DDR4

2025年10月12日

DDR4

英語表記: DDR4

概要

DDR4（Double Data Rate 4th Generation Synchronous Dynamic Random-Access Memory）は、コンピュータの主記憶装置（RAM）として利用されるメモリ規格の第4世代です。この規格は、従来のDDR3に比べて、より高いデータ転送速度と大幅な低消費電力を実現するために開発されました。特に、コンピュータの構成要素における主記憶装置の性能を飛躍的に向上させ、現代の高性能なPCやサーバーの基盤を支える重要なRAMの種類と規格の一つとなっています。

DDR4は、その高速性から、CPUが頻繁にアクセスする大量のデータを一時的に保持する役割を担っており、システム全体の処理能力を決定づける要素の一つです。

詳細解説

DDR4は、主記憶装置としての役割を最大限に果たすために、複数の技術的進化を取り入れています。その目的は、CPUとストレージデバイス（SSDやHDD）との間の速度差を埋め、データ処理のボトルネックを解消することにあります。

動作原理と速度の向上

DDR4の最大の特徴は、高速なデータ転送能力です。これは「Double Data Rate（DDR）」という名の通り、クロック信号の立ち上がりと立ち下がりの両方でデータを転送する仕組みに基づいています。DDR4では、DDR3の限界を超え、より高い周波数（クロック速度）での動作が可能となりました。これにより、実効的なデータ転送速度（帯域幅）が飛躍的に向上しています。例えば、標準的なDDR3が最大で約1600MHz程度であったのに対し、DDR4は2400MHz、3200MHz、さらにはそれ以上の速度で動作することが一般的です。

低電圧化による省エネルギー化

主記憶装置は、システムが稼働している間、常に電力を消費し続けます。DDR4は、この電力消費を抑えるために、動作電圧をDDR3の標準的な1.5Vから1.2Vへと引き下げました。たった0.3Vの違いと思われるかもしれませんが、大規模なデータセンターや長時間稼働するノートPCにおいては、この低電圧化が電力コストの削減やバッテリー持続時間の延長に大きく貢献します。低消費電力でありながら、高い性能を発揮できる点が、DDR4がRAMの種類と規格として普及した大きな理由です。

物理的な規格と非互換性

DDR4は、物理的な形状もDDR3から変更されています。デスクトップPC用のモジュール（DIMM）のピン数は、DDR3の240ピンから288ピンに増加しました。また、重要な点として、DDR4のモジュールとDDR3のモジュールは、マザーボード上のスロットの切り欠き（ノッチ）の位置が意図的に異なっています。これは、異なる規格のメモリを誤って装着し、システムを損傷させることを防ぐための設計です。この物理的な非互換性により、ユーザーはマザーボードが対応しているRAMの種類と規格を厳密に確認する必要があります。

このように、DDR4は単なる速度向上だけでなく、システム全体の効率と安定性を高めるために、電気的特性、物理的形状、そして動作電圧に至るまで、コンピュータの構成要素として厳格に定められた規格なのです。

具体例・活用シーン

DDR4は、2010年代半ば以降、ほぼ全ての新しいコンピュータシステムで標準的に採用されてきました。

活用シーン

高性能デスクトップPC: ゲーミングPCやクリエイティブ作業用のワークステーションでは、DDR4の高い帯域幅が、大量のテクスチャデータや動画編集データを瞬時に処理するために不可欠です。
クラウドサーバー: データセンターでは、数千枚のDDR4モジュールが使用されています。低電圧動作は、電力効率の向上と発熱の抑制に直結し、安定したサービス提供に貢献しています。
ノートPC: SO-DIMMと呼ばれる小型のDDR4モジュールが使用され、低消費電力設計によりバッテリー駆動時間を延ばすのに役立っています。

高速道路と料金所の比喩

DDR4が主記憶装置として、いかに効率的に機能しているかを理解するために、CPUを「データ処理工場」、メモリ（RAM）を「工場の資材置き場」、そしてメモリ規格（DDR4）を「資材置き場に資材を運ぶ高速道路の規格」だと考えてみましょう。

以前のDDR3という規格の高速道路は、車線が少なく（帯域幅が狭い）、制限速度も比較的遅かった（クロック速度が低い）ため、工場が必要とする大量の資材（データ）が料金所（メモリコントローラ）で渋滞しがちでした。

これに対し、DDR4規格の高速道路は、車線が大幅に拡張され（帯域幅の向上）、制限速度も引き上げられました（クロック速度の向上）。さらに、この新しい高速道路は、より少ない燃料（低電圧）で走行できるエコ設計になっています。

この結果、データ処理工場（CPU）は、必要な資材（データ）を待つ時間が減り、より効率的に製品（計算結果）を作り出せるようになりました。RAMの種類と規格が進化するということは、単に部品が変わるだけでなく、コンピュータシステム全体の生産性が向上することを意味しているのです。

資格試験向けチェックポイント

ITパスポート、基本情報技術者、応用情報技術者などの資格試験では、DDR4のような主記憶装置の規格に関する知識は、コンピュータの構成要素の基礎として頻出します。

世代間の比較: DDR4はDDR3の後継であり、DDR5の前世代であることを把握しましょう。特に、DDR3に比べて「高速度」と「低消費電力（低電圧1.2V）」を実現している点が最も重要です。
非互換性: DDR4モジュールは、DDR3やDDR5のスロットとは物理的に互換性がないことを覚えておく必要があります。これは、システム構築やアップグレードの問題として問われることがあります。
DDRの意味: DDR（Double Data Rate）技術が、クロックの立ち上がりと立ち下がりの両方でデータを転送し、実効速度を倍増させているという基本原理を理解しましょう。
RAMの役割: DDR4が担うのは主記憶装置（メインメモリ）であり、CPUが直接アクセスする揮発性の高速な一時記憶領域である、という位置づけを確実に理解してください。HDDやSSD（補助記憶装置）との役割の違いを明確に区別することが、情報処理試験では非常に重要です。
帯域幅とレイテンシ: 応用情報技術者試験などでは、DDR4の性能指標として「帯域幅（データ転送量）」と「レイテンシ（遅延時間）」の概念が問われることがあります。一般に、クロック速度が上がると帯域幅は増えますが、レイテンシも重要な性能指標であることを意識しておきましょう。