半導体メモリのRAMについて

質問

ソフトウェア、ハードウェア関係が苦手です。以下の事柄はどういうことでしょうか、なかなかイメージ出来ません。

何かに例えたり、もう少し易しく御説明いただけないでしょうか、宜しくお願い致します。

1、SDRAMとは、DRAMの一種で、外部バスインターフェースが一定周期のクロック信号に同期して動作するように改良されている。

2、DDR SDRAMとは、SDRAMの一種であり、クロック信号の立ち上がり時と立ち下り時の双方時に同期作動することで、SDRAMの2倍の速度を実現している。

回答No.1

ShirokumaX · ベストアンサー

はじめまして。

　まず、RAMというのは何かはご存じですか？
　RANDOM ACCESS MEMORYの頭文字を取ったもので、記憶している情報のどの部分でもすぐにアクセスできるタイプの記憶媒体です。たとえていうなら、巻物は頭からずーっと見ていかないと必要な情報にたどり着けませんが、本は任意のページをすぐ開けますね。そういうものだと思って下さい。
　そしてDRAMの「D」というのは「DYNAMIC」の略です。「動的」という意味ですね。これは、記憶装置の中でも、一定の間隔ごとに同じ情報を書き込んでやらないと情報が消えてしまう記憶装置のことをいいます。「一定の間隔」というとずいぶん時間が経ってるようですが、実際には1秒間に何十万回とかいうようなレベルで書き直しをやっています。DRAMの対立概念がSRAMです。「STATIC」（静的）ですね。これは、1回書き込んでやれば、永遠とは言いませんがまあ人間が「蓄えておく」というレベルで使えるくらい、長期間情報が保持されます。SDカードなんかがこれにあたります。
　コンピュータというのは、頭脳であるCPUからすべて、電気を流して、止めて、流して、止めて、という繰り返しに沿って動いています。1回電気を流すと、コンピュータの中ではひとつの命令なりデータなりが動きます。最近のCPUですと、1秒間に数十億回、この流して止めてを繰り返しています。CPUの性能を見ますと「クロック●GHz」とか書いてありますが、これのことです。
　で、コンピュータにはRAMが載せられていて、その中にプログラムやデータを置いて処理しているのはお分かりかと思います。昔々のその昔ですが、CPUとRAMというのは、全く別のクロックで動いていました。ですので、CPUがRAMにアクセスしたい時には、仲介役をしているLSIにお願いして、RAMにその旨を伝え、RAMはまた仲介役のLSIに頼んで、CPUのタイミングが来たらこのデータやプログラムを渡しておいてね、という形でやりとりをしていました。ここにタイムロスが生じて、コンピュータ自体の性能の足を引っ張っていました。
　SDRAMというのは、このタイムロスをなんとかするべく開発されたもので、CPUがCPUの外にあるものと情報をやりとりするための通り道（これが外部バスです）のクロックと完全に同期して動くようにしたものです。従って、CPUからの呼び出しがかかったときには即時に反応でき、すぐに必要な情報を渡せます。登場したときにはこれは画期的な技術でした。
　DDR SDRAMというのはそれをさらに推し進めたものです。クロックというのは電気を流して止めてですから、一定周期で高さも一定した波にたとえられると思います。SDRAMが波が上がり始めるタイミングで同期していたのに対し、DDRは下がり始めるタイミングでも同期するようにした、簡単に言えばそう言うことです。同期するタイミングが倍に増えますので、その分高速化が図れるようになりました。
　その後DDR2、DDR3と後継規格が出ていますが、上記のことがわかっていればWikipedia見れば大体理解できると思います。

お礼

早速の御回答且つ、わかりやすく説明していただき、ありがとうございます。理解しました。これからも勉強していこうと思いますので宜しくお願い致します。

回答No.2

kimamaoyaji

こんにちはメモリ（RAM)には基本構造として２種類ありますSRAMとDRAMです。
SRAMはStatic Random Access Memoryで半導体ロジックのフリップフロップ回路で構成されていて、電源を切らないかぎりデーターは保持され、ロジック回路で構成されているため動作速度は高速です、一般的にはCPU内のキャッシュメモリに使用されます、全て半導体のため大容量化は困難で大容量化すると価格が上がります。
通常メモリとして販売されているのはDRAM（Dynamic Random Access Memory）でマトリックスに並んだコンデンサーに電荷をチャージすることで記憶する装置ですが弱点として一定期間を過ぎると放電して記憶が消えてしまうということです、その為、常に書き換えているか、再チャージ（充電されているコンデンサーだけ追加充電する）する、リフレッシュタイムが必要でスリープモードでは、これは通常64ms間隔（秒間約２０回）でリフレッシュしています（CMOS　LSIは動作速度の２乗係数で電力が増えるので動作サイクルが落ちると消費電力が激減できるためです）、またチャージ時間と言うものがあるためそのままでは高速化が難しいデバイスです。
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) は同期させることで、書き込み速度を適切に管理し高速化に寄与しています、DDR SDRAM (Double-Data-Rate SDRAM)は今までの立ち上がりクロックだけでなく立ち下がりクロックでも動作するようにして倍の速度を得ています（バスクロックは変わらないので）
立ち下がりをパイプライン化して、2ワードのプリの追加フェッチ機能SDRAMのチップが前の命令の処理を完了する前に新たな命令を受け付けられると考えた方が簡単だと思います（実際はもっと複雑ですが）。
DDR2 SDRAM (Double-Data-Rate2 Synchronous Dynamic Random Access Memory) は、4ワードのプリフェッチ機能（CPUがデータを必要とする前にメモリから先読みして取り出す機能）が追加されたもので倍速で動作する。
DDR3 SDRAM (Double-Data-Rate3 Synchronous Dynamic Random Access Memory) は
8ワードのプリフェッチ機能（ CPUがデータを必要とする前にメモリから先読みして取り出す機能）4倍速
DDR4 SDRAM (Double-Data-Rate4 Synchronous Dynamic Random Access Memory)は
8ワードのプリフェッチ機能（ CPUがデータを必要とする前にメモリから先読みして取り出す機能）にバンクグループ機能を追加（２バンク）する事で8倍速
とSDRAMに追加機能で高速化しています。
　またSDRAMはその構造上コンデンサーマトリックスの管理で
　RAS (Row Address Strobe)=RASリードサイクル時間で、オープン状態のロウへの連続な読み出し操作の間の時間。
　CAS (Column Address Strobe)＝CASレイテンシで、カラムアドレスを供給してから対応するデータが得られるまでの時間
　CL=CASレイテンシのクロックサイクル数と言う条件が存在します。
またおおくのコマンドモードを利用していて、シーケンシャル型のバーストモード、インターリーブ型のバーストモード、ライトバーストモード、そしてバースト長の指定、オートリフレッシュ、省電力モードがありまたこれらの組み合わせ等があるので非常に複雑なので説明するとかえって混乱すると思います。

お礼

早速の御回答且つ、わかりやすく説明していただき、ありがとうございます。これからも勉強していこうと思います。どうぞ宜しくお願い致します。