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コンピュータメモリの働き―カナワット・セナナン

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    私たちの記憶はあらゆる方法で
    私たちを形成し
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    過去の思い出を残し
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    スキルを習得して保持し
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    将来の計画を立てています
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    今や私たちの右腕となっている
    コンピュータでは
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    その同じ役割をメモリが果たしています
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    それは２時間の映画でも
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    ２語のテキストファイルでも
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    ファイルを開く指示でも同様で
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    コンピュータのメモリのすべては
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    ビット（binary digits）と
    呼ばれる単位で構成されています
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    それぞれのビットを格納しているのはメモリセルで
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    ０と１という２つの状態を
    切り替えることができます
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    ０と１という２つの状態を
    切り替えることができます
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    ファイルやプログラムは
    数百万ビットから作られていて
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    そのすべてが
    コンピュータの頭脳である
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    中央処理装置（CPU）で処理されています
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    処理するべきビットの量は
    指数関数的に増大しているので
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    コンピュータ設計者はつねに
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    大きさ、コストやスピードという
    問題に直面しています
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    私たちと同じようにコンピュータにも
    即時タスク用の短期的なメモリと
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    永久的な保存のための
    長期的なメモリがあります
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    プログラムを実行するとき
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    オペレーティングシステムは
    命令を実行するため
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    短期メモリ内の領域を割り当てます
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    例えばワードプロセッサーで
    １つのキーを押したとき
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    CPUはこの領域にアクセスし
    数ビットのデータを取得します
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    CPUはそのビットを修正したり
    新しいものを作ることもできます
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    これにかかる時間を
    メモリのレイテンシー（遅延時間）と言います
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    プログラムの命令は
    迅速かつ連続的に処理しなければならないため
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    短期メモリ内の領域は任意の順序で
    アクセスできるようになっています
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    そのためランダム・アクセス・
    メモリ（RAM）と呼ばれます
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    最も一般的なRAMのタイプは
    ダイナミックRAM（DRAM）です
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    各メモリセルは小さなトランジスタと
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    電気を保持するコンデンサで構成されていて
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    電気がないときは０
    電気があるときは１となります
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    このメモリがダイナミックと呼ばれるのは
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    放電が起こるため
    電気が保持できる時間が短く
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    データを保持するために
    一定間隔で再充電を必要とするからです
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    100ナノ秒という低レイテンシーであっても
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    最新CPUにとっては遅すぎるので
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    スタティックRAM（SRAM）でできている
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    小さな高速内蔵メモリキャッシュも
    使われます
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    SRAMは通常 トランジスタを
    ６個組み合わせて構成されていて
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    リフレッシュの必要はありません
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    SRAMはコンピュータシステムで
    最速のメモリですが
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    最も高価でもあり
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    DRAMに比べ３倍以上のスペースを取ります
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    RAMとキャッシュの難点は
    データは電源がオンのときにのみ保持され
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    電源がオフのときに
    データを保持したい場合には
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    長期記憶装置に
    転送しなければなりません
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    そのタイプには大きく分けて３種あります
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    まずは 磁気記憶媒体
    これは最も安価で
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    データは回転ディスク上の磁性膜に
    磁気パターンとして記憶されます
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    ただデータを読み込むには
    データがある場所まで
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    ディスクを回転する必要があるので
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    ドライブのレイテンシーは
    DRAMよりも10万倍遅いです
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    次にDVDやブルーレイなどの
    光学式記憶媒体です
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    これも回転するディスクを
    使用していますが
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    反射コーティングも
    併せて使用しています
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    ビット情報は 色素を使い
    レーザー読み取り可能な
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    明・暗で識別されるスポットとして
    符号化されます
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    光学式記憶媒体は
    安価で取り外し可能ですが
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    磁気記憶媒体よりもさらに
    遅延時間が大きく
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    容量が小さいことも問題です
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    最後にあげられるのが
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    フラッシュスティックなどの
    ソリッドステート・ドライブ（SSD）で
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    これが長期的な記憶媒体の中で
    最新で最速のものです
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    SSDは可動部をもたず
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    フローティング・ゲート・トランジスタを
    用いて
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    特別に設計された内部構造に
    電荷を閉じ込めたり―
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    解放したりすることによって
    ビットを格納します
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    では この数十億のビットは
    どのくらい信頼性があるのでしょう？
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    メモリのパフォーマンスは安定していて
    永久的なものと考えがちですが
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    実際はかなりの速さで劣化しています
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    デバイスとその周辺部から発生した熱が
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    ハードドライブの磁化を失わせ
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    光学式記憶媒体の色素を分解して
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    フローティング ゲートの
    電荷漏洩を引き起こしてしまうのです
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    SSDにはもう１つ弱点があります
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    フローティング・ゲート・トランジスタへの
    繰り返しの書き込みが
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    劣化を引き起こし
    最終的に記録できなくなります
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    現在の記憶媒体のデータ寿命が
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    10年に満たないことを危惧して
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    科学者たちは
    量子レベルで物理的特性を利用し
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    記憶媒体を さらに高速で
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    さらに小さく
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    さらに耐久性のあるものにすべく
    開発に取り組んでいます
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    今のところ人間もコンピュータも
    まだ不滅の記憶を手に入れてはいません
Title:
コンピュータメモリの働き―カナワット・セナナン
Speaker:
Kanawat Senanan
Description:

私たちの記憶は、あらゆる方法で私たちを形成し、過去の思い出を残し、スキルを習得して保持し、将来の計画を立てています。今や私たちの右腕となっているコンピュータでは、その同じ役割をメモリが果たしています。カナワット・セナナンが、コンピュータメモリの働きについて解説します。

講師：カナワット・セナナン、アニメーション：TED-Ed
＊このビデオの教材：http://ed.ted.com/lessons/how-computer-memory-works-kanawat-senanan
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:05
Natsuhiko Mizutani approved Japanese subtitles for How computer memory works
Natsuhiko Mizutani edited Japanese subtitles for How computer memory works
Akiko Asami accepted Japanese subtitles for How computer memory works
Akiko Asami edited Japanese subtitles for How computer memory works
Akiko Asami edited Japanese subtitles for How computer memory works
Tomoyuki Suzuki declined Japanese subtitles for How computer memory works
Tomoyuki Suzuki edited Japanese subtitles for How computer memory works
Tomoyuki Suzuki edited Japanese subtitles for How computer memory works
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