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ストレージの適切な容量はどの程度なのか？

マゲっちSC

　おはようございます。またはこんにちは。もしくはこんばんわ。マゲっちSCと申します。2022年も6月上旬となり現在沖縄・奄美群島と関東・甲信が梅雨入りしています。本来なら西から順番に梅雨入りという流れなのですが、南九州でも梅雨入りしているのは奄美群島のみとなっており、異例の梅雨入りとなりました。これから約1ヶ月半ほどの湿気の多い時期となりますが、体調管理や湿気に注意する時期ですね。
　さて前回のブログでは、PCを新規購入した場合の初期設定を誰がするべきなのかというお話をしました。各販売店などではオプション扱いになっており、つけた場合は本体価格に上乗せされて料金請求が行われます。しかし、やっていることそのものは難しいわけでもないですし、設定変更はいつでも可能であるということ、それからその難易度についてもご理解いただけたかと思います。皆さんから見て2～3万円ほどの価格に見合うかどうかご確認いただき、必要であればつけていただくといいでしょう。

メインメモリとストレージの違いとはなにか？

　それでは今回の本題に入りたいと思います。今回のブログはメインメモリとストレージの関係性のお話なのですが、その前にメインメモリとストレージの違いについて簡単にお話させていただきます。PC初心者の方はよくメインメモリとストレージの区別がついていない方がときどきいらっしゃいますが、メインメモリとストレージは似て非なるものです。
　まずメインメモリですが、これはCPUの計算結果や計算するための材料を置いておく場所です。

メインメモリ

これがメインメモリの写真です。このパッケージは3枚組になっていますが、通常販売されているのは2枚組または4枚組のものです。「PC3」と書かれているのでこれはDDR3という世代のメインメモリですね。現在でも売られていますが、Windows11で使用することができないことと、データ転送速度が遅いため、皆さんが使用することはないと思います。また、これは緑色の基板や黒いチップがそのまま見えていますがゲーム用途のメインメモリの場合はヒートスプレッダがついていて放熱しやすい状態になっています。また、ものによりますがヒートスプレッダにLEDが搭載されていて、通電すると光るタイプのものもあります。
　メインメモリはCPUの計算する材料や計算結果を一時的に記憶します。一時的なので電源を切ったりPCを再起動すると記憶内容は消失します。よく、PCの調子が悪いときは再起動すると調子が戻ることがありますが、そうなるのはメインメモリ上に不要なデータなどが残っていて、それがPCの動作に悪影響を与えている場合です。再起動することでその内容が消去されるため調子が戻るということです。情報処理の試験ではメインメモリは「主記憶装置」と呼ばれています。

　これがSSDです。これはNVMeと呼ばれるタイプのデータ転送速度が速く、マザーボードに直付けできるタイプのものです。SSDはこれ以外にも

このように電源とデータ転送用のケーブルをつなぐSATA接続のものがあります。SSDはPC以外にもPS4やPS5という家庭用ゲーム機にも搭載することができますし、PS5には最初からSSDが搭載されていますね。PS4はHDDが搭載されていますが、保証を受けられなくなる代わりにSATAタイプのSSDに入れ替えて使用することができます。HDDもSATA接続だからです。写真はSSDの裏側ですが、右側の金メッキのところがケーブルをつなぐコネクタ部分になります。上の大きい方が電源、下の小さい方がデータを転送する方です。
　よく形が似ているということで間違えやすいのがメインメモリとNVMeタイプのSSDです。写真を見比べてみてください。非常によく似ていますね。SATAタイプのSSDとの違いは電源ケーブルもデータ転送ケーブルも不要なところです。その代わり超高速でデータのやり取りを行うため、SATA接続のSSDよりも発熱しやすいため、通常は上に放熱用のヒートシンクを取り付けて使用します。ヒートシンクはマザーボードについている場合もあればSSDに付属している場合もあります。ヒートシンクが付属しているマザーボードを選んだときはSSDはヒートシンクなしのものを選びます。ヒートシンクが付属しているものも、ヒートシンクを使用しないのであれば使用可能ですが価格は高めです。マザーボードにヒートシンクが付属していなければSSDはヒートシンクが付属しているものを選びます。
　PS5にはNVMeタイプのSSDが最初から搭載されているため、ゲーミングPC並みにゲームの起動が速かったり、インストール速度も早いというわけです。
　メインメモリは電源を切ると記憶しているデータが消えてしまいますが、SSDやHDD（ストレージ）は基本的に電源を切ってもデータが消えることはありません。そしてCPUが基本的にデータにアクセスするのはメインメモリに置かれているデータです。しかし、メインメモリ上にデータがない場合はCPUはストレージにアクセスしてデータを読み出し、メインメモリ上に記憶するということを行います。メインメモリが主記憶装置と呼ばれているように、ストレージは情報処理の試験では「補助記憶装置」と呼ばれます。

ストレージに必要な容量とはどの程度か？

　では、補助記憶装置（ストレージ）における必要な容量は2022年6月現在ではどの程度必要なのでしょうか？それは皆さんがPCをどのような用途で使用するかによって変わってきます。
　例えばビジネス用途であればストレージの容量は最低256GBあれば必要十分でしょう。作成したデータは外付けのHDDやSSD、またはUSBメモリにできるだけ保存するようにします。というのもSSDはSATAでもNVMeでも書き込み回数に制限があるからです。書き込み回数の制限と言ってもほんの数千回ということではありません。SSDそのものの部品やPCを普段どういう環境に置いているのかということにもよります。高温多湿の場所に長時間PCを置いている場合は基本的にストレージの寿命は短くなります。
　SSDやUSBメモリの場合は記憶素子と呼ばれるものにデータを焼き付けて記憶しますが、記憶素子が高温多湿の環境下ではすぐに劣化してしまいます。また、通常の書き込みでも記憶素子にデータを記憶する場合、記憶素子が酸化していきます。そして徐々に記憶素子が劣化して最終的に使用できなくなります。SSDは平均寿命がだいたい5年くらいと言われていますが、高温多湿の場所であれば3年くらいに短縮されてしまいます。
　少し話がそれましたが、システムの入っているストレージはできるだけ長く使いたいと思いますので、データはできるだけUSBメモリや外付けのSSD・内臓HDD・外付けHDDへ保存することが望ましいというわけです。もし使用できるのであればクラウドのデータ保存サービスを使っておくのもいいでしょう。手持ちの記憶媒体が壊れてしまってもインターネットへつながる環境であれば、クラウドへ保存したデータをダウンロードして新しいストレージへデータをコピーすることができます。ただし、データを更新したら必ず更新されたデータのコピーをクラウドへ保存しておく必要があります。OSや各種ビジネス系ソフトの更新もありますので、128GBよりは256GBの容量のほうがオススメです。
　ゲーム用途や映像・音楽・イラスト作成・動画編集などのクリエイティブな作業を行う場合は最低でも500GB程度は必要となります。そもそもソフトの容量がワープロや表計算のソフトなどと比較すると大きいということもありますし、ゲームの場合はどのくらいの本数のゲームをプレイするのかということも考慮する必要があります。どのソフトもバージョンアップによる機能追加や不具合修正などはありますが、特にゲームソフトの場合はバージョンアップで追加するデータが5GB程度ある場合もあります。なぜそんな大量のデータになるのか？ということですが、ゲームの場合はプログラムコードの追加や修正以外にテキストの追加や新たなCGの追加、BGMなどの追加があります。いくつかのプログラムコードやテキストの修正、CGの修正に関しては上書き保存される場合があるので5GBほどダウンロードデータがあるとしても、実際にデータが追加されてストレージが消費する実容量としては2GB程度になる場合が多いですね。
　ゲーム用途の場合ではタイトルにもよりますが2～3本程度であれば500GB程度の容量でも必要十分です。しかし4本以上のゲームをプレイする場合は1TB（1000GB）ほど容量があれば2022年現在では充分でしょう。8本くらいゲームをプレイする場合は2TBほどある方がいいかもしれません。クリエイティブな作業をされる場合も1TBほどは容量を確保しておいたほうがいいでしょう。例えば動画編集する場合に必要なソフトが自分の予想以上にデータ容量を消費する場合もありますし、予想以上にソフトの本数やプラグインが多かったという場合に容量が少ないと対処できないということを防ぐためです。

ストレージとメインメモリの関係性とは？

　メインメモリ（主記憶装置）とストレージ（補助記憶装置）の違いはおわかりいただけたかと思います。では、これら2つはコンピュータ・システム上ではどのような関係性なのでしょうか？コンピュータが起動する場合を例にとって考えてみましょう。現在は家庭用ゲーム機でもシステムソフトが入っているので、PCだけではなく家庭用ゲーム機も同じような動作をします。
　コンピュータの起動に関しては過去ブログで何度か触れていますが、おさらいしておくと、

電源が入る→BIOSが起動→POSTによる生存確認→BIOSに設定されている補助記憶装置にアクセス→OS（システムソフト）の起動

という手順を踏みます。BIOSというのはマザーボードに記憶されている基本的な入出力システムです。これを設定することでハードウェアの能力の引き上げや引き下げ、起動ディスクの設定などを行います。
　POSTというのはCPU・メインメモリ・GPUの生存確認です。
　PCは最初どこにOSのデータが入っているかがわかりません。その場所とアクセス順を教えてあげることでOSの入っている場所を確認してコンピュータを立ち上げるために必要なデータが入っている場所を特定し、データが見つかればそれを読み込んで計算します。そして様々な手続き（OSそのものの計算やOSの設定情報の反映など）を行いつつ必要なデータはメインメモリへ記憶していきます。そしてすべて完了するとPCが利用可能な状態になります。CPUの計算速度やメインメモリへのデータ転送速度はもちろんのこと、ストレージから読み出す場合のアクセス速度もPCの起動に影響します。
　ストレージにあるデータをCPUがメモリへ転送・計算し、必要に応じて結果をメインメモリへ記憶させる。これが基本的なコンピュータ・システムの動作です。PCでも家庭用ゲーム機でもここは同じです。

仮想メモリとはなにか？

　では、仮にメインメモリの容量が少なかった場合どうなるのでしょうか？過去のブログで「メインメモリの容量が少ないとソフトの動作に影響する」とか「メインメモリの容量が少ないとゲームがカクカクする」とか書かせていただきましたが、それはこういう理由があります。
　その前にメインメモリとストレージのイメージをここで作っておきましょう。メインメモリはCPUが処理を行う場合の作業台です。作業用テーブルが広いと様々なものを置いておくことができます。皆さんもPCで作業したりゲームしたり、動画を視聴する際にテーブルの上に何か置かれてると思います。私の場合はデスクトップ型のPCなので、机の上にはキーボード・トラックボール。それからスマホにゲームパッド、アーケードコントローラがあります。アーケードコントローラは大きいので実際にはテーブルの上というよりは使用する場合は膝の上において使いますが、使用していないときはテーブルの上に置いています。あとはPCモニター2枚ですね。これに缶コーヒーだったりおやつだったりが載りますし、場合によっては食事を摂ることもあるのでお皿が数枚載ることもあります。
　作業テーブルが狭いとそもそもPC作業に必要なもの以外は載せられません。とても食事を摂るなんていうことはできないので食卓へ移動する必要が出てきます。
　ストレージは簡単に言うと保管庫です。食材で言えば冷蔵庫になりますね。例えば私がPCで作業しているときにアイスコーヒーが飲みたくなったとします。その場合机の上にあればそれを飲めばいいのですが、だいたいの場合は最初からアイスコーヒーは机の上にはありません。そのため冷蔵庫へ取りに行くのです。
　この話でメインメモリとストレージの機能の違いとだいたいの関係性が見えてきたのではないでしょうか？
　メインメモリの容量が少ないということは作業スペースが狭いということになります。では作業スペースが狭い場合コンピュータの世界ではどのようなことが起きているのでしょうか？
　メインメモリからデータがあふれることをオーバーフローといいます。メインメモリが8GBしかないのに10GBのデータを載せる必要がある場合、2GBのデータ量があふれることになりますが、メインメモリからデータがあふれた場合、基本的にはそのソフトは動作できなくなります。必要な情報が欠落しているためCPUが計算できない場合があるからです。
　ですが、もしそのような事態が起きたときに毎回PCがフリーズ→再起動をしていてはコンピュータを導入した意味がありません。そのためデータのオーバーフローが起きても大丈夫なようになっています。それが仮想メモリです。仮想メモリもいくつか方式がありますが、メジャーなところではページングという方式が取られていることが多いです。
　仮想メモリというのはその名の通り仮想で作られたメモリ領域のことです。オーバーフローしたデータはストレージ内の空き容量に作られた仮想的なテーブルにデータが一時的に保管されます。そのため再起動すると仮想メモリ内のデータも消去されます（OSの設定によっては残すこともできる）。
　ちなみに皆さんのご家庭でも、皆さんがPCを使っている場所と冷蔵庫の場所はある程度離れているでしょうか？同じ部屋だという方もいれば別の部屋だという方もいらっしゃるでしょう。
　私の場合は通信機器を置く部屋に台所も併設されているのでPCとその作業テーブルも冷蔵庫と同じ部屋にあります。そして食事をPC用の作業テーブルで摂ろうとした場合に、もしテーブルが狭かったらどうなるか？と言うと、温かいものは机の上において、冷たいものは冷蔵庫に入れるという形になるのが一般的でしょう。
　温かいものを食べ終わって食器を台所のシンクまで持っていったら机の上に空きができます。そこに今度は冷蔵庫から冷たいものを持っていって引き続き食事をするということになります。
　PCでも同じで必要になったデータがあふれたものであればストレージの仮想メモリ領域までそのデータを取りに行く必要があります。そして計算結果をメインメモリに記憶できるようならメインメモリ上に記憶させるのですが、それが不可能な場合はストレージの仮想メモリ領域までデータを記憶させに行く必要があります。

仮想メモリを使うとデータのアクセス速度はどうなるのか？

　では、仮想メモリを使うとデータのアクセス速度としてはどうなるのでしょうか？先ほどの冷蔵庫の例を使ってみましょう。
　皆さんも同じだと思うのですが、作業テーブルと冷蔵庫がほぼ同じ場所にあるという方はほぼいないのではないでしょうか？私のようにPCと冷蔵庫が同じ部屋にあるという方でも作業テーブルと冷蔵庫はある程度距離が離れているはずです。私の場合は部屋の入口近くにPC用の作業テーブルを置いていますが、冷蔵庫はPCがおいてある場所とは逆側の方向にあるので、同じ部屋と言っても多少の距離があります。アイスコーヒーが欲しくなった場合は作業テーブルを離れて冷蔵庫まで歩いて移動し、取り出して席に戻らなければなりません。
　PCの場合も同じでメインメモリよりもストレージのほうが少し遠くにある印象です。印象としたのは物理的な距離ではなくデータ転送速度の速い遅いがあるからです。ストレージはSATAであってもNVMe（PCIe接続）でも、メインメモリよりはデータ転送速度が遅いのが実情です。
　つまり仮想メモリにあるデータへのアクセスは遅くなるということです。そして仮想メモリへのアクセスは1度きりではなく何度も行われます。冷蔵庫の例で言えば何度も冷蔵庫まで歩いていき、何度も開閉している状態ですね。こんなことをしているとどうなるかというと、冷蔵庫の中は冷えづらくなりますし、皆さんも何度も冷蔵庫まで行かされるという苦行に耐えなければなりません。
　PC上ではCPUが何度もストレージへアクセスするため、ストレージへ過度な負荷がかかり続けます。通常はストレージへのアクセス自体はそう多いものではないので負荷はほとんどかかっていません。例えばゲームであればオープンワールドのゲームは一度データをメインメモリへ読み込んでしまえば、しばらくは別エリア（別マップ）へ移動しないはずなのでストレージへのアクセスはなくなります。が、マップの情報がすべてメインメモリへ記憶できない場合、ストレージ上にある仮想メモリへ何度もアクセスする必要が出てくるため、ストレージそのものに負荷がかかり続けます。負荷がかかり続けたストレージは発熱なども起きるため冷却ができていないとデータ転送速度が落ちます。そして負荷がかかるため寿命が短命になります。
　仮想メモリはメインメモリよりもアクセス時間がかかるため、結果としてソフトの挙動がおかしくなります。ビジネス系ソフトではあまり体感することはないかと思いますが、ゲームソフトの場合はキャラの挙動が不自然になったり、自分のキャラや敵のキャラなどが瞬間移動したかのように表示されるため、どのジャンルのゲームにおいても快適さはもちろん、楽しさも奪われるでしょう。

まとめ

　このように、メインメモリの容量が足りないとストレージへ仮想的なメモリ領域を作成してデータのあふれがあっても一見問題ないかのように動作させることはできるのですが、ストレージへのアクセスが頻繁に行われるため、データ転送速度が遅いストレージであればあるほど快適性は失われていきます。特にゲームの場合はその影響が顕著に出ます。クリエイティブな作業をしていても仮想メモリの影響で作業時間が思いの外かかることがあります。
　また、ストレージ本体にも負荷がかかり続けるため、ストレージの寿命そのものが短くなります。
　そのため、メインメモリの容量を少なく見積もることはオススメしません。2022年6月現在は少なくとも16GBは必須です。これはビジネス系ソフトも同じです。最近ではワープロヤ表計算ソフトを単体で使用することはあまりないですし、場合によってはネットで情報を検索する必要も出てくるでしょう。ウェブブラウザも現在はタブブラウザが当たり前になり、タブの量が多ければ当然メインメモリの消費量も多くなります。
　ゲームをする場合も最近はゲームソフト単体だけではなく、裏で攻略サイトなどをウェブブラウザで開いていたり、モニターを複数使って、メインモニターでゲームをしつつサブモニターでウェブを検索したり、動画を視聴したりする場合もあります。人によってはゲーム配信をするソフトを立ち上げていたり、音声で通話できるソフトを使って、不特定多数の方と連絡を取ったり雑談をしたりする方も多いです。場合によってはVTuberのキャラを動かしたり表示したりするソフトを使っている方もいらっしゃいます。そうなるとメインメモリが16GBでも足りなくなってくるため、32GBくらいの容量が必要になってきます。
　私も前PCのときはメインメモリを16GBにしていました。しかし新PCではWindows11を導入するということと、今後出てくるゲームの容量がどんどん肥大化するであろうことを考慮して32GBのメモリ容量に変更しました。2022年6月現在では上記のような使用方法でも（VTuberはしていませんが）ゲームを立ち上げていなくても約9GB程度消費していることが多いです。いくつかのゲームソフトはすでにメインメモリ32GB推奨のものも出てきています。Windowsの場合は毎年11月に大型バージョンアップが予定されているため、2年後くらいにはゲーム目的でも32GBが常識的なメインメモリのサイズになっていることでしょう。
　ということはいずれはゲームを2～3本程度しかプレイしないという方も、ストレージは1TBが必須ということになっていると思われます。というのも年々様々なソフトがアップグレードされたり新規に発売される場合、様々な機能やよりリアルなCGが搭載されることが容易に予想できるからです。それに伴い音声データも増えていくでしょう。今はゲームでも一部のシーンにしかキャラボイスやシステム音声がついているものが多いですが、今後はフルボイスでありとあらゆるセリフをしゃべる可能性があります。そうなると最低1TB、余裕があれば2～3TBのストレージ容量が必須となるかもしれません。
　次回のブログも引き続きストレージのお話です。皆さんの目の前に例えば500GBのSSDがあったとします。そのうちデータが実際に入れられる容量はどのくらいだと思いますか？500GBと書いてあるのだから500GB入る？果たしてそれは本当でしょうか？ご興味がありましたらまたお立ち寄りください。それでは失礼いたします。


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