メモリの種類と誤りの検出・訂正

結論：メモリは「消えるか」「書き換えられるか」の2軸で分ける

メモリの見分け方は2つの質問で足りる。**電源を切ると中身が消えるか（揮発性）**と、後から書き換えられるかだ。RAMは消える・書き換え自由、ROMは消えない・基本は読むだけ。

たとえると、RAMは会議室のホワイトボード（自由に書けるが、部屋を出るとき消される）、ROMは印刷された本（消えないが書き込めない）。

RAMはさらに2種類に分かれる。前のレッスンのキャッシュメモリにはSRAM、主記憶にはDRAMが使われる。

電源投入時に最初に動くプログラムはROMに置く

電源を入れた直後、主記憶（DRAM）は空っぽだ。だから最初に動くプログラム（IPL＝OSを読み込むための起動プログラム）は、電源を切っても消えないROMに置く。

HDDも消えないが、HDDからOSを読み出すにはそのための読込みプログラムが先に動いている必要がある。だから最初の置き場にはならない。DRAM・SRAMは揮発性なので、バッテリで電源を保たない限り使えない。

ROMの種類：書き込むタイミングと消し方で区別する

ROMは「誰がいつ書くか」「消せるならどうやって消すか」で区別する。

マスクROMの強みは「書き換えられない」ことそのものだ。出荷後にプログラムを不正に書き換えられないので、組込み機器のプログラム格納に向く。逆に「量産後にシリアル番号を書く」「紫外線で消して再利用」はマスクROMにはできない。

誤り検出と誤り訂正：パリティ・チェックサムは「検出だけ」

メモリのビットは、ノイズなどで0と1がまれに反転する。これを見つけるのが誤り検出、元に戻すのが誤り訂正だ。試験では「その方式は訂正までできるか」が問われる。

パリティチェックは、データに1ビット（パリティビット）を足し、1の個数を偶数（偶数パリティ）または奇数（奇数パリティ）にそろえる方式だ。たとえば偶数パリティで 1011001（1が4個）なら0を足す。読み出したとき1の個数が奇数になっていれば「どこかが反転した」と分かる。

ただし、どのビットが反転したかは分からないので訂正はできない。2ビット同時に反転すると個数が偶数に戻り、見逃す。

ハミング符号とECC：訂正できるのはここ

ハミング符号は、検査用のビット（冗長ビット）を複数足し、それぞれがデータの違う組合せのビットを見張る方式だ。どの検査ビットが合わなかったかの組合せで、反転したビットの位置が分かるので、そのビットを反転し直して自動訂正できる。

検査ビットをもう1ビット足した拡張版（SEC-DED）は、1ビット誤りを訂正し、2ビット誤りを検出できる。試験の「2ビットの誤り検出と1ビットの誤り訂正」という言い回しが出たら、答えはハミング符号だ。

この仕組みをメモリに組み込んだものをECC（誤り訂正符号）と呼び、サーバ用のECCメモリで使われる。ECCの問題では、データ幅に対して必要な冗長ビット数を計算させる。データ幅 2^n ビットに対して、訂正用に n＋1 ビット、2ビット検出用に1ビットを足して n＋2 ビットになる（問題文で式が与えられる）。実際のECCメモリも、64ビット（2^6）のデータに 6＋2＝8ビットを足している。

試験での問われ方

• 電源投入時のプログラムの置き場：選択肢にDRAM・SRAM・HDD・ROMが並ぶ。「消えない」かつ「最初に読める」のはROMだけ。
• マスクROMのメリット：EPROM（紫外線消去）、PROM（後から書込み）、RAM（主記憶の代わり）の特徴が混ぜて出される。マスクROMは「製造時に固定・書換え不可・量産で大容量向き」。
• パリティチェックの目的：「検出する」と「検出して自動的に訂正する」が並ぶ。パリティは検出まで。
• 訂正機能をもつ方式：パリティ・チェックサム・チェックディジットと並べて、ハミング符号を選ばせる。
• ECCの冗長ビット数：データ幅を 2^n に直して n を求め、式に入れる。n をそのまま答えにしない。