基本情報技術者 2014年 春期 午前(科目A) 問20
問題文
メモリセルにフリップフロップ回路を利用したものはどれか。
選択肢
ア:DRAM
イ:EEPROM
ウ:SDRAM
エ:SRAM(正解)
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フリップフロップ型メモリセル【午前解説】
正解の理由
正解: エ
SRAM(Static RAM)はメモリセルにフリップフロップ(通常は6トランジスタのクロス結合回路)を使い、1ビットを双安定状態で保持します。フリップフロップは二つの逆相インバータとアクセス用トランジスタで構成され、保持は電源供給が続く限り維持されるため「静的(static)」にデータを保持します。この実装が「フリップフロップ回路を利用したもの」に該当するため、選択肢の中ではSRAMが正解です。
SRAM(Static RAM)はメモリセルにフリップフロップ(通常は6トランジスタのクロス結合回路)を使い、1ビットを双安定状態で保持します。フリップフロップは二つの逆相インバータとアクセス用トランジスタで構成され、保持は電源供給が続く限り維持されるため「静的(static)」にデータを保持します。この実装が「フリップフロップ回路を利用したもの」に該当するため、選択肢の中ではSRAMが正解です。
解法ステップ
- 各選択肢(DRAM, EEPROM, SDRAM, SRAM)がどのようなセル構造を持つかを思い出す。
- 「フリップフロップ(クロス結合インバータ)」を用いるのはどれかを照合する。
- フリップフロップを用いるのはSRAMのみであるため選択する。
選択肢別の誤答解説
- ア: DRAM — 間違い。DRAMは1ビット当たり1つのトランジスタ+キャパシタ(1T1C)の構造で、キャパシタの電荷でデータを保持し、周期的なリフレッシュが必要です。
- イ: EEPROM — 間違い。EEPROMはフローティングゲートトランジスタに電荷を蓄えることで不揮発性を実現しており、フリップフロップ回路は使いません。
- ウ: SDRAM — 間違い。SDRAMは「同期DRAM」であり、セル構造はDRAMと同じ1T1Cです。クロック同期の制御が付加されているだけで、フリップフロップセルではありません。
- エ: SRAM — 正解。SRAMは各セルがフリップフロップ(一般に6トランジスタ)で構成され、リフレッシュ不要で高速だが集積度とコストの面で不利です。
よくある誤解
- 「DRAMもフリップフロップを使っている」と誤解する点:DRAMはフリップフロップではなく、キャパシタと1つのトランジスタ(1T1C)でビットを保持します。
- 「EEPROMやFlashもフリップフロップで不揮発的に保持する」と思う点:EEPROM/Flashはフローティングゲートトランジスタで電荷を蓄積して不揮発性を実現し、フリップフロップとは原理が異なります。
補足コラム
- SRAMの典型セル構成は6T(6トランジスタ)で、2つの逆相インバータ(4トランジスタ)とアクセス制御用トランジスタ2つで構成されます。
- DRAMは1T1Cでセル面積が小さいため主記憶(メインメモリ)向け、SRAMは高速だが面積大でキャッシュ用途に最適です。
- EEPROM/Flashは書込み/消去に時間や耐久性の制限があり、不揮発である点がSRAM/DRAMと大きく異なります。
- 実務上のヒント:高速性が最優先ならSRAM(キャッシュ)、大容量かつ低コストならDRAM(メインメモリ)、電源断で保持したければEEPROM/Flashを選ぶという役割分担が定着しています。
FAQ
Q1: なぜSRAMは「静的」なのですか?
A1: フリップフロップによってビットが双安定状態で保持され、周期的なリフレッシュが不要なため「静的」と呼ばれます。
A1: フリップフロップによってビットが双安定状態で保持され、周期的なリフレッシュが不要なため「静的」と呼ばれます。
Q2: フリップフロップとキャパシタはどちらが信頼性高いですか?
A2: フリップフロップはリフレッシュ不要で読み出しが高速ですがトランジスタ数が多く面積が大きい。キャパシタは小面積で大容量実装が可能ですがリフレッシュが必要です。用途により使い分けます。
A2: フリップフロップはリフレッシュ不要で読み出しが高速ですがトランジスタ数が多く面積が大きい。キャパシタは小面積で大容量実装が可能ですがリフレッシュが必要です。用途により使い分けます。
Q3: SDRAMとDRAMの違いは何ですか?
A3: セル構造は同じ(1T1C)。SDRAMは内部をクロック同期で制御することでバーストアクセスなどの高速化や制御の簡素化を図ったDRAMの一種です。
A3: セル構造は同じ(1T1C)。SDRAMは内部をクロック同期で制御することでバーストアクセスなどの高速化や制御の簡素化を図ったDRAMの一種です。
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