応用情報技術者試験の「フラッシュメモリ」を解説！仕組みや特徴を分かりやすく紹介

やあ、おゆかよさん。これは令和4年度秋期の過去問だね。フラッシュメモリの基本的な性質を問う良い問題だよ。結論から言うと、正解は「エ」の「データ書換え時には、あらかじめ前のデータを消去してから書込みを行う」だね。

良い質問だね。フラッシュメモリは、物理的な仕組みとして「一度書き込んだ場所に直接上書きすることができない」んだ。例えるなら、ホワイトボードにペンで書くとき、前の文字を消さずに上から書いても読めなくなるよね？フラッシュメモリも同じで、一度「消去」してまっさらな状態に戻してから、新しいデータを書き込む必要があるんだよ。

それは、消去・書込みのたびにメモリの絶縁膜に負荷がかかるからなんだ。現在の最新技術でも、フラッシュメモリの寿命（書き換え回数制限）は避けて通れない課題だよ。例えば、1つのセルに多くの情報を詰め込むPLC（Penta-Level Cell）といった方式では、さらに寿命が短くなる傾向にある。だからこそ、特定の場所に書き込みが集中しないようにする「ウェアレベリング（書き換え回数の平準化）」という技術が重要になるんだ。これは以前も説明したね。

今は「3D NAND」と呼ばれる、メモリチップを上に高く積み上げる技術が主流だよ。300層や400層を超えるものも登場していて、テラバイト級の容量が当たり前になったね。さらに、接続規格もPCIe Gen 6といった超高速なインターフェースに対応し始めていて、データの転送速度はかつてのHDDとは比較にならないほど速いんだ。試験でも「SSDの構成部品としてフラッシュメモリが使われている」という点はよく出るから覚えておこう。

応用情報試験でさらに高得点を狙うなら、フラッシュメモリの「単位」についても理解しておこう。フラッシュメモリには「ページ」と「ブロック」という管理単位があるんだ。

• 書き込み・読み出し：ページ単位で行う
• 消去：ブロック単位（複数のページをまとめたもの）で行う

つまり、たった1ビットのデータを書き換えるためにも、まずはブロック丸ごとデータを退避させて、そのブロック全体を消去しなきゃいけないんだ。この非効率さを解決するために、コントローラが裏側で複雑な処理（ガベージコレクションなど）をしているんだよ。これも「消去してから書く」という基本原則があるからこその仕組みだね。

その意気だね。フラッシュメモリの特性を理解しておくと、SSDの選び方やPCのトラブルシューティングにも役立つから、ぜひ実生活でも活用してみてね。応援しているよ！