メモリーの変遷（1）DRAMの基本動作を知る

森田 宏
日本ヒューレット・パッカード

　今回から3回にわたり，サーバー機向けメイン・メモリー（以下メモリー）の技術動向を解説する。メモリーはプロセッサ同様，サーバー機の性能向上を考える上で極めて重要なコンポーネントだ。プロセッサからメモリーへのアクセス速度がサーバー機全体の性能を大きく左右するからである。

　サーバーOSが起動すると，メモリー上にはOSの大部分とデータ，プログラムが読み込まれ，そこからプロセッサが適宜必要なものを呼び出して使う。ここでメモリーからのデータの読み出しや書き込みが遅いと，プロセッサでは「待ち」状態が頻繁に発生する。いくら高性能のプロセッサを利用しても，サーバー機の性能は上がらないということになる。

　前回まで3回にわたって連載してきた「変わるプロセッサ」編で触れたように，近年のプロセッサの進化は著しい。集積度はこの5年間で15倍に高まり，性能もこの3年間で7倍程度向上している。サーバー機全体の性能を上げるためには，メモリーの方もプロセッサに見合った進化をしなければならない。

　表1は，2003年と2008年における代表的なサーバー機のメモリー・スペックである。この間に，高速化だけでなく大容量化も急速に進んでいる。大容量化が進んだ最大の要因は，仮想化ソフトの登場だ。複数の仮想サーバーを1台の物理サーバーで動かす使い方が普及し，以前の数倍の容量が必要とされるようになった。

DRAMメモリーの特徴を理解する

　「メモリーの変遷」編の初回は，サーバー機のメイン・メモリーとして普及したDRAM（Dynamic Random Access Memory）の動作や特徴を解説する。基本的な動作は今日に至るまで変わっておらず，最近のメモリー製品である「DDR-2 SDRAM」や「FB-DIMM」のスペックを理解する上でも，押さえておきたい。

　DRAMでは，データ記憶用のコンデンサに電荷が有るかどうかで1と0（すなわち1ビットのデータ）を表現する。このコンデンサと，読み書き（電荷の移動）を行うスイッチの役目を果たすトランジスタを1つずつペアにしたものを「セル（またはメモリー・セル）」と呼び，これが1ビットのデータを記憶する単位となる。

　ちなみにDRAMの特長は，プロセッサのキャッシュ・メモリーなどによく使われるSRAM（Static Random Access Memory）などに比べ，少ない半導体素子でセルを構成できることである。集積度やコストの面で有利なので，大容量を求められるメイン・メモリーに多く使われている。

　ただしDRAMでは，自然放電のためコンデンサ内の電荷を数ミリ秒しか維持できない，という問題がある。メモリー内のデータを保持するためには，定期的に各セルの内容をいったん読み出し，書き戻す「リフレッシュ動作」が必要になる。これがSRAMに対し「Dynamic（動的な）RAM」と名付けられた理由である。

　詳しくは次回に説明するが，DRAMにはアクセス速度などの点でいくつか弱点がある。それをカバーするため，今日までに様々な新しい技術が開発されている。