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ULTIMATE メモリガイド

どのくらいのメモリがモジュール上にあるのでしょうか?

ここまではメモリの技術的な解説のうち、メモリがシステム上でどのような働きをしてきたかということを説明してきました。ここからは、メモリ技術について詳細に説明します。まずは、メモリモジュールの容量を知るために、コンピューターの基礎となる2進数と単位としての「bitとbyte」について説明します。

BITS と BYTES

コンピューターの内部はマシン語と呼ばれるコードで会話をしています。マシン語は「0」と「1」の2進数でできています。この2進数で、チップやプロセッサが、プリンタやハードディスクに命令を出しています。コンピューターで使われる単位で「bit」と「byte」があります。「bit」はコンピューターの中の最小単位で、2進数で表します。1「byte」は8「bit」から成り、コンピューターの仕様書などの記憶容量、データ転送速度などは「byte」を基準に表記されています。

「bit」と「byte」は各デバイスやコンポーネントを動作させるための基礎となります。次に「bit」と「byte」がCPUとメモリにどう明確に作用するか見ていきます。

CPUとメモリの必要条件

CPU(central processing unit)は8bit、つまり1byte単位でデータを処理します。CPUの処理能力は通常bitの倍数で表記され、例えばPentiumやPowerPCなどは一度に64bit(8byte)処理する能力を持っています

CPUとメモリ間のトランザクションはバスサイクルと呼ばれています。CPUが1つのバスサイクルの中で伝送できるデータのbit数がコンピューターの性能に影響を与えます。例えば、デスクトップパソコンで使われる168ピンDIMMは64bitのデータ経路をサポートし、昔使われていたSIMMは32bitのデータ経路をサポートしていました。64bitのCPUでSIMMが使われたときは、データ経路を確保するために、SIMMをペアで使わなければなりませんでした

RIMMモジュールでは16bitのデータ経路といくつかのパイプラインを持っています。64bitのCPUでは4つの16bitのパケットを同時に送り、CPUでは64bitとして処理されます

モジュールの容量計算

メモリはCPUが処理する情報を保存します。メモリチップとモジュールの容量はMbit(メガビット)やMB(メガバイト)で表記されます。この容量を調べるときに重要なことが2つあります

メモリモジュールはチップの集合体から成ります。モジュール上のすべてのチップ容量を足し算すれば、メモリモジュールの容量になりますが例外が2点あります：

  • 容量のうち、一部がエラーチェックなどの別な機能に使用されている場合.

  • 容量のうち、一部が使用できない場合。例えば、バックアップ用のスペース(あまり一般的ではない)
チップの容量は、通常Mbit(メガビット)で表記されますが、モジュールの容量はMB(メガバイト)で表記されます。この「bit」と「byte」の表記はよく混乱されます。この混乱を回避するために、私たちは以下の様な基準を設けました:

モジュール上のメモリの容量は「モジュールの容量」、チップの容量については「チップの密度」という表現を使用することにします。

コンポーネント 容量の表現 単位 例
チップ チップの密度 Mbit (メガビット) 64Mbit
メモリモジュール モジュールの容量 MB (メガバイト) 64MB


チップの密度

各メモリチップは小さなセルの集合体です。各セルは情報を1bit単位で保存します。メモリチップの容量はそれらがどれだけ情報を保存できるかを表記します。これを「チップの密度」呼びます。「64Mbit SDRAM」「8MB by 8」のような例では、6400万個のセルを持っており、データを6400万bit保存できます。「8MB by 8」は1種類の64Mbitチップの詳細な表記のしかたです。

メモリ業界では、しばしばDRAMチップの密度をセルの構成で表記されます。以下の表にあるように、一番目の数字はチップの深さを表し、二番目の数字はチップの幅を表します。この深さに幅を掛け合わせばチップの密度を計算することができます。

現在利用可能なチップ記述

チップの深さ
(Mbit)		 チップの幅
(bit)		 チップの密度
=
深さ x 幅
16Mbit Chips
4Mx4 4 4 16
1Mx16 1 16 16
2Mx8 2 8 16
16Mx1 16 1 16
64Mbit Chips
4Mx16 4 16 64
8Mx8 8 8 64
16Mx4 16 4 64
128Mbit Chips
8Mx16 8 16 128
16Mx8 16 8 128
32Mx4 32 4 128
256Mbit Chips
32Mx8 32 8 256


モジュールの容量

上記の様なチップの密度を知っておくと、メモリモジュールの容量計算は簡単にできます。メモリモジュール上に64Mbitのチップが8つある場合は512Mbitモジュールになります。しかし、モジュールは通常MB(メガバイト)で表記されるので、「bit」を「byte」に変換しなければなりません。変換するためには8で「bit」の数を割ると「byte」になります。512Mbitモジュールの場合には



次に「4Mx32」、「16Mｘ64」という表記の場合を計算してみましょう：



上記を元にいくつかの例を見てみましょう:

標準のモジュールタイプ

標準 モジュールの深さ モジュールの幅
(DATA bit)		 容量(Mbit)
=深さx幅		 容量(MB)
=Mbit/8
72-Pin 1Mx32
2Mx32
4Mx32
8Mx32
16Mx32
32Mx32		 1
2
4
8
16
32		 32
32
32
32
32
32		 32
64
128
256
512
1024		 4
8
16
32
64
128
168-Pin 2Mx64
4Mx64
8Mx64
16Mx64
32Mx64		 2
4
8
16
32		 64
64
64
64
64		 128
256
512
1024
2048		 16
32
64
128
256


PCB上にはチップを搭載できるスペースが決まっています。例えば168pinのDIMMでは64Mbitのチップを使った場合最大容量は128MBです。また128Mbitを使った場合は最大256MB、256Mbitを使った場合は最大512MBになります。

スタック

大規模なサーバーやワークステーションは数GBのシステム記憶容量を処理するために、高容量のメモリモジュールが求められます。メモリモジュールの容量を増加させるには2つの方法があります。1つはチップをスタックする方法、もう1つはモジュール基盤ごとスタックさせる方法です。

チップスタッキング
チップスタッキングでは2つのチップを重ね1つのチップのようにすることです。このスタックでは製造過程で内部的に行われる方法と、チップを外部的に積み重ねる方法があります。下記の例は外部的に積み重ねたスタックの例です。


外部的にスタックしたチップの例


ボードスタッキング
ボードスタッキングでは2つのメモリモジュール基盤(PCB)を組み合わせる方法です。この場合、スタックする基盤をメインの基盤に装着して、マザーボードのメモリソケットに装着します。



スタックしたモジュールの例


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