第1回 主記憶メモリ（RAM）と補助記憶装置（SSD・HDD）の役割を理解しよう
基本情報技術者試験では、
- 主記憶メモリ（RAM）
- 補助記憶装置（SSD・HDD）
の違いは必ずと言っていいほど出題されます。
しかし、
「RAMは速い」
「SSDは保存する場所」
と暗記だけで終わってしまう人も少なくありません。
今回は、このイラストを使って、
プログラムはどこに保存され、どこで実行されるのか
という流れから理解してみましょう。
普段プログラムはSSDやHDDに保存されている
Visual Studioで作成したプログラムも、
Wordで作った文書も、
写真も動画も、
普段はSSDやHDDに保存されています。
つまり、
補助記憶装置は「倉庫」です。
電源を切ってもデータは消えません。
そのため、
長期間保存する場所として利用されています。
CPUはSSDを直接実行できない
ここが非常に重要です。
CPUは、
SSDやHDDに保存されているプログラムを
そのまま実行することはできません。
なぜなら、
SSDやHDDは容量は大きいものの、
CPUから見ると読み書きが遅いからです。
そこで登場するのが
主記憶メモリ（RAM）
です。
プログラムはRAMへコピーされる
アプリを起動すると、
OS（Windowsなど）が
SSDに保存されているプログラムを
RAMへコピーします。
つまり、
SSD
│
▼
RAM
│
▼
CPUが実行という流れになります。
CPUはRAMにある命令だけを高速に実行しています。
だからRAMは
作業机
ともよく例えられます。
RAMは一時的な作業場所
RAMは、
CPUが今まさに必要としている
- プログラム
- データ
- 計算結果
などを一時的に保存します。
そのため、
電源を切ると内容は消えてしまいます。
これを
揮発性メモリ
と呼びます。
SSDやHDDは長期間保存する場所
一方、
SSDやHDDは
電源を切ってもデータは残ります。
これを
不揮発性メモリ
といいます。
つまり、
| 種類 | 特徴 |
|---|---|
| RAM | 高速・一時保存・電源を切ると消える |
| SSD/HDD | 長期保存・電源を切っても消えない |
という違いになります。
SSDとHDDの違いも理解しておこう
イラストを見ると、
SSDとHDDは保存方法が違います。
SSD
フラッシュメモリチップに保存します。
特徴
- 高速
- 静か
- 衝撃に強い
- 最近はこちらが主流
HDD
磁気ディスクに保存します。
特徴
- 大容量
- 比較的安価
- 回転するため衝撃には弱い
現在でも大容量データの保存先として利用されています。
USBメモリもSSDの仲間
USBメモリも、
中身はSSDと同じように
フラッシュメモリ
を使っています。
つまり、
保存方法としてはSSDとほぼ同じです。
違いは、
持ち運びしやすい形になっていることです。
実際にはRAMとの間で何度もデータをやり取りしている
プログラムを実行すると、
CPUはRAMから命令を読み取り、
必要に応じてSSDへ保存したり、
SSDから新しいデータを読み込んだりしています。
つまり、
SSD
↑ ↓
RAM
↑ ↓
CPUというやり取りが、
毎秒何億回、何十億回という単位で繰り返されています。
私たちがアプリを快適に使えるのは、
この仕組みが高速に動いているからです。
オブジェクト指向を学ぶ前にも知っておきたい知識
今後C#で
Car car = new Car();というコードを書くようになります。
このとき、
「newを書いたらオブジェクトが作られる」
と覚えるだけではなく、
実際には
- プログラムはSSDに保存されている
- 実行時にRAMへ読み込まれる
newによって実行中のメモリ上にオブジェクトが確保される
という流れを知っていると、
オブジェクト指向だけでなく、
メモリやOSの仕組みも合わせて理解できるようになります。
まとめ
主記憶メモリと補助記憶装置は役割がまったく異なります。
- SSDやHDDは「長期間保存する倉庫」
- RAMは「CPUが作業する机」
- CPUはRAM上のプログラムを実行する
- 電源を切るとRAMは消えるが、SSDやHDDは残る
- C#のプログラムも、実行時にはRAMへ読み込まれて動いている
この流れを理解しておくと、OSの仕組みだけでなく、今後学ぶC#のオブジェクト指向やメモリ管理もスムーズに理解できるようになります。