SRAM（エスラム）

2025年10月12日

SRAM（エスラム）

英語表記: SRAM (Static Random-Access Memory)

概要

SRAM（エスラム）は、コンピュータの構成要素の中でも、主記憶装置（RAM, キャッシュ）に分類される非常に重要なメモリ技術です。その最大の特徴は「静的（Static）」という名が示す通り、電源が供給されている限り、一度書き込まれたデータを特別な操作なしに安定して保持し続ける点にあります。DRAM（Dynamic RAM）のような定期的なデータの再書き込み（リフレッシュ）が不要なため、非常に高速なデータアクセスが可能となる揮発性の半導体メモリです。

詳細解説

SRAMは、コンピュータの性能を左右する「主記憶装置（RAM, キャッシュ）」の文脈において、速度のボトルネックを解消するために不可欠な存在です。CPUの処理速度が飛躍的に向上した現代において、メインメモリ（通常DRAM）のアクセス速度が相対的に遅くなっています。SRAMは、この速度差を埋めるために、主にCPUに内蔵されるキャッシュメモリとして利用されることが一般的です。

動作原理と構成要素

SRAMが静的にデータを保持できる秘密は、その回路構成にあります。SRAMは、フリップフロップと呼ばれる論理回路を基本単位として構成されています。フリップフロップは、わずか2つの入力状態（0または1）を安定して保持できる回路であり、データが書き込まれると、その状態を電流の流れによって維持し続けます。

具体的には、1ビットの情報を記憶するために、通常4個または6個のトランジスタ（6Tセル構成が一般的）が使用されます。この回路は、一度「1」の状態になれば、電源が供給されている限り、その状態を反転させる信号が来ない限り「1」を保ちます。これが「静的」と呼ばれる所以です。

一方、DRAMはコンデンサに電荷を蓄えることでデータを保持するため、電荷が徐々に漏れてしまい、定期的なリフレッシュが必要です。SRAMはこのリフレッシュの待ち時間が一切ないため、DRAMと比較して圧倒的な高速アクセスを実現できます。

速度と集積度のトレードオフ

SRAMの高速性は非常に魅力的ですが、欠点もあります。1ビットを保持するために多くのトランジスタを使用するため、DRAMに比べて回路が複雑になり、同じ面積に搭載できる容量が大幅に少なくなります。つまり、SRAMは高価であり、大容量化に向いていません。

このトレードオフこそが、SRAMが「主記憶装置（メインメモリ）」全体を担うのではなく、高速性が極度に要求される「キャッシュ」として使われる理由です。コンピュータの構成要素の視点から見ると、SRAMは「コストと容量を犠牲にしてでも、最速のデータアクセスを実現する」という役割を担っているのです。

具体例・活用シーン

SRAMの具体的な活用シーンを理解するためには、それがコンピュータ内部でどのような役割を果たしているかをイメージするのが一番です。SRAMの代表的な利用例は、CPUに内蔵されているL1、L2、L3といった階層的なキャッシュメモリです。

アナロジー：職人の「手元」と「倉庫」

SRAMの役割を、手作業で製品を作る職人に例えてみましょう。

倉庫（メインメモリ/DRAM）: 非常に大きな材料倉庫です。安価で大量の材料（データ）を保管できますが、材料を取りに行くのに時間がかかります。
作業台（CPU）: 職人が実際に作業を行う場所です。作業速度（処理速度）は非常に速いです。
手元の工具箱（キャッシュメモリ/SRAM）: 職人が今まさに使う、あるいはすぐに使うであろう工具や部品（データ）だけを置いておく、小さくて頑丈な箱です。

SRAMは、この「手元の工具箱」にあたります。職人（CPU）が材料（データ）を必要としたとき、まず手元の工具箱（SRAM/キャッシュ）を確認します。工具箱に目的の部品があれば、瞬時に作業に取り掛かれます。もしなければ、遠い倉庫（DRAM）まで取りに行かなければならず、作業が中断してしまいます。

SRAMは、電源が切れない限り工具箱の中身を忘れないため、職人は安心して作業に集中できます。このように、SRAMは速度の差を埋めることで、CPUのポテンシャルを最大限に引き出し、コンピュータシステム全体のパフォーマンスを支えているのです。この役割を知ると、SRAMがなぜこれほど重要なのかがよく分かりますね。

資格試験向けチェックポイント

ITパスポート試験や基本情報技術者試験、応用情報技術者試験では、SRAMとDRAMの違いを問う問題が頻出します。特に、主記憶装置の文脈で、両者の特性を明確に区別できるようにしておくことが合格への鍵となります。

揮発性の確認: SRAMもDRAMも、電源が切れるとデータが消去される「揮発性メモリ」であることは共通しています。不揮発性メモリ（ROMやフラッシュメモリ）との区別も重要です。
キャッシュヒット率: SRAMの容量がシステム性能に与える影響として、キャッシュヒット率（必要なデータがキャッシュ内にある確率）の概念と結びつけて出題されることがあります。SRAM（キャッシュ）が大きいほど、ヒット率が高くなり、性能が向上します。