Storage device - storage

Japanese: 記憶装置 - きおくそうち（英語表記）storage

In a computer system, a device that can store, hold, and retrieve programs and data. Also called memory or storage. In a computer, both programs and data are stored, and the instructions that make up the programs are executed in sequence, operating on the data (and sometimes even the instructions), allowing automatic processing. For this reason, a storage device can be said to be an essential component for a computer.

[Norihisa Doi]

Classification

It is desirable for storage devices to be fast and have large capacity, but there are natural limitations in terms of design and economy. Therefore, in general, for storage devices that can be directly accessed (to extract information) by the CPU (Central Processing Unit), relatively small capacity but expensive high-speed elements are used to store only the programs and data actually required for execution, and the rest is stored in a storage device that is slower but cheaper and has a larger capacity. The former is called the main memory, and the latter is called an external memory. Furthermore, the main memory is often composed of a smaller capacity but faster memory and a larger capacity memory that is not as fast. The faster memory is called a cache memory or buffer memory. In this case, it is the cache memory that the CPU actually accesses. The contents stored in the external memory are transferred to the main memory as needed and used. Storage devices other than the main memory are called auxiliary storage devices. The main memory is sometimes called an internal memory device, and a storage device that can only be accessed through an input/output channel is sometimes called an external memory device. There is also a service called online storage that allows you to save data on a server on the web using the Internet.

[Norihisa Doi]

Main memory

In the early days, there were delay circuits using ultrasound and electrostatic memory using cathode ray tubes, followed by magnetic drum memory devices, but from the second half of the first generation in the 1950s, magnetic cores were mainly used.

In the mid-1970s, in the latter half of the third generation, semiconductor memory (IC memory) appeared and replaced the magnetic core. Semiconductor memory includes RAM (random access memory), which can be read and written, and ROM (read only memory), which can only read the stored contents.

There are two types of RAM: static RAM and dynamic RAM. Static RAM uses sequential circuits such as flip-flops, and continues to output the current state until an opposite input signal is received. It is also called SRAM. Dynamic RAM uses the presence or absence of charge in a capacitor, and as the charge stored in the capacitor is lost over time, the charge must be replenished periodically. This operation is called refreshing. It is also called DRAM. Static RAM is easier to use, but dynamic RAM is cheaper due to its simpler structure. With a few exceptions, RAM is generally a volatile memory whose memory is lost when the power is turned off.

ROM is a non-volatile memory that does not lose its contents even when the power is turned off. There are mask ROMs, whose contents are set at the manufacturing stage, programmable ROMs (PROMs) to which the user can write information electrically only once, and erasable PROMs (EPROMs) to which the contents can be erased and rewritten. There are UV-EPROMs, which can be erased by exposing them to ultraviolet light, and electrically erasable and programmable ROMs (EEPROMs), which can be erased electrically. In recent years, EPROMs are being replaced by flash memory. Flash memory is a type of EEPROM that is a rewritable non-volatile memory. It is also called flash EEPROM or flash ROM. In addition, auxiliary storage devices that can only read the stored contents, such as CD-ROMs and DVD-ROMs, are sometimes referred to as ROMs, even if they are not semiconductor memories.

Semiconductor memory currently consists of 128 megabit and 256 megabit memories, but the density is expected to continue to increase in the future.

[Norihisa Doi]

External Storage Device

External storage devices are usually magnetic disk storage devices, magnetic tape storage devices (streamers), and floppy disk storage devices, but semiconductor storage devices and magneto-optical storage devices (MO) are also used. CD-R/RW and USB memory are also examples of external storage devices.

[Norihisa Doi]

Online Storage

A service that allows you to freely read and write data using a server on the Internet is called online storage. This is a system that stores data outside of the computer you are using, without using the physical media mentioned in the previous section. Of these, online storage provided using cloud services is specifically called cloud storage. A variety of services are offered, both paid and free, including Dropbox, a representative personal service, Microsoft's One Drive, and Google Drive by Google.

[Editorial Department]

"New Information Processing Handbook" edited by Information Processing Society of Japan (1995, Ohmsha)" ▽ "Fundamentals of Computer Systems, 13th Edition, edited by ITEC Information Technology Education Institute (2005, ITEC Information Processing Engineer Education Center)" ▽ "Computer Systems" by Masamichi Shimura (2005, Corona Publishing) ▽ "Computer Organization and Design: Hardware and Software Interface, Vol. 2, 3rd Edition, by David A. Patterson and John L. Hennessy, translated by Mitsuaki Narita (2006, Nikkei BP, published by Nikkei BP Publishing Center)"

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

コンピュータシステムにおいて、プログラムおよびデータを格納、保持し、取り出すことができる装置。メモリー、ストレージともいう。コンピュータでは、プログラムとデータをともに記憶しておき、順次、プログラムを構成している命令を実行し、データに（場合によっては命令にさえも）操作を施していくことによって、自動的に処理が行われる。そこで、コンピュータにとって記憶装置は必須(ひっす)の構成要素であるといえる。

［土居範久］

分類

記憶装置は高速で、しかも容量が大きいほうが望ましいが、設計上および経済上おのずと限界がある。そこで、一般には、CPU（中央処理装置）で直接アクセス（情報を取り出す）できる記憶装置には、容量は比較的小さいが高価な高速の素子を用いて、実行の際に実際に必要とするプログラムとデータだけを記憶させ、残りは、それに比べて低速ではあるが、安価で容量が大きい記憶装置に記憶させるようにする。前者を主記憶装置（メインメモリー）といい、後者を外部記憶装置という。さらに、主記憶装置も、容量は少ないがより高速な記憶と大容量のそれ程高速でない記憶とで構成することが多い。より高速な記憶をキャッシュメモリーとかバッファメモリーという。この場合、CPUが実際にアクセスするのはキャッシュメモリーである。外部記憶装置に記憶させた内容は、必要に応じてそのつど主記憶装置に転送して使用する。主記憶装置以外の記憶装置を補助記憶装置という。主記憶装置を内部記憶装置、入出力チャネルを通してだけアクセスできる記憶装置を外部記憶装置ということもある。また、インターネットを利用してウェブ上のサーバーにデータを保存することができるオンラインストレージというサービスもある。

［土居範久］

主記憶装置

初期には、超音波を利用した遅延回路や、ブラウン管を用いた静電記憶などがあり、ついで磁気ドラム記憶装置が用いられたが、1950年代の第1世代の後半からは磁気コアがおもに用いられた。

　1970年代のなかば、第3世代後半になって、半導体メモリーsemiconductor memory（ICメモリー）が出現し、磁気コアにとってかわった。半導体メモリーには、読出しや書込みができるRAM(ラム)（random access memory）と、記憶内容の読出ししかできないROM(ロム)（read only memory）がある。

　RAMには、スタティックRAMと、ダイナミックRAMの2種類がある。スタティックRAMはフリップフロップなど順序回路を利用したもので、反対の入力信号があるまでは現在の状態に対応する出力を出し続ける。SRAM(エスラム)ともいう。ダイナミックRAMはコンデンサー（キャパシター）の電荷の有無を利用したもので、時間の経過とともにコンデンサーに蓄積された電荷が失われてしまうので、定期的に電荷を補う。この動作をリフレッシュという。DRAM(ディーラム)ともいう。スタティックRAMのほうが使いやすいが、ダイナミックRAMのほうが構造が簡単であることから安い。RAMは、多少の例外はあるが、一般に電源を切ったら記憶が失われる揮発性メモリーである。

　ROMは電源を切っても記憶が失われない不揮発メモリーで、製造の段階で内容を設定するマスクROM（mask ROM）と、使用者が1回だけ電気的に情報を書き込むことができるPROM(ピーロム)（programmable ROM）、内容を消去しふたたび書き込むことができるEPROM(イーピーロム)（erasable PROM）がある。EPROMは紫外線照射によって消去可能なUV－EPROMと電気的に消去が可能なEEPROM(イーイーピーロム)（electrically erasable and programmable ROM）などがある。EPROMは、近年、フラッシュメモリーにとってかわられつつある。フラッシュメモリーはEEPROMの一種で、書き換え可能な不揮発性メモリーである。フラッシュEEPROMとかフラッシュROMともいう。また、CD－ROMやDVD－ROMなどのように、半導体メモリーでなくても、記憶内容の読出ししかできない補助記憶装置をROMと表現することもある。

　半導体メモリーは128メガビット、256メガビットのものが主流であるが、今後ますます集積度は高まっていくものと思われる。

［土居範久］

外部記憶装置

外部記憶装置としては、普通、磁気ディスク記憶装置、磁気テープ記憶装置（ストリーマー）、フロッピーディスク記憶装置が用いられるが、半導体記憶装置や光磁気記憶装置（MO）なども用いられる。CD－R／RW、USBメモリーなどは外部記憶装置である。

［土居範久］

オンラインストレージ

インターネット上にあるサーバーを使って、自由にデータを読み書きできるサービスをオンラインストレージとよぶ。これは、前項に示した物理的なメディアを使わずに、データを使用中のコンピュータの外部に保管するシステムである。このうち、クラウドサービスを利用して提供されるオンラインストレージをとくにクラウドストレージとよぶ。個人用サービスの代表格であるDropbox(ドロップボックス)やマイクロソフト社のOne Drive(ワンドライブ)、グーグル社のGoogle Drive(グーグルドライブ)など、有償・無償を問わず、さまざまなサービスが提供されている。

［編集部］

『情報処理学会編『新版情報処理ハンドブック』（1995・オーム社）』▽『アイテック情報技術教育研究所編著『コンピュータシステムの基礎』第13版（2005・アイテック情報処理技術者教育センター）』▽『志村正道著『コンピュータシステム』（2005・コロナ社）』▽『デイビッド・A・パターソン、ジョン・L・ヘネシー著、成田光彰訳『コンピュータの構成と設計――ハードウエアとソフトウエアのインタフェース　下』第3版（2006・日経BP社、日経BP出版センター発売）』