メモリとは?増設する時に知っておきたい規格や種類、相性

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メモリのひとつのRAM

「パソコン買うなら、とりあえず8GBはメモリが必要だよね」「パソコンが重くなってきたから、メモリを増設したい」

こんな会話の中で、そもそもメモリってなんだろうと思ったことはありませんか?

なんとなくは理解しているけど、RAMとかROMとか言われてもよくわからない。

メモリ増設をしたいけど、どれが自分のパソコンに合うか規格の見方がわからない。そんなお悩みも聞こえてきます。

この記事では、メモリとはどのようなものか。原理・仕組み、規格や相性について徹底解説いたします!

1. メモリとは

メモリはMemory「記憶」を語源とするように、コンピュータでプログラムやデータを記憶・保持するための装置を指します。

USBやHDD、古くはフロッピーディスクなども記憶装置ですが、「メモリ」と呼んだ時は半導体でできたメモリモジュール(メモリIC)を指すことがほとんどです。

半導体を使うことで集積化に成功し、現在の小径薄型&ハイスペックなデジタルデバイスが実現されるようになりました。

また、前者を補助記憶装置と呼ぶことに対し、メモリは主記憶装置(メインメモリ)と呼ばれています。

メインメモリはパソコンのスペックに大きな影響を及ぼします。

と言うのも、「記憶」と聞くと「ただデータを保存する」だけと思われがちですが、実際はコンピュータを使う時、作業に必要な情報を読み込むと同時に、それらを記録・保持する、という役割もあります。

冒頭で「メモリの容量は8GB欲しい」と言った例を取り上げましたが、メモリが小さいとこの読み込んだり記録したりといった一連の動作が遅くなってしまいます。

処理に十分なスペックを持たないためです。

この状態になるとパソコンはHDDやSSDなどといった補助記憶装置にデータを一時保持するため、さらに動作が遅くなってしまいます。

速度低下のみならず、ファイルが開かなかったりパソコンがフリーズしてしまったりといった現象もメモリ不足が大きな要因となりますね。

逆にメモリが大きいと、読み込み・記録の動作が速く、かつあらゆるアプリケーションを一度に動作しても素早い処理が可能です。

パソコンの性能は(メイン)メモリで決まる」とよく言われるのは、こういった役割によるものとなります。

なお、USBやHDDなどの補助記憶装置は、電源の有無にかかわらずデータは保存されたままとなりますね。

こういった性質の記憶装置を不揮発性メモリと呼びます。

一方でメインメモリは電源供給がストップするとデータは消えてしまいます。

こういった記憶装置を揮発性メモリと呼びます。

パソコンが重くなったら一度再起動を行うでしょう。

これはメインメモリ内のデータを一度リセットして初期化し、十分な容量を確保するために行われます。

2. メモリの原理と仕組み

メモリは搭載する半導体素子や回路によって細かな仕組みは異なりますが、大まかには複数の記憶素子が配置されたデバイスをイメージしてください。

このメモリの中の記憶素子は「記憶領域」とも呼ばれ、データの格納庫のような役割を果たします。

CPUは欲しいデータが格納されている記憶素子を指定して読み込んだり書き込んだりしますが、指定のためには信号で該当の記憶素子のアドレス情報(行・列の位置情報。

番地とも呼ぶが、それぞれの記憶素子の任意の場所を数値化したもの)を送り込みます。

この信号をキャッチした指定の記憶素子に対して「0」または「1」で読み書きを行い、動作を実行させるという原理です。

記憶素子が多いほどメモリ容量は大きくなります。

この時、データを読み込むための信号を「読み込み許可信号(Read Enable)」、書き込むための信号を「書き込み許可信号(Write Enable)」と呼びます。

このメモリは、言ってみればCPUと補助記憶装置の仲介人です。

前述の通り補助記憶装置は不揮発性メモリであるためなくてはならない存在です。

メインメモリだけでは一生電源を供給し続けなくてはなりません。

しかしながらCPUは高速処理が自慢ですが、補助記憶装置はその速度に追いつくことができません。

補助記憶装置の処理を待ちながらでは効率が悪くなります。

そこで、補助記憶装置よりも高速なメモリを仲介役にはさみます。

一度ハードディスク上の全てのデータをメモリに取り込み、それをCPUが処理して再度メモリへ格納する仕組みになっており、これによって補助記憶装置とのデータとのやり取りなしに高速なCPU=メモリ間だけでデータ処理を行うことができます。

結果として、スピーディーな動作が可能になっている、というわけです。

なお、この一連の動作は半導体素子によって電気的に行われているため、電源を切ると内部データが失われてしまうため、揮発性メモリとなります。

種類によって異なる仕組みについては、次項の「メモリの種類」で解説いたします。

3. メモリの種類

メモリの代表格はRAMです。さらにこのRAMはDRAMとSRAMに分類することができます。

それぞれを解説いたします。

① RAM(ラム)とは

Random Access Memoryの頭文字をとった用語で、メインメモリと言えばこれを指します。

「ランダム」の名づけの通り、任意の位置のデータの読み出し・書き込みができるメモリで、今でこそ普通の機能ですが、かつてはカセットテープやビデオテープなど最初から順番にしかデータを読み込めないシーケンシャルアクセスメモリとの対比として生まれた用語です。

現在RAMは半導体製品であることがほとんどで、電源が切れればデータも消える揮発性メモリとなります。

こういった性質から、RAMのデータは頻繁に書き換えられることが前提です。

現在パソコンやスマートフォンなどのスペックで「4GB」「8GB」などと表示されているメモリはRAMの大きさを指します。

② DRAM(ドラム)とは

Dynamic Random Access Memoryの頭文字をとった用語で、コンデンサを利用したメモリを指します。

メモリ内に無数のコンデンサを持ち、このコンデンサに電荷が蓄えられているかどうかで「0」または「1」の信号を区別します。

コンデンサはずっと電荷を蓄えているわけではなく、何もしなければ放電されてしまい、電荷は失われていきます。

そこで定期的(1秒間に数回程度)にデータを読み出し、再度書き込みする作業が求められます。

この作業を「リフレッシュ(更新)」と呼び、リフレッシュを「常に行うために動き続ける」性質からダイナミック(動的)と名づけられました。

DRAMは構造がシンプルなため大容量メモリに向いています。また、大量生産が可能なため比較的安価となります。

一方で速度は後述するSRAMに比べると遅く、リフレッシュのために常に電力消費が行われるという欠点もありますが、メインメモリに広く用いられています。

③ SRAM(スラム)とは

Static Random Access Memoryの頭文字をとった用語で、記憶素子にフリップフロップ回路を用いています。

フリップフロップとは順序回路に当たり、日本語で言うシーソーの「パッタンパッタン」に相当する英語に由来します。

フリップフロップから出力された信号はフリップフロップの入力側にフィードバックされるという特性を持ち、そのためDRAMのように何かしなくても電源を供給し続ければデータを保持することが可能です。

そのためスタティック(静的)の単語が頭に入ります。

リフレッシュがいらず、非常に高速に読み書きができます。

また、電力消費も少なく済みます。

一方で回路が複雑となるため製造にはコストがかかります。

また、集積化が難しく、DRAMのような高密度にならないことから大容量メモリにはあまり向きません。

④ ROM(ロムとは)

Read Only Memoryの頭文字をとった用語で、これまでご紹介してきたメインメモリではなく、不揮発性の補助記憶装置となります。

ただ、RAMとの対比でしばしば語られるため、ここで簡単に解説いたします。

「リードオンリー」の名前の通り、読み出し専用のメモリ となります。

不揮発性という性質上、主にコンピュータの基本プログラムを記憶させる用途に用いられてきました。

さらに細かくマスクROMなどに分類することができます。

マスクROMは配線の構造によって記憶内容が設定される類の補助記憶装置ですが、製造の段階でその内容が書き込まれ、以後プログラムが書き換えられることはありません。

この特性は一度プログラムすれば量産が安易であることに繋がり、安価にラインナップされることが可能です。

書き換え不要のゲームソフトなどで用いられてきました。

4. メモリの規格

メモリは多くのモジュールと同様に、規格で標準化されています。

その中でいくつかの種類があるのですが、「DDR SDRAM」と呼ばれる規格が私たちに最も身近なメモリとなり、ほとんどのパソコンはこちらから選ぶこととなります。

2000年代から広く用いられるようになりました。

とは言えDDR(SRAMは省略して称することが一般的)も世代があります。

当然ながら世代が進むごとにスペックアップしていき、容量は大きく、また同じ容量であったとしても優れた速度性能を持つようになっています。

また、世代によってピンの数や切りかけ部分も異なります。

そのためメモリは世代間の互換性が低く、ご自身がお使いのマザーボードと合致したものでなくては実装できなかったり、うまく動作しなかったりします。

そのため規格を知ることはメモリ選びに大変重要です。

とは言え主流はDDR4、次いで前世代にあたるDDR3の二つとなります。

そう頻繁に世代交代するものでもないため、現在はこの二つを抑えておけば問題ないでしょう。

それぞれをご紹介いたします。

① DDR規格とは

DDRは大まかにはDDR SDRAM 、DDR2 SDRAM 、DDR3 SDRAM、DDR4 SDRAMの四世代に分類することができます。

DDRとはDouble Data Rateの略で、データの読み書きを同時に行う機構を指してこう呼びます。

この機構を持ったメモリの規格となりますが、DRAMチップは誕生当初、SDRAM規格が一般的でした。

これはSynchronous DRAMの略で、同位相DRAMという意味です。

SDRAMは既存のDRAMよりも高効率化されましたが、読み込み・書き込みは一つずつデータ転送されていました。

これを同時転送できるDDRが後継機として誕生し、二倍の速度を実現することとなります。

とは言えSDRAMを利用したものに変わりはないため、以降「DDR SDRAM」規格として浸透していくこととなります。

そのセカンドモデルがDDR2でさらに動作性能は二倍に、サードモデルがDDR3、現在主流のフォースモデルがDDR4と続きます。

② 規格の確認方法

「DDR4」は第四世代のDDR規格、ということはおわかりいただけたでしょう。

でも、メモリはその後にも数字が続きますね。それぞれの見方・確認方法を解説いたします。

まず、DDR4の後の4桁の数字。これは速度を表し、数字が大きければ大きいほど優れた速度性能と言うことになります。

この規格+4桁の数字をメモリチップ規格と呼ぶことがあります。

そのあとのPC~はメモリモジュール規格で、モジュールとしての速度を表していますが、メモリチップ規格と対応しているので、どちらか一方がわかればそのメモリの速度がわかる、ということになります。

その後の「メモリクロック」はクロック周波数を指し、クロックが高いほど一度に送れるデータ量が大きいことを意味します。

その後のバスクロックはメモリとCPUを接続するバス部分の動作周波数で、CPUとのデータをやり取りする速度です。

とは言えクロック数が高いからと言って、その効果を劇的に体感できるわけではありません。

基本的にはメモリチップ規格で速度を確認しておけば問題ないでしょう。

なお、メモリ製品にはメーカー名、メモリ規格、動作電圧などが表記されたシール形状のものが貼ってあることがほとんどです。

③ DDR4とDDR3

DDR4とDDR3の仕様をご紹介いたします。

DDR4

チップ規格 モジュール規格 メモリクロック バスクロック 転送速度
DDR4-1600 PC4-12800 100 800 12.8GB/秒
DDR4-1866 PC4-14900 116 933 14.9GB/秒
DDR4-2133 PC4-17000 133 1066 17.0GB/秒
DDR4-2400 PC4-19200 150 1200 19.2GB/秒
DDR4-2666 PC4-21333 166 1333 21.3GB/秒
DDR4-2800 PC4-22400 175 1400 22.4GB/秒
DDR4-2933 PC4-23466 183 1466 23.4GB/秒
DDR4-3000 PC4-24000 188 1500 24.0GB/秒
DDR4-3200 PC4-25600 200 1600 25.6GB/秒
DDR4-3400 PC4-27200 213 1700 27.2GB/秒
DDR4-3600 PC4-28800 226 1800 28.8GB/秒
DDR4-4000 PC4-32000 250 2000 32.0GB/秒
DDR4-4266 PC4-34100 266 2133 34.1GB/秒

よく普及しているのはDDR4-2133、DDR4-2400、DDR4-2666の三つです。

DDR3

チップ規格 モジュール規格 メモリクロック バスクロック 転送速度
DDR3-800  PC3-6400 100 400 6.4GB/秒
DDR3-1066  PC3-8500 133 533 8.533GB/秒
DDR3-1333  PC3-10600 166 667 10.667GB/秒
DDR3-1600  PC3-12800 200 800 12.8GB/秒
DDR3-1866  PC3-14900 233 933 14.933GB/秒
DDR3-2133  PC3-17000 266 1066 17.067GB/秒
DDR3-2400  PC3-19200 300 1200 19.2GB/秒
DDR3-2666  PC3-21333 333 1333 21.GB/秒

よく普及しているのはDDR3-1066、DDR-1333、DDR-1600となります。

メモリを選ぶ際は速度を重視することも大切ですが、速度が良いからと言って大幅に性能がアップする、というものでもありません。

また、性能が上がれば価格も上がりやすくなります。

ご自身のマザーボードがどの規格に対応しているかにもよりますが、迷った時は広く普及しているものを選ぶことをお勧めいたします。

流通量が豊富なうえに、サポートが受けやすいというメリットがあります。

なお、メモリは世代間による互換性が低いです。

そのためDDR4対応のマザーボードにDDR3規格のメモリを実装することはできません。

そもそもピンの数が規格間で異なるのです。

そのためメモリ購入前にしっかりマザーボードで対応規格を確認する必要があります。

確認方法の詳細は次項「メモリの選び方」をご覧ください。

④ インターフェースの規格も要確認

インターフェース(形状)が異なるメモリを買ってしまってはそもそも実装できなくなってしまいます。

インターフェースはデバイスの種類で決まっているので、覚えておきましょう。

デスクトップ型パソコンの場合は、DIMM規格を選択します。

DIMMとはDual Inline Memory Moduleの略で、複数のDRAMチップをプリント基板上に実装させたタイプのメモリモジュールです。

液晶一体型パソコンおよびノートパソコンの場合は、SO-DIMM規格となります。

SO-DIMMはDIMMのSmall Outlineバージョンで、簡単に言うと小型化されたメモリモジュールです。

プリンタや小型の通信機器などにも用いられることがあります。

5. メモリの選び方

ここまでで、メモリについてご理解いただけたでしょうか。

でも、いざ増設するためにメモリを購入しようと思っても、どう選んでいいかいまいちわからないかもしれません。

基本手順は、お使いのパソコンのマザーボードと合った規格・スペックのメモリを購入することとなります。

① パソコンに容量はどれくらい必要か

前述の通り、RAMが大きければ大きいほど、すなわち容量があればあるほど性能は高いと言えます。

どんなことをパソコンで行うにせよ、快適な環境となるでしょう。

しかしながらメモリの増設には当然ながらコストがかかります。

また、詳細は後述しますが、マザーボードによって増設できる容量は決まっています。

一般的には最低4GB。

いくつものアプリケーションを開きながら作業をする場合は8GB、高度な動画編集やゲーミングPCとして用いる場合は16GBあるとストレスを感じないと言われています。

ちなみにスマートフォンやタブレットでは1~4GBが普通です。

② メモリとマザーボードの相性問題

いよいよメモリを増設しようとする時、マザーボードを確認します。

マザーボードとは、メモリのみならず、プロセッサやHDDなどを搭載した主要電子回路基板です。

メインボードとも呼ばれますね。

このマザーボードのパッケージや取扱説明書で対応メモリ規格を調べます。

ついていない・わからない時は、パソコンのリファレンスでメーカーサイトから検索してみると出てくるでしょう。

例えば「DDR4-2133/2400、MAX8GB」とあれば、対応メモリ規格はDDR4-2133および2400で、最大8GB搭載できることを意味しています。

しかしながら、この対応規格のメモリを購入したにもかかわらず、増設後動作しなくなるケースが見られます。

メモリが不良品である場合も考えられますが、もう一点、マザーボードとの相性が考えられます。

この相性が悪いと、対応メモリであるにもかかわらず、起動しなくなってしまうのです。

残念ながら、一般顧客には相性が原因なのか初期不良なのかはすぐには判断できません。

このトラブルを防ぐためには、「相性保護」と銘打って、相性での不具合時の返品や新品交換対応のメーカー保証対応を設けている製品を購入する、ということが挙げられます。

条件付きであったり、安価な製品には付いていなかったりする可能性もあるので、購入時に相性保護についてはよく確認するようにしてください。

③ メモリスロットの空きを確認する

前述のように、一つのマザーボードに搭載できる容量は決まっています。

せっかく増設メモリを買ったのに、増設する余地がなかったのでは大変です。

仕様書やマザーボードを確認し、きちんと空き容量を把握しておきましょう。

④ スペックは高ければ高いほど良い?

基本的にDDRの後の数字が大きいほど速度が速く性能面では優れていることは言及しました。

ただし、メモリは搭載するCPUとマザーボードの標準設定に準拠して動作する、という特性があります。

どういうことかと言うと、DDR4-2133で動作するマザーボードにそれよりハイスペックな(例えばDDR4-2666)メモリを搭載したとしても、もともとの動作スペックに合わせた速度となり、結果的にDDE4-2133の性能しか発揮しない、ということです。

これを解消するために、インテルがXMP(Extreme Memory Profile)搭載メモリを開発しました。

標準設定を超えた速度でも動作が可能なように対応させたメモリとなります。

オーバークロックメモリといった呼び方もなされます。

とは言え、何度か言及しているように、性能を上げたからと言ってすぐに体感でわかる速度を実現しているわけではありません。

そのためコストやアフターサービス、サポートなどを鑑みたうえで製品を選ぶことが重要です。

ただし、新しい規格のメモリほどスピードが速く、かつ省エネなことは間違いありません。

古い規格のものは廃盤と同時にサポートやアフターサービスが受けづらくなります。

「最新こそ最高」と言えるでしょう。

⑤ 高速化に一役買うデュアルチャネルとは

デュアルチャネルは最近のパソコンの多くで採用されている、メモリの取り付け方法の一種です。

メモリは1秒間で転送できるデータ容量は製品によって既に決まっています。

この容量を帯域幅と呼ぶのですが、同じ規格・容量のメモリを二枚で一対として一緒に使用することで、この帯域幅を増やし、転送速度をさらにアップさせることができる技術となります。

例えば2GB増設を試みた時、2GBのメモリ一枚で使うよりも、1GBのメモリを二枚一対で使う、という方式です。

最近のメモリはこのデュアルチャネルを考慮して、二枚一組で売られていることがほとんどです。

規格と容量が同一であれば、メーカーが違ったり速度が異なったりした場合でも効果を発揮します。

ただし速度に関しては低い方にクロックダウンすることとなります。

ちなみに三枚一組の仕様も開発されており、こちらはトリプルチャネルと呼ばれ、一部のハイスペックパソコンで利用されています。

メモリのスペック同様、デュアルチャネルにしたからと言ってすぐにそれとわかる速度は実現しません。

そのため必ずデュアルチャネルにしなくてはいけない、というわけでもありません。

とは言えデュアルチャネルは高効率ですし、普通に既製品のパソコンを購入する場合はデュアルチャネル構成となっているので、デュアルチャネルにしない理由もありません。

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