に書き足せるが、帰るときに片付ける (電源を切る) と机の上には何も残らない。

覚え方Random Access は「どの番地にもほぼ同じ時間で届く」という意味で、名前そのものには「読み書き」の語は入っていない。

出題のポイント

  • 出題DRAM は構造が単純で安価に大容量を用意できるため、主記憶に使われる。
  • 出題SRAM は DRAM より高速だが容量あたりの価格が高く、少量で足りるキャッシュメモリに使われる。
  • 出題画面に表示する内容を保持する専用のメモリを VRAM (グラフィックスメモリ) という。表示が変わるたびに書き換える RAM の一種である。

この用語の過去問 3 題 RAM

ROM は、原則として 読み出し専用 で、電源を切っても内容が残る半導体メモリである。

製造時などに書き込んだ内容を読み出して使い、通常の利用中には書き換えない。そのため、機器の起動に使うプログラムのように、めったに変えないデータの格納に向く。

たとえ刷り上がった本のようなもの。何度でも読めるが中身は書き換えず、棚にしまっておいても文字は消えない。

覚え方Read Only Memory の略で、Only (〜だけ) の 1 語が「読むだけ」を表している。同じ R で始まっても、RAM の R は Random で別の語である。

出題のポイント

  • 出題ROM は 不揮発性 であり、電力の供給が途絶えても記憶内容は失われない。
  • 混同注意ROM の仲間にも後から電気的に消去して書き直せる種類 (EEPROM など) があり、フラッシュメモリもこの系統にある。「ROM = 一切書けない」と決めつけない。

この用語の過去問 2 題 ROM

「RAM」と「ROM」の違い

観点RAMROM
決め手読み書き自由に読み書きできる原則として読み出しだけ
電源を切ると内容が消える (揮発性)内容が残る (不揮発性)
主な用途主記憶・キャッシュメモリ起動用プログラムなどめったに変えないデータ

揮発性メモリ は、電源の供給が止まると記憶していた内容が 消える メモリである。

記憶を保つのに電力を使い続ける方式のため、電源を落とすとデータが失われる。RAM はこの性質をもつので、停電が起きると保存していない作業中のデータが消える。

たとえ息を吹き込み続けている風船のようなもの。吹くのをやめて口を離すと、中の空気はすぐに抜けてしまう。

覚え方「揮発」はアルコールやガソリンが蒸発して消えること。電気が切れると中身が飛んでいく、と漢字から連想できる。

出題のポイント

  • 出題DRAM も SRAM も RAM の一種であり、どちらも揮発性なので電源が切れると保持していたデータを失う。
  • 混同注意揮発性は「電源を切ったあと内容が残るか」の性質で、「書き換えられるか」とは別の軸である。書き換えできても内容が残るメモリはある。

この用語の過去問 1 題 揮発性メモリ

不揮発性メモリ は、電源を切っても記憶した内容を 保持 し続けるメモリである。

  • 半導体メモリ
    • 揮発性
      • DRAM
      • SRAM
    • 不揮発性
      • ROM (読み出し専用が原則)
      • フラッシュメモリ (電気で書き換え可)

記憶の保持に電力を必要としないので、電源を入れ直したあとも同じデータを使える。半導体メモリでは ROM やフラッシュメモリがこの性質をもつ。

たとえノートに書いたメモのようなもの。閉じてかばんにしまっても、次に開けば同じことが書いてある。

覚え方「揮発」に打ち消しの「不」が付いた語。飛んでいかない = 残る、と字の組み立てで覚えられる。

出題のポイント

  • 出題不揮発性かどうかは半導体メモリに限らない性質であり、磁気ディスクや光ディスクも電源なしで記憶内容を保つ不揮発性の媒体である。

この用語の過去問 2 題 不揮発性メモリ

「揮発性メモリ」と「不揮発性メモリ」の違い

観点揮発性メモリ不揮発性メモリ
決め手電源を切ると記憶内容が消える記憶内容が残る
記憶の保持に電力が要る要らない
例DRAM、SRAMROM、フラッシュメモリ、磁気ディスク

フラッシュメモリ は、電気的に書き換え ができ、電源を切っても内容が残る 不揮発性 の半導体メモリである。

データはまとまった単位 (ブロック) ごとに消去してから書き直す。持ち運べる記憶媒体や、ハードディスクに代わる記憶装置に広く使われている。

たとえ鉛筆で書くノートのようなもの。消しゴムで消して何度も書き直せ、閉じても文字は残るが、消しすぎると紙が傷んでいく。

覚え方まとめて一気に消去する動きが、カメラのフラッシュのように一瞬であることから名付けられたとされる。

出題のポイント

  • 出題SSD や USBメモリ は記憶素子にフラッシュメモリを使う。SSD は HDD のような可動部品をもたないので、HDD より衝撃に強く消費電力も小さい。
  • 出題フラッシュメモリは書き換えのたびに素子が劣化するので、これを使う SSD には書込み回数の上限がある。

この用語の過去問 3 題 フラッシュメモリ

要点

  • RAM は 揮発性 で、電源が切れると記憶を失うため、残したいデータは不揮発性の記憶装置へ保存しておく。
  • ROM は電源を切っても内容が残り、起動用プログラムのように書き換えの少ないデータを格納する。
  • フラッシュメモリ は書き換えできて内容も残るメモリで、SSD や USB メモリの記憶素子になっている。

確認問題

この単元の過去問から 4 題

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