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【基本情報技術者試験】補助記憶装置
2022.11.29
Lv1

【基本情報技術者試験】補助記憶装置

今回は【コンピュータ(ハードウェア)編】補助記憶装置について紹介します。
特に『ハードディスク』『SSD』と呼ばれるものは試験にも問われますので、しっかり学習しましょう。


補助記憶装置について

前回までの記事で、記憶装置について扱ってきました。
記憶装置は、以下のように『主記憶装置』と『補助記憶装置』に分かれています。

主記憶装置
・CPUから高速にアクセス可能であり直接読み書きが出来る記憶装置
・記憶出来るデータ量は少なく、コンピュータの電源が切れると記憶内容が消去される(揮発性)
・メインメモリやRAMとも呼ばれる

補助記憶装置
・主記憶装置と比較して、CPUからのアクセスは低速
・記憶できるデータ量は(主記憶装置と比較して)多く、コンピュータの電源が切れても記憶内容が消えない(不揮発性)
・外部記憶装置やストレージとも呼ばれる

一般的には、CPUは主記憶装置に対して直接読み書きを行います。
ですが、主記憶装置はその記憶容量が大きいとは言えず、また揮発性メモリを使用しているためコンピュータ電源をOFFにするとデータは消えてしまいます。
そこで、大容量かつ不揮発性(コンピュータ電源をOFFにするとデータは消えない)の記憶領域となる装置を用意し、それにデータ類を保存します。
これが補助記憶装置となります。

皆さんがパソコンの中に保存している画像データや音楽データ等は、全てこの補助記憶装置に保存しています。

なお、この補助記憶装置に保存されているデータを開く、つまりCPUで何らか処理を行うという場合には、一度そのデータは主記憶装置上に転送されるというのが一般的な動作になっています。

このCPU-主記憶装置-補助記憶装置間のデータ転送に関しては本試験ではあまり問われないため、省略いたします。
とりあえず、
『CPUが直接データのやり取りをするのは、主記憶装置』
『ただし、主記憶装置は容量に限りがある。また、電源OFFで消えてしまう』
『そこで、容量的に主記憶装置に置いておけないデータや消えてほしくないデータは、補助記憶装置に保存しておく』
こんな感じでイメージだけ出来ていれば問題ありません。

では、補助記憶装置にはどのような装置(部品)が用いられているのでしょうか。
主記憶装置は、実態としてはメモリと呼ばれる装置(部品)が用いられていましたが・・・
補助記憶装置は、代表的なものに『ハードディスク(HDD)』『SSD』と呼ばれるものがあります。

ハードディスクドライブ(HDD)

ハードディスクとは、磁気媒体となっている円盤状のディスクにデータを記録、また、そのディスクからデータを読み出す装置です。
CDやDVDと同じように、ディスクにデータが保存されています。書き込みや読み出しは、磁気ヘッドと呼ばれる部品を介して行われます。

いずれの製品もだいたいディスクは複数枚並べられた構造になっており、大容量のデータを保存しておくことが出来ます。

構造は下図の通りであり、アクチュエータにより磁気ヘッドを動かし、読み書きしたいデータへアクセスします。

また、ディスクは複数枚が並べられた構造になっていますが、記録単位に呼び名がついています。

①トラック
磁気ヘッドを固定した状態で、ディスクを1周させた時
に出来る円を「トラック」と呼びます。
②シリンダ
磁気ヘッドは互いに固定されているため、そのトラックの位置はすべての磁気ヘッドで同じです。各プラッタのトラックをひとまとめにして「シリンダ」と呼びます。
③セクタ
各トラックは、「セクタ」と呼ばれるデータの最小単位で分割。PCの場合、1セクタは512bytesである。

SSD(Solid State Drive)

実はHDDには物理的な弱点があります。
それは、中身の構造が機械的に複雑であるため故障が起こりやすく、また、データ読み書きのために磁気ヘッドを移動させる必要があるため、その分読み出し速度は低下してしまいます。
その弱点を解決したものがSSDと呼ばれるもので、中身はフラッシュメモリを用いた記憶媒体になっています。
SSDの登場自体はまだ近年(ここ10年程度)なので、同容量のHDDと比較して高価ではありますが、それでもノートPCなどはHDDの代わりにSSDが搭載された製品が増えてきました。

SSDは、他にも音が静か(HDDは磁気ヘッドの移動で音が生じる)で、また、消費電力も小さいというメリットがあります。


まとめ

・補助記憶装置は、大容量かつ不揮発性(コンピュータ電源をOFFにするとデータは消えない)の記憶領域となる装置
・補助記憶装置は、代表的なものに『ハードディスク(HDD)』『SSD』がある
・ハードディスク(HDD)とは、磁気媒体となっている円盤状のディスクにデータを記録、また、そのディスクからデータを読み出す装置
・SSDとは、中身はフラッシュメモリを用いた記憶媒体であり、HDDよりもアクセス速度や耐障害性に優れる