メモリランクとパフォーマンスにおけるその役割を理解する方法

PCハードウェアの細部に*それほど*詳しくない方なら、RAMの構造は基本的にマザーボードに挿したDDRスティックの本数で決まると思っているかもしれません。つまり、スティックが2本あればチャネルが2つある、ということですよね？でも、実は違います。メモリチャネル、あるいはメモリの行と列の仕組みについて聞いたことがあるかもしれません。これはほぼ正しい理解です。データは一種のグリッド、つまり行と列の2次元配列に保存され、そのデータにアクセスするためのチャネルが複数あります。専門用語に詳しくないと、少し混乱するかもしれません。

しかし、奇妙な点があります。Windowsは当然のことながら、すべてを必要以上に複雑にしているため、RAMの構成は実際には2次元以上のものになっています。行と列に加えて、ランク、チップ、バンクという3つの次元が追加されています。正直なところ、これらの用語は、特にパフォーマンスや互換性の問題をトラブルシューティングしようとしている場合は、かなり難しそうに聞こえるかもしれません。それぞれの用語の意味を知っておくと、システムが特定の動作をする理由や、RAMをアップグレードしても速度が向上しない理由を理解するのに役立ちます。

実用的には、各チャネルには1枚以上のDIMMを装着できます。各DIMM（RAMスティック）には、1、2、4、あるいは8つの*ランク*が存在する場合があります。ただし、4ランクや8ランクは主にサーバーで使用され、一般的なデスクトップでは使用されません。各ランクは、まとめて制御されるDRAMチップの集合体のようなものです。各ランクは、システムが独立して切り替えられるメモリの小さなサブセットと考えてください。ただし、特定のチップを選択できるわけではありません。代わりに、*チップセレクト*（スイッチのようなもの）がランク全体を制御します。つまり、システムがデータを読み書きする際、実際には個々のチップではなく、チップのグループ全体を一度にターゲットとしているのです。

ランクとは何ですか?

基本的に、ランクとはDIMM上の複数のDRAMチップの集まりで、同じチップセレクト信号を共有しているため、全て同時にアクティブ化されます。これはシステムの観点から見ると、全てのチップが単一の「オブジェクト」として動作することを意味するため、非常に重要です。システムがデータを要求すると、特定のバンク（チップ内のサブエリア）を開き、次に行、そして最後に列を開きます。ちなみに、リクエストはそのランク内のすべてのチップに同時に送信され、それら全てが同時に応答します。まるで部隊が一斉に行動しているようなイメージです。

覚えておくべき重要な点：実際のRAMラベルには、おそらく1Rx4や2Rx8といった表記が見られるでしょう。これはランク数を示しています。ちなみに、デュアルランクDIMMは両面にチップが搭載されていることが多いですが、必ずしもランク数が多いというわけではありません。ランク数は内部の配線方法に大きく左右されるからです。ランク数は、パフォーマンスやメモリコントローラによるアクセスの最適化方法などに影響します。デュアルランクモジュールはインターリーブのおかげで若干の優位性がある傾向がありますが、通常は劇的な変化をもたらすものではありません。

物事を明確にするための例

一般的なシングルチャネルシステムを想像してみてください。チャネルは通常64ビット幅で、これがデータハイウェイです。1ランクのDIMMが1つあり、そこには8つのDRAMチップが搭載されています。64ビット幅を埋めるために、各チップは8ビットのデータを供給します。実に簡単です。さて、もしそのDIMMが2ランク（例えば、パフォーマンスの柔軟性を高めるために）になっているとしたら、16個のチップが2セットにグループ化されます。実際には一度にアクティブにできるのは1つのランクだけですが、システムはリクエストをインターリーブできるため、1つのランクが終了するともう1つのランクが割り込むことができます。これは、たとえわずかでも速度を向上させたい場合に非常に便利です。

それで、本当のところはどうですか?

ほとんどのコンシューマー向けRAMスティックはシングルランク、つまりすべてのチップが片側に搭載されているので、非常に分かりやすいです。デュアルランクモジュールはスティックの両面にチップが搭載されていますが、必ずしもランク数が多いわけではありません。チップの内部配線方法により、両面にチップが搭載されているスティックでも、シングルランクの場合もあります。確実に知りたい場合は、ラベルを確認してください。通常、1Rx8や2Rx8のようにランク数が記載されています。ランク数が多いと、メモリアクセスのパイプライン化により、マルチタスクや特定のワークロードで若干のパフォーマンス向上が期待できますが、全体的にはわずかな違いです。

まとめ

基本的に、メモリランクとは「チップのグループ」を言い換えただけのものではありません。チップセレクトが単一のユニットとして制御するDRAMの集合体であり、RAMがスムーズに動作するように（あるいは設定ミスがあればスムーズに動作しないように）舞台裏で働きます。これを理解することで、アップグレードの判断やトラブルシューティングの手順を理解するのに役立ちます。少し分かりにくいかもしれませんが、ランクとチップについて知っておくことで、頭を悩ませる問題を大幅に軽減できます。

まとめ

• メモリは単に差し込むだけの単純なものではない
• ランクは、一緒に制御されるDRAMチップのグループです。
• チップセレクト信号はシステムが何と通信しているかを決定する
• RAMラベルを確認することでランク数を特定できる
• これを理解することで、RAMのパフォーマンスのトラブルシューティングや最適化に役立ちます。

まとめ

ランクとは何かを理解すると、RAMの謎が一気に解けます。アップグレードを検討している方にも、システムの動作が時々遅くなる原因を知りたい方にも、この情報がきっと役立つでしょう。少しでも頭を悩ませる時間が短縮されれば幸いです。特に、ハイエンドのRAM構成を試している方や、PCの脳の仕組みを知りたい方には役立つでしょう。