半導体メモリ
半導体とは、半導体の回路を電気的に制御してデータの記憶を行う記憶装置です。読み書き動作が高速なためコンピューターのメインメモリ(主記憶装置)などに用いられます。 RAM
揮発性(RAM:Rondom Access Memory) :電源を切ると記憶が消える RAMとは「Rondom Access Memory」の略称で、CPUが何らかの処理を行ったり、画面上に何かしたのデータを表示したりする時に使う作業用のメインメモリ(主記憶装置)です。RAMのデータは頻繁に書き換えられます。言い換えるなら、机の広さと言えます。メモリが多い＝（机が広い）と、一度に開けるアプリ(教科書)も多いという訳です。DRAM
DRAM(Dynamic RAM)はRAMの種類の一つです。構造が単純で、比較的安い価格で大容量な製品を製造できるため、パソコンのメインメモリなどに広く使われています。DRAMは内部のコンデンサとトランジスタを合わせた、記憶素子(集積回路の中の1ビットのデータを記憶する最小単位)に電荷が蓄えられた状態を「１」,蓄えられていない状態を「0」とし、データの読み取りを行っています。なお、電化は時間経過と共になくなってしまうので、データの消失を防ぐために、定期的な再書き込み(リフレッシュ)、を行わなければなりません。この様にメモリに電気が流れている間だけデータの記憶が行われるため、揮発性メモリと言えます。SRAM
SRAM（Static RAM）はDRAMと同じく揮発性の半導体メモリです。記憶素子には「フリップフロップ回路」と呼ばれる構造を採用しており、DRAMの様に定期的にリフレッシュを行う必要がありません。また、データの読み書きも高速で実行できたり、電気消費量を少なく抑えられたりとメリットの多いメモリです。ただし、SRAMと比較すると回路が複雑で、容量の集積か、高密度化が難しいため、容量あたりの単価が高いです。両者を比較したものをまとめると、
| 使用回路 | リフレッシュ | 速度 | 集積度 | 価格 | 用途 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DRAM | コンデンサ | 必要 | 低速 | 高い | 安い | 主記憶装置 |
| SRAM | フリップフロップ回路 | 不要 | 高速 | 低い | 高い | キャッシュメモリ |
ROM
不揮発性(ROM:Read Only Memory)：電源を切っても記憶を保持し続ける ROMは名前の通り、書き込み不可、読み出しのみ可能なメモリを指します。例えるなら、データを永続的に保存しておける本棚とか書斎みたいなものです。なので、デバイスの電源をオフにしてもデータが失われることはありません。スマホとかパソコンのOSデータ、WordやExcelのデータ、ソフトウェアは全てROMの中に保存されています。なので、ROM(本棚)からRAM（机）に持ってきて作業するイメージです。キャッシュメモリ
主記憶装置のアクセス速度は、CPUの処理速度に比べて、遅いため、CPUに待ち時間が発生します。そこで、小容量ですが、高速なキャッシュメモリをCPUと主記憶装置の間に配置します。主記憶装置から読み出したデータをキャッシュメモリに保持し、CPUが後で、同じデータを読み出す時には、高速なキャッシュメモリから読み出す事により、データ転送を高速に行うことができます。1次キャッシュと2次キャッシュ
キャッシュメモリは階層構造になっていて、1次、2次という様に複数のキャッシュメモリを併用して実装されていることがほとんどです。一般的にCPUに近い位置であるほど高速かつ、少量の物が使用されます。1次キャッシュは2次キャッシュよりもCPUの方が近い存在になります。なので、CPUがデータを読み出す時には、まず1次キャッシュにアクセスし、データがなければ、2次データにアクセスします。実行アクセス時間
実行アクセス時間とは、メインメモリ(主記憶)とキャッシュメモリ（キャッシュ）が両方搭載されているコンピューターで、CPUからメモリへの1回のアクセスにかかる平均時間のことを言います。また、アクセスするデータがキャッシュメモリに存在する確率をヒット率と言います。 ヒット率とキャッシュメモリのアクセス時間、主記憶装置のアクセス時間が分かれば、実行アクセス時間が求められます。 例 ・ヒット率 80% ・キャッシュメモリのアクセス時間 10ns ・主記憶装置のアクセス時間 60nsキャッシュメモリにデータが存在する確率は80%,主記憶装置に存在する確率は100%-80%=20%で20%。
そして次の公式に当てはめます。
キャッシュメモリのアクセス時間×ヒット率+(1-ヒット率)×主記憶装置のアクセス時間
10×0.8+60×0.2=20ナノ秒
記憶装置のアクセス時間
早い順
レジスタ->キャッシュメモリ->主記憶装置->ディスクキャッシュ->ハードディスク
メモリインタリーブ
メモリインタリーブは、主記憶装置を幾つかのアクセス単位に分割し、各アクセス単位をできるだけ並行動作させる事によって、実行アクセス時間を短縮し、高速化を図ることを言います。なので、パソコンにメモリを増設する時に、大容量のメモリを1枚増設するよりも、同容量2枚１組で装着した方が、メモリインターリブに対応している場合高速化を図ることができます。