[記事公開日]2014/12/14
[最終更新日]2016/11/26

基本情報技術者試験 3-5(記憶素子)

 

 

 

★この章は超大事!!!

 

半導体メモリとは?

 

揮発性である「RAM」と、不揮発性である「ROM」に大きく分かれます。

 

揮発性:電源を切ると保持していた情報は消えてしまう。

不揮発性:電源が落ちても情報は消えない。

 

それぞれの特徴を覚えましょう。

 

・・そもそもRAMとかROMってなに?

主記憶装置にある記憶素子のひとつです。物理的に、「この黒いチップがRAMでこの黒いチップがROM」と見分けることができます。一般的にはメモリという場合が多いです。メモリ(RAMやROM)は抜いたり差したり交換することもできます。電子的な板チョコと考えればよいでしょう。(よくないか・・笑)ちなみに、どちらも高速な機能をもっていますが、小さくて高価なものです。

 

RAM(Random Access Memory)
⇒読み書き可能。揮発性。

 

2種類ある。

・SRAM(Static RAM)・・・静的なRAM
リフレッシュ(データ保存のため定期的に電気を送る)が不要

速度:早い

価格:高い
フリップフリップ回路である

 

・DRAM(Dynamic RAM)・・・動的なRAM

リフレッシュが必要

速度:遅い

価格:SRAMと比べたら安い

コンデンサー回路

 

 

–次は、ROMの説明です。–

 

ROM(Read Only Memory)
⇒読み出し専用。不揮発性。

 

3種類覚えましょう。

 

マスクROM
⇒製品出荷時に書き込みをしているため、ユーザーがマスクROMに書き込みや消去することはできない。

 

EPROM (Erasable Programmable ROM)
⇒紫外線をあてることで全消去可能。

 

EEPROM (Electrically EPROM)
⇒強めの電圧を加えることより部分消去ができる。携帯電話のデータや、USBメモリの記録媒体はジャンル的にはEEPROMである。

 

 

●その他関連用語

 

フラッシュメモリ
⇒電圧により部分、または全消去ができる。パソコンの電源を切っても(電源を供給しなくても)データは消えないから、不揮発性。USBメモリはこれ。EEPROMが改良されたのが、フラッシュEEPROM=フラッシュメモリなのだ。

 

キャッシュメモリ  ★超大事
⇒主記憶へのアクセス速度と、プロセッサの処理速度の差を埋める。

 

CPU→キャシュメモリ→主記憶
(キャッシュメモリが間に入ることで高速化される!!)

 

正確にいいうと、

「CPU→1次キャッシュ→2次キャッシュ→主記憶」の順番。

 

ライトスルー方式 ★大事
⇒キャッシュと主記憶の両方を書き換える。
(速度は変わらない)

 

ライトバック方式 ★大事
⇒キャッシュだけ書き換え、主記憶への書き換えはあとで行う。

(速度が上がる!!)

 

●実行アクセス時間の求め方
CPUが主記憶にたどり着くまでに平均してどのくらいの時間がかかるか。普通は、CPUが主記憶まで、データを取に行く(アクセスする)が、キャッシュメモリが途中にあれば、そこからデータをもらう。主記憶には訪問しなくてよい。

CPU→キャッシュ:10ナノ秒

CPU→キャッシュ→主記憶:60ナノ秒

キャッシュメモリにデータがある確率(ヒット率)は80%である。

10ナノ秒×80%=8
60ナノ秒×20%=12
平均20ナノ秒

キャッシュを間に入れることで、アクセル時間を平均40ナノ秒短縮できる。

「ヒット率は何%か?」という問題もでます。考え方とか式が分かっていれば解けます。

 

 

ディスクキャッシュ
⇒主記憶と磁気ディスクの間に配置され、速度のギャップを補い、高速化させる。

 

記憶装置のアクセス速度順位
・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(磁気ディスク=補助記憶装置)

 

「高速な順番にしてください」という問題がでます。

 

<覚え方>

まず、レジスタとキャッシュは別格だと覚えてください。高速だけれども、高価なものだし、その分、大きさも小さいです。大きくするだけパソコンの値段が高くなるレベルです。

そして、レジスタとは「register=”登録”」という意味です。マイクロプロセッサ内にある記憶素子のひとつです。演算や何かを実行するときに一時的に情報を保持したりします。一番早いのはレジスタと覚える。(覚え方じゃないなこれ・・)

 

主記憶と補助記憶(磁気ディスク)は明らかに主記憶です。

 

ディスクキャッシュは?と聞かれたら、ディスクキャッシュはそもそも主記憶と補助記憶の間に置くものです。だから速度も中間です。(理屈は置いといて・・)

 

主記憶とキャッシュは?と聞かれたら、キャッシュとは”CPUと主記憶の間にあったら便利なもの”だということはさきほど述べました。つまり主記憶よりも早いから?と推測できます。

 

 

メモリインタリーブ ※地味にでる!!
CPU→主記憶へのアクセスの高速化を図る。
主記憶をいくつかの区画に分割して同時アクセスする。

 

 

以上です

 

 

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