パソコン用RAMの技術の進歩の話

こんにちわ。

パソコン用のRAMがどのように技術的な進歩をしてきたかを振り返ってみたいと思います。

RAMですが、RandomAccessMemoryの略です。

一般的には一度書き込んだらデータの消えないROM(ReadOnlyMemory)に対してRAMと言っていますが、名称の本来の意味合いは格納されたデータに任意の順序でアクセスできる(ランダムアクセス)メモリといったものです。

パソコン用のメモリーROMとRAM、SRAMとDRAMの話
こんにちわ。 今回は、パソコン用のメモリーの話をします。 メモリーはコンピュータの主記憶装置に使われます。 ...

RAMの主な種類には、SRAMとDRAMがあります。

パソコン用のRAMとしてはDRAMが進化してきましたので、ここからはDRAMの話がメインになります。

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初期のDRAM

DRAMとはDynamicRAMの略です。

コンピュータなどに使用される半導体メモリの1種でリフレッシュと呼ばれる記憶保持動作が必要なダイナミックメモリによるRAMです。

コンピュータの主記憶装置やデジタル・テレビやデジタル・カメラなど多くの情報機器の記憶装置で一般的に用いられています。

DRAMは、キャパシタとよばれるコンデンサに電荷を蓄えることにより情報を記憶する仕組みで、蓄えられた電荷は一定時間で失われるため、再読み込み/再書き込みが必要となるらしいです。

1970年代から1980年代の初期のDRAMは、広範に採用された動作規格などが存在していませんでした。

当時のDRAMの形状は様々で、メモリモジュール形状での実装は少数派、多くはゲジゲジの形(DIP)を8個や16個など個別にDIPソケットへ挿入実装していました。

しかし、DRAMの基本的な回路構成と、微小なキャパシタに記憶して繰り返しリフレッシュ動作を行う、という動作原理は、今でもDRAMの基本技術として受け継がれています。

その後、高速ページモード付きDRAMや、スタティックカラムモードDRAMなどが出てきました。

EDO DRAM

従来のDRAMでは、データ読み出し時にデータ出力信号が安定出力されるまでは、次のカラムアドレスを与えることが出来ませんでした。

しかし、EDO DRAMの開発によってデータ出力のタイミングと次のカラムアドレスの受付タイミングとをオーバーラップさせることができるようになりました。

Pentiumなどの66MHzのCPUではウェイト数を従来の2クロックからEDOの1クロックへと高速化することができるようになりました。

SDRAM

SDRAM(Synchronous DRAM)は、外部クロックに同期してカラムの読み出し動作を行うDRAMです。

外部クロックに同期することで、DRAM素子内部でパイプライン動作を行い、外部のバスクロックに同期してバースト転送することにより、0ウェイトでの出力アクセスを可能となりました。

Pentium IIやAMD製CPUのK6-2に合わせてPC100 SDRAMと呼ばれる規格の製品が出荷されるようになり、2000年になるとIntel製のPentium III用新チップセット出荷に合わせてPC133 SDRAMが本格的に使用されるようになりました。

この時から、パーソナルコンピュータでの使用では多くが後述のDIMMでの実装となっていきました。

DDR

DDRはDDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)のことを言います。

内部のメモリセルアレイの読み出し時には2ビットや4ビット、8ビット分のセルを一度にアクセスし、データバスへの出力には読み出した信号線を切り替えて直列並列変換を行っていいます。

また、書き込み時にはこの逆の処理を行っています。

パーソナルコンピュータでの使用ではほとんど全てがDIMMでの実装となっています。

SDRAMでの外部同期クロックの立ち上がりと立ち下り時にデータ入出力を確定するので従来のSDRAMに比べて2倍のデータ転送速度となります。

更に外部同期クロックを2倍にし、SDRAMに比べて4倍のデータ転送速度のものを「DDR2」と言います。

また、外部同期クロックを4倍にし、SDRAMに比べて8倍のデータ転送速度のものを「DDR3」と言います。

そしてDDR3の2倍のデータ転送速度のものを「DDR4」と言います。

SIMMとDIMMそしてSO DIMMへ

(出典:ウィキメディア・コモンズ photo by TOR / CC by-sa 3.0)

RAMの種類。上からDIP、SIPP、SIMM 30ピン、SIMM 72ピン、DIMM (SDRAM)、DIMM(DDR-SDRAM)

元々、メモリの形状はDIPと呼ばれるゲジゲジのようなICの形をしていました。

しかし、この形状では基板上の面積を多くとるため、メモリの形状は薄くて小さい形状に変わっていきます。

80286ベースのコンピュータの頃には、扱えるメモリ容量が大きくなり当初は、非標準のSIPP (single in-line pin package) メモリモジュールを使うものが出てきました。

しかし、SIPP の 30本のピンが挿入時に折れたり壊れたりすることが多かったので、SIMMへの置き換えが急速に進みます。

SIMM

SIMM(Single In-line Memory Module )とは、パーソナルコンピュータで RAM として使われるメモリモジュールの一種です。

初期の SIMM は、30ピンの 8bit データ(パリティ付きでは 9bit)でした。

80486 のようなプロセッサでは 32bit データバスのため、4枚セットでインストールする必要がありましたが、二世代目の SIMMになると、72ピンの 32bit データ(パリティ付きでは 36bit)となりました。

1990年代の前半頃に 30ピン SIMM から 72ピン SIMM へと移行しています。

SIMM代表劇なメモリサイズ

30ピン SIMM

256KB, 1MB, 4MB, 16MB

72ピン SIMM

1MB, 2MB, 4MB, 8MB, 16MB, 32MB, 64MB, 128MB

DIMM

DIMM(Dual Inline Memory Module)は、複数のDRAMチップをプリント基板上に搭載したメモリモジュールで、そのピン配置や電気的特性を規定したDIMM規格のことを指します。

SIMMでは表裏の対向する2つの端子に同一の信号が出ているのに対して、DIMMでは異なる信号が出ていることからDIMMと呼ばれています。

DIMM規格はJEDECで標準化が行われており、基本的にDIMMインタフェースはアドレス、データ、制御信号からなっている。

一般的にPC用は64bitデータのDIMMが使用されます。

また、DIMMの一種でSO-DIMMというのがあります。

SO-DIMM (small outline dual in-line memory module)はDIMMに対してより小さなサイズでモジュールを提供するための規格です。

SO-DIMMは主にノートパソコンや省スペースパソコンで使用されます。

SO-DIMMには72ピン、100ピン、144ピン、200ピン、204ピン、または260ピンのモジュールが用意されています。

最後までおつきあい、ありがとうございました。

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