【図解あり】主記憶装置と補助記憶装置の仕組みと種類について

computer-hddコンピュータの仕組み

コンピュータの五大要素には、記憶装置というデータや命令を保持するための部品が必要です。

五大要素について不安がある方は、こちらの記事をまずはご覧ください💪

【最新版】コンピュータの五大装置を分かりやすく解説します。
普段何気なく使っているスマホやパソコンの機能についてご存知ですか? コンピュータは、大きく分けて五つの機能を持っており、「五大装置」と呼ばれる機器で成り立っています。 そのコンピュータの五大装置について図解で解説しています!

その記憶装置について、図を交えて解説していきたいと思います。

メモリとは

まずは「メモリ」について理解しましょう。

メモリとは、コンピュータが処理を実行するために必要なデータや命令を記憶する装置です。

五大要素の「記憶装置」にあたります。

そしてこのメモリは、2つに分けられます。

  • 主記憶装置
  • 補助記憶装置

詳しく見ていきましょう!

主記憶装置の仕組みと種類について

データやプログラムコードを記憶しておくための装置です。

「メインメモリ」と呼ぶこともあります。

半導体集積回路からなる「半導体メモリ(ICメモリ)」が使われています。

半導体メモリの種類は以下の通りです。

  • RAM
    • DRAM
    • SRAM
    • キャッシュメモリ
  • ROM
    • EPROM
    • EEPROM
    • マスクROM

急に英語の羅列が……と難しく考える必要はありません。

それぞれの略称を知れば、簡単に理解できますよ!

RAMとROMの違い

まずはRAMとROMの違いを見ていきます。

RAM(Random Access Memory)は、電源を切ると記憶内容が失われる「揮発性」メモリです。

ROM(Read Only Memory)は、電源を切っても記憶内容が消えない「不揮発性」メモリです。

RAMの詳細

文字通り、ランダムにアクセス可能なメモリですので、データの読み込みと書き込みが可能です。

RAMは、主記憶装置やキャッシュメモリに使われています。

比較内容SRAM(Static RAM)DRAM(Dynamic RAM)
記憶容量小さい大きい
処理速度速い遅い
コスト高い低い
消費電力少ない多い
用途キャッシュメモリ主記憶装置

ROMの詳細

「Read Only Memory」なので読み込みだけかと思われがちですが、書き込みも可能です。

読み書きの方法によって種類が異なります。

種類特徴
マスクROM製造時にデータを書き込み、その後改変できないROM。
EPROM消去・書き込みが可能。紫外線を使ってデータを消去する。書き込む際は専用装置が必要。
EEPROM消去・書き込みが可能。電気を使って消去・書き込みを行う。USBメモリやSDメモリでも使用されている。

現在、一般的に使われているのは「EEPROM」です。

キャッシュメモリとは

RAMとROMの別枠で少し補足します。

キャッシュメモリとは、CPUと主記憶装置のアクセス速度の違いを吸収し、処理を高速化するためのメモリのことです。

一度主記憶装置から取り出したデータをキャッシュメモリに保持しておきます。

そして次に同じデータへアクセスする際は、主記憶装置まで行かず、キャッシュメモリから読み込みます。

そうすることで、速度差をなくし、処理効率を下げないようにしています。

キャッシュメモリの仕組み

CPUに近い方から「一次キャッシュメモリ」「二次キャッシュメモリ」と呼び、CPUに近いキャッシュメモリの方が高速で小容量です。

ここまでのおさらい

メモリには主記憶装置と補助記憶装置があります。

主記憶装置は、RAMとROMに分けられ、それぞれに特徴があります。

補助記憶装置の仕組みと種類について

自分で作成したファイルなどを保存しておくための装置です。

「記憶媒体」と呼ぶこともあります。

記憶容量も大きく、電源を切ってもデータは保持されるため、幅広く利用されています。

補助記憶装置の種類は以下の通りです。

  • 磁気ディスク
    • ハードディスク
    • フロッピーディスク
  • 光ディスク
    • CD
    • DVD
    • Blu-ray
  • フラッシュメモリ
    • USBメモリ
    • SDカード
    • SSD

補助記憶装置は、聞き馴染みがある言葉が多いと思います。

一つ一つ見ていきましょう!

磁気ディスクの概要と種類

磁気ディスクとは、磁気を利用して読み書きを行う記憶媒体のことです。

磁石を近づけるとデータ破損に繋がるので注意しましょう。

ハードディスク(HDD)の詳細

ハードディスクは、コンピュータの補助記憶装置として多く利用されています。

その中身は、「磁性体」という磁気を帯びやすい物質を塗った円盤にデータを書き込みます。

記憶容量は数十GB(ギガバイト)〜数TB(テラバイト)もあります。

メリットデメリット
容量が大きい上、安価物理的損傷を引き起こしやすく、処理速度が遅い

フロッピーディスクの詳細

現在ではほとんど使われなくなった記憶装置です。

小型の磁気ディスクで、要領は720KB(キロバイト)と1.44MB(メガバイト)があります。

光ディスクの概要と種類

光ディスクは、レーザー光線を使ってデータの読み書きを行います。

  • CD(Compact Disc)
    • 読み込み専用のROM
    • 一度だけデータの書き込みが可能なCD-Rと、読み書き可能なCD-RWがある
  • DVD(Digital Versatile Disc)
    • CDの後継となる記憶媒体
    • CDと同様に、DVD-RとDVD-RWがある
  • Blu-ray
    • SONYとPanasonicが共同で開発した光ディスク
    • CDなどと比べ容量が大きいため、画質の良い映像を保存する媒体として普及した

フラッシュメモリの概要と種類

データの書き換えが可能で、電源を切っても記憶内容が消えない(不揮発性)メモリです。

フラッシュメモリには、以下のような種類があります。

  • USBメモリ
    • USBコネクタとメモリが一体化したフラッシュメモリ
    • PCに直接接続することが可能で、持ち運びも便利
  • SDカード
    • デジタルカメラ、スマートフォンなど家電製品で広く利用されているフラッシュメモリ
    • SSD(Solid State Drive)

SSDの詳細

ハードディスクに取って代わる補助記憶装置です。

ハードディスクに比べて、処理速度が高速で衝撃に強いことが特徴です。

しかし機能的メリットが多い反面、高価なのがネックです。

メリットデメリット
処理が高速で、衝撃に強い高価

ここまでのまとめ

補助記憶装置は、磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリに大きく分けられます。

補助記憶装置が一般的に聞き馴染みがある効きが多いです。

記憶階層

記憶装置には「記憶階層」という考え方があります。

これまでの話を振り返りつつ、さいごに図で整理してみましょう。

メモリの記憶階層

上から順に「キャッシュメモリ」「主記憶装置」「補助記憶装置」と並んでいます。

上にあるキャッシュメモリほど、CPUとの位置関係が近いです。

そして、小容量・高速・高価になります。

逆に補助記憶装置であるUSBメモリやHDDなどは、大容量・低速・安価になります。

ここまで理解できていればOKです!👍

まとめ

メモリには、主記憶装置・補助記憶装置と分けられることがわかりました。

主記憶装置、補助記憶装置の役割は理解できたでしょうか。

コンピュータの基礎についてまとめている記事があるので、是非こちらもご覧ください!

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長文お疲れ様でした!

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