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記憶装置と入出力

コンピュータの中には、性質の違う記憶装置が何段にも積み重なっています。この積み重ねを記憶階層と呼びます。なぜわざわざ何種類も用意するのか、そこが試験で問われる中心です。

記憶階層は速さと値段のバランス

記憶装置は、CPUに近いほど速く、小さく、高価になります。順番は次のとおりです。

階層位置速さ容量1バイトあたりの価格
レジスタCPUの内部最も速い最も小さい最も高い
キャッシュメモリCPUと主記憶の間速い小さい高い
主記憶CPUの外側中くらい中くらい中くらい
補助記憶さらに外側遅い大きい安い

速くて大容量で安い記憶装置があればこの階層は不要ですが、そんなものは存在しません。そこで、よく使うデータだけを速い場所に置いて全体の体感速度を上げる、という工夫をしています。キャッシュメモリはまさにその役割で、主記憶より速い場所に、直前に使ったデータを一時的に置いておきます。キャッシュに目的のデータがあることをヒット、無いことをミスヒットと呼びます。

試験では、この4つを速い順または容量の大きい順に並べ替える問題が定番です。速さの順と容量の順はちょうど逆になると覚えると、選択肢を素早く切れます。キャッシュを「容量が大きい」と書いた選択肢は誤りです。

SSDとハードディスク

補助記憶の代表は、SSDとハードディスク(HDD)です。

観点SSDハードディスク
仕組みフラッシュメモリという半導体磁気の円盤を回して読み書き
速さ速い遅い
衝撃への強さ強い弱い
動作音しないする
同じ容量あたりの価格高め安め

どちらも電源を切ってもデータが残る不揮発性です。SSDには書き換え回数に上限があるという弱点があり、ここも出題されます。「SSDは機械的に回転する部品を持たない」という記述は正しく、「SSDは揮発性である」という記述は誤りです。

周辺機器をつなぐインタフェース

インタフェースとは、機器どうしをつなぐ規格のことです。有線と無線に分けて整理します。

規格種類特徴
USB有線電源を入れたまま抜き差しできる。給電もできる
HDMI有線映像と音声をまとめて送る
Bluetooth無線数メートル程度。マウスやイヤホン向け
NFC無線数センチ。かざして使う。交通系ICカードなど

USBの特徴として、電源を入れたまま抜き差しできることをホットプラグ、つなぐだけで自動的に設定が終わることをプラグアンドプレイと呼びます。この2語は名前が似ているため入れ替えて出題されます。抜き差しがホットプラグ、自動設定がプラグアンドプレイです。

無線の2つは通信できる距離で区別します。Bluetoothは数メートル、NFCは数センチです。「かざす」動作が出てきたらNFCだと判断できます。

生田 陸人
ゆめさくエンジニア / 現役ソフトウェアエンジニア
編集 LuaGate編集部