DRAM（ディーラム）

2025年10月13日

DRAM（ディーラム）

英語表記: DRAM (Dynamic Random-Access Memory)

概要

DRAM（ディーラム）は、現在、パーソナルコンピュータやサーバーの主記憶装置（メインメモリ）として最も広く利用されている半導体メモリです。このメモリは、私たちが現在位置付けている分類、すなわち「コンピュータの構成要素」の中でも特に「主記憶装置（RAM, キャッシュ）」に分類され、CPUが直接データを読み書きするための高速な作業領域を提供しています。DRAMの最大の特徴は、電源が供給されている間だけデータを保持できる「揮発性メモリ」である点と、構成が単純で大容量化・低コスト化が容易である点にあります。

詳細解説

DRAMの役割と階層構造における位置付け

私たちがDRAMを「コンピュータの構成要素」の中の「主記憶装置」として捉えるとき、その役割はCPUの「作業台」そのものであると理解できます。CPU（中央演算処理装置）がプログラムを実行したり、データを処理したりする際に、ハードディスクなどの低速な補助記憶装置から一時的にデータを読み込み、高速にアクセスできるように保持しておく場所、それがDRAMの役割です。この主記憶装置としての役割が、DRAMがコンピュータの性能を左右する重要な要素となる理由ですね。

さらに、DRAMは「揮発性と不揮発性メモリ」という分類において、明確に揮発性メモリに属します。これは、電源供給が停止すると、保持していたデータが瞬時に失われてしまう性質を意味します。この性質は、DRAMの動作原理に深く根ざしているのです。

動作原理と「Dynamic」の意味

DRAMの最小単位であるメモリセルは、たった1つのトランジスタと1つのコンデンサで構成されています。このシンプルな構造が、DRAMが高密度化・大容量化を実現できる最大の理由であり、コストパフォーマンスに優れている要因でもあります。

データの「1」や「0」は、このコンデンサに電荷が蓄えられているか（1）いないか（0）によって表現されます。しかし、コンデンサは本質的に電荷を完全に保持し続けることができません。時間が経つにつれて、蓄えられた電荷は少しずつ漏れ出し、データが失われてしまうのです。

この電荷の漏れを防ぎ、データを正確に保つために必要な操作が「リフレッシュ（再書き込み）」です。DRAMは、非常に短い周期（通常は数ミリ秒ごと）で、すべてのメモリセルに対してデータを読み出し、そのデータを再び書き込むという作業を繰り返しています。

この「絶えず（ダイナミックに）リフレッシュが必要である」という特性こそが、DRAMが「Dynamic RAM」と呼ばれる所以です。これは、リフレッシュが不要で、より高速な「SRAM（Static RAM）」との決定的な違いであり、資格試験でも頻繁に問われる重要なポイントとなります。

SRAMとの比較

DRAMはSRAMと比較して、構造がシンプルであるため、集積度が高く、同じ面積により多くのメモリを搭載できます。そのため、大容量が必要なメインメモリに適しています。

一方で、リフレッシュ操作が必要なため、アクセス速度はSRAMよりも遅くなります。SRAMは通常、トランジスタだけで構成され、リフレッシュが不要で高速ですが、メモリセルあたりの部品点数が多いため高価になりがちです。

このトレードオフ（大容量・低コストだがリフレッシュが必要なDRAM vs. 高速だが高価なSRAM）があるからこそ、DRAMはメインメモリに、SRAMは高速性が求められるCPU内のキャッシュメモリに、と役割が分担されているのです。このように、DRAMの特性を理解することで、「主記憶装置（RAM, キャッシュ）」というカテゴリ内での役割分担の妙がよくわかりますね。

具体例・活用シーン

DRAMは、私たちの身の回りにあるほとんどすべてのコンピュータシステムで、主記憶装置として活躍しています。

パーソナルコンピュータ（PC）やサーバー: 最も一般的な活用シーンです。OSや実行中のアプリケーション、作業中のデータはすべてDRAM上に一時的に展開されます。
スマートフォンやタブレット: モバイルデバイスにおいても、アプリケーションの動作速度やマルチタスク性能はDRAMの容量と速度に大きく依存しています。最近では低消費電力化されたLPDDR（Low Power Double Data Rate）DRAMが主流です。
ゲーム機: 高精細なグラフィックデータを高速に処理するために、大容量かつ高速なDRAMが不可欠です。

アナロジー：記憶を保つための努力

DRAMの動作原理、特に「リフレッシュ」の概念は、初心者の方にとって少し難しく感じるかもしれません。ここで、DRAMを私たちの「短期的な記憶（ワーキングメモリ）」に例えて考えてみましょう。

主記憶装置であるDRAMは、CPUという「脳」が今まさに使っている情報を一時的に置いておく作業台です。この作業台に置かれた情報（データ）は、電源が供給されている間だけ保持されますが、放っておくとすぐに忘れてしまいます。

例えば、あなたが電話番号を暗記しようとしていると想像してください。電話番号を聞いた直後（コンデンサに電荷が満たされた状態）は覚えています。しかし、数秒間、他のことに気を取られていると（電荷が漏れる）、数字の一部があやふやになってしまいますよね。これがDRAMにおけるデータの自然な減衰です。

DRAMがこのデータを忘れずに保持し続けるためには、「定期的に頭の中でその電話番号を繰り返し唱える」必要があります。この「繰り返し唱える」行為こそが、DRAMが自動的に行っている「リフレッシュ」操作にほかなりません。

もし電源が切れてしまったら、もちろん、その電話番号は完全に忘れてしまいます（揮発性）。DRAMは、このように絶えず自己のデータを維持するために努力し続ける、健気なメモリなのです。この比喩を通じて、「Dynamic」という言葉の持つ意味合いと、それが揮発性メモリであるという事実が強く結びついていることが理解できるのではないでしょうか。

資格試験向けチェックポイント

DRAMは、ITパスポート試験から応用情報技術者試験まで、メモリ技術の基礎として非常に頻出するテーマです。特に「コンピュータの構成要素」や「主記憶装置」の分野では、以下の点を必ず押さえておきましょう。

DRAMの構成と特徴:
- 1ビットの記憶に「トランジスタ1つとコンデンサ1つ」を用いる、最もシンプルな構造である。
- 構成が単純なため、高集積化（大容量化）と低コスト化に適している。
「Dynamic」の意味:
- データを保持するために、定期的な「リフレッシュ（再書き込み）」操作が必須である。このリフレッシュが必要なことが、DRAMのアクセス速度がSRAMより遅くなる主な要因です。
揮発性メモリであること:
- 電源供給が途絶えると、コンデンサの電荷が失われ、データも消えてしまう「揮発性」を持つ。
- 【頻出問題】 主記憶装置（メインメモリ）として使われるRAMはDRAMであり、これは揮発性であるため、重要なデータは必ず補助記憶装置（HDDやSSD）に保存する必要がある、という文脈で問われます。
SRAMとの明確な違い:
- SRAM（Static RAM）：リフレッシュ不要、高速、高価、キャッシュメモリなどに利用。
- DRAM（Dynamic RAM）：リフレッシュ必要、低速、安価、主記憶装置に利用。