【メモリ】種類と特徴、構成と記憶階層など

IPA試験対策

2019.02.09

メモリ（種類と特徴、構成と記憶階層など）について解説します。

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目次

【メモリの種類と特徴】
【メモリシステムの構成と記憶階層】キャッシュ、主記憶、補助記憶
【メモリの容量と性能】
【記録媒体の種類と特徴】
【高速化手法】メモリインタリーブ、キャッシュメモリ
【誤り訂正】

【メモリの種類と特徴】

種別	概要
揮発性メモリ	電源を切ると記憶情報が失われてしまうメモリです。DRAM、SRAM、EPROMなどの種類があります。
不揮発性メモリ	電源を切っても記憶情報が保持されるメモリです。
DRAM	●コンピュータの主記憶に使用される揮発性メモリです（Dynamic RAMの略）。
SRAM	●DRAMよりも高速に動作し、キャッシュメモリに使用される揮発性メモリです（Static RAMの略）。メモリセルはフリップフロップで構成されています。フリップフロップ回路は、2つの安定状態をもつことで1ビットの状態を表現することが可能な順序回路で、キャッシュメモリを構成するSRAMの記憶セルに使用されています。
フラッシュメモリ	■外部記憶装置に使用される不揮発性メモリです。「書き換え可能」「電気的に消去・書込みが可能」という特徴もあり、USBメモリやSDカードなどに広く普及しています。
マスクROM	記憶されている情報を書き換えできない、読み出し専用の不揮発性のメモリです。システムのファームウェアなど、機器に重大な影響を及ぼす可能性のあるデータを保存する場合に、書き換えられる恐れの無いマスクROMが用いられます。
FRAM	強誘電体のヒステリシス（履歴効果）に因る正負の残留分極（自発分極）をデジタルデータの1と0に対応させた不揮発性メモリです（強誘電体メモリ：Ferroelectric Random Access Memoryの略）。強誘電体膜の分極反転時間は1ns以下でDRAM並みの高速動作が期待されています。
SDカード	携帯電話やスマートフォン、ディジタルカメラやゲーム機などの記憶装置として利用されるメモリカードの規格の1つです。
PRAM	相変化メモリ(PCM:Phase Change Memory)は、カルコゲナイド系合金の結晶状態と非結晶状態(アモルファス状態)における電気抵抗の差を利用した不揮発性メモリです。2つの状態は電気的に移行可能なので内容の書き換え可能です。DRAMに近い記憶密度を実現可能であり、DVD-RAMの基本材料としても用いられています。

SDカードの種類

規格	SD	SDHC	SDXC
ファイルシステム	FAT16	FAT32	exFAT
最大容量	2GB	32GB	2TB
著作権保護	CPRM	CPRM	CPXM
カードサイズ	3種類（標準、mini、micro）	3種類（標準、mini、micro）	2種類（標準、micro）

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【メモリシステムの構成と記憶階層】キャッシュ、主記憶、補助記憶

用語	概要
ダイレクトマッピング方式	主記憶のアドレスからキャッシュメモリのアドレスが一意に定まる方式。主記憶上のブロック番号にハッシュ演算を行い、一意のキャッシュメモリのブロック番号が算出される。
フルアソシアティブ方式	主記憶のブロックがキャッシュメモリ上のどのブロックにも関連つけられる方式。ダイレクトマッピングより柔軟な反面、ブロックの関連付けをすべて記憶しておくため、検索に時間がかかる。
セットアソシアティブ方式	キャッシュを連続したブロックごとにまとめ、そのブロック内ならどこでも格納ができる方式。ダイレクトマッピングとフルアソシアティブの中間に位置する仕組み。
ライトスルー方式	キャッシュメモリと主記憶の同期をとるための書き込み方式。CPUから書込み命令が出たときにキャッシュメモリと同時に主記憶にも書き込む。

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【メモリの容量と性能】

【記録媒体の種類と特徴】

【高速化手法】メモリインタリーブ、キャッシュメモリ

種別	概要
メモリインタリーブ	物理上1つである主記憶領域を、論理的な複数の領域(バンク)に分けて並列アクセス（各グループに交互にアクセス）することで見かけ上のアクセス時間を短縮する手法。
ディスクキャッシュ	CPUと磁気ディスク装置との聞に半導体メモリによるデータバッファを設けて、磁気ディスクアクセスを高速化します。
キャッシュメモリ	主記憶のデータの一部をキャッシュメモリにコピーし、 CPUと主記憶とのアクセス速度のギャップを埋めてメモリアクセスを高速化します。

【誤り訂正】

種別	概要
ハミング符号	情報ビットに検査ビットを付加することで2ビットまでの誤りを検出し、1ビットの誤りを訂正する。ECCメモリ(Error Check and Correct memory)やRAID2の誤り訂正符号として使用される。
水平パリティチェック	データの水平方向を対象としてパリティビットを付加する方式。水平パリティだけでは1ビットの誤り検出のみが可能。
垂直水平パリティチェック	垂直方向と組み合わせた誤り訂正技術。1ビットの誤りを訂正可能。
チェックサム	Check SUM(合計検査)。データの合計値を検査用に付加し、誤りが発生しているかを受信側で検査する。
チェックディジット	check digit(検査数字)。元の符号から規則によって算出された数字を元の符号に付加することで、符号の入力誤りなどを検出する。レジットカードなどのカード番号やバーコードに組み込まれている。

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