DRAMメモリについて徹底解説

現在、RAMには多くの種類がありますが、メモリユニットの動作原理によって、RAMはSRAMメモリとDRAMメモリに分けられます。そして、このMiniToolの記事では、DRAMメモリについて詳しく説明しています。

DRAMメモリについて

DRAMメモリは、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリの略で、プロセッサの実行に必要なデータまたはプログラムのコードに使用されます。DRAMメモリは、最も一般的なタイプのメモリであり、広く使用されています。

DRAMチップは、低コストで大容量のコンピューターメモリを必要とするデジタルエレクトロニクスで広く使用されています。そのため、パソコン、ワークステーション、およびサーバーでDRAMメモリを見つけることができます。また、複数のポータブルデバイスやビデオゲームコンソールでも使用されています。

DRAMはフラッシュメモリとは異なり、これは、停電後にデータがすぐに失われるため、揮発性メモリ(不揮発性メモリとは対照的に)です。ただし、DRAMメモリのデータの残存期間は限られています。

DRAMの仕組み

メモリは、2 次元のグリッドに配置されたデータまたはプログラムコードのビットで構成されます。DRAMメモリは、コンデンサとトランジスタで構成されるメモリセルと呼ばれるセルに、データのビットを格納します。メモリセルは通常、長方形に構成されています。

その列のトランジスタは、電荷が列を通って送られるとアクティブになります。 DRAMメモリセルはダイナミックです。つまり、キャパシタの電荷リークを補償するために、数ミリ秒ごとにリフレッシュするか、新しい電荷を与える必要があることを意味します。

一般に、メーカーは、JEDEC規格で定義されているように、各行を64ミリ秒以下ごとにリフレッシュする必要があると指定しています。システムによっては、64ミリ秒に1回、すべての行を含むバースト的なリフレッシュを行うものもあります。また、64ミリ秒間隔で一度に1行ずつリフレッシュするシステムもあります。

次にリフレッシュされる行の行アドレスは、DRAM内の外部ロジックまたはカウンターによって保持されます。行アドレス (および更新コマンド) を提供するシステムでは、リフレッシュのタイミングやどの行をリフレッシュするかについて、より優れた制御が可能です。これは、メモリアクセスの競合を最小限に抑えるためです。なぜなら、このようなシステムは、メモリアクセスのパターンとDRAMのリフレッシュ要件の両方を理解しているからです。

最近のDRAMの中には、セルフリフレッシュが可能なものがあります。DRAMにリフレッシュを指示したり、行アドレスを提供したりするための外部ロジックは必要ありません。場合によっては、DRAMを数分間リフレッシュしなくても、DRAM内のほとんどのデータを復元できます。

DRAMは、システム設計者がPCを構築する際に使用する半導体メモリのオプションです。オプションのメモリには、スタティック RAM（SRAM）、電気的に消去可能な交換メモリ（EEPROM）、NORフラッシュ、NANDフラッシュがあります。複数のシステムで複数の種類のメモリが使用されています。

DRAMメモリの種類

デバイスに搭載されているDRAMメモリには多くの種類があり、いくつかの種類を以下に示します。

• 同期DRAM (SDRAM)は、メモリコントローラーがCPUのクロックサイクルを認識できるように、メモリ速度をCPUのクロック速度に同期させます。これにより、CPUは多くの命令を一度に実行できます。さらに、SDRAM デバイスは、バンクを交互に切り替えることにより、データバスを常にビジー状態にしておくことができます。
• ダブルデータレートSDRAM (DDR SDRAM)は、クロックレートで内部的にダブル幅アクセスを実行し、各クロックエッジで半分を転送するダブルデータレートインターフェイスを採用しています。DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4 SDRAMなど、時間の経過とともにさまざまなバリエーションがあります。
• 拡張データ出力ランダムアクセスメモリ (EDO DRAM)は、前のサイクルのデータ出力をアクティブにしたまま新しいアクセス サイクルを開始し、Intel Pentiumなどのマイクロプロセッサのメモリから読み取る時間を短縮します。
• ビデオRAM (VRAM)は、一部のグラフィックスアダプタでフレームバッファを格納するために使用されます。

DRAM VS. SRAM

DRAMはSRAMの代わりものです。DRAMを作成するために、メモリ設計者はビットあたりの要素数を減らし、差動ビットラインをなくしてチップ面積を節約しました。その結果、DRAMはSRAMよりも安価に製造できるようになりました。

ただし、DRAMより、SRAMにはいくつかの利点があります。 SRAMは、記憶セルに電荷を保持するのではなく、電流の流れを2つの方向のいずれかに切り替えることによって機能するため、リフレッシュする必要はありません。SRAMは一般的にキャッシュに使用され、DRAMよりも高速にアクセスできます。

SRAM はバイトレベルの読み書きが可能で、読み書きの速度はDRAMより速いです。DRAMはデータをバイトレベルで書き込み、複数バイトのページレベルで読み取ります。

消費電力の差は、システムがアクティブ モードかスリープ モードかによって異なります。 DRAMはアクティブなSRAMよりも少ない電力を必要としますが、スリープモードではDRAMよりもはるかに少ない電力を使用します。

最後に

この記事では、DRAMメモリの意味とその仕組みについて説明します。また、DRAMメモリの種類についても紹介します。また、DRAMとSRAMの違いを理解するために、DRAMとSRAMの比較も行っています。