Part1　メモリー空間とは何か

日経パソコン

2007.08.29

メモリーはCPUが実行するプログラムやデータを保持する大事な部品。また、CPUはメモリーを介して周辺機器の制御も行っている。ではメモリーはどのような構造になっていて、どのようにCPUからアクセスされるのだろうか。周辺機器との関係は？DDRって何のこと？Part1では、メモリーの役割や動作の仕組みについて解説する。

　パソコンはいろいろな部品で構成されるが、その頭脳に相当するCPUは「メモリー空間」のみを読み書きできる（図1、図2）。CPUとメモリー空間は、アドレスバス、データバス、制御バスで接続されている。

図1●パソコンのシステム構成図

簡単に書くと、CPUやメモリー（RAM）、周辺機器はマザーボード上ではこのように接続されている。

図2●CPUはメモリー空間のみアクセスできる

CPUが実際にアクセスできるのは、メモリー空間のみ。ここにはアドレスの指定、データの転送、各種命令の送信を行う3種類のバス（経路）がつながっている。CPUは、これらを通してメモリーにアクセスすることで、プログラムを動かしたり、周辺機器を制御したりする。

　RAMも含めたすべての周辺機器は、CPUからは「仮想的なメモリー」として見える。このメモリー空間は数GBもの広さを持ち、1バイト（8ビット）ごとに番号（番地）が振られている。この番号を「アドレス」と呼び、一般に16進数で表記される。

周辺機器はこう動かす

　メモリー空間には「メインメモリー空間」と「I/Oアドレス空間」の2種類がある（図3）。

図3●CPUがアクセスできるメモリー空間は2種類

メモリー空間はメインメモリー空間とI/Oアドレス空間の2種類。どちらも1バイトごとにアドレスが割り振られている。CPUはアドレスを指定して、特定のメモリーを読み書きする。メインメモリー空間にはプログラムなどが保持され、0番地から約40億番地（4GB）までが利用できる。I/Oアドレス空間は、キーボードなど入出力機器の制御で使われ、0番地から6万5535番地（64KB）までが利用できる。

　メインメモリー空間の構成要素は主に物理メモリー、いわゆるRAMで、プログラムやデータが保持される。メインメモリー空間の大きさはCPUやOSによって異なるが、一般的なWindowsパソコンでは32ビット（2の32乗）、約40億番地（4GB）までのアドレスが扱える。エラーメッセージなどで8けたの16進数が表示されることがあるが、これはエラーを起こした命令などが保持されているアドレスである（図4）。