ストレージデバイスとは何ですか？どのように機能しますか
公開: 2022-02-25単純な起動からインターネットの閲覧まで、ハードディスクドライブやSSDなどのストレージデバイスが存在するため、すべてが可能です。
各ストレージデバイスには、独自の長所と短所があります。 このブログでは、ストレージデバイスとは何か、数十年にわたるストレージデバイスの種類、およびそれらの機能について説明しているため、市場で利用可能なストレージソリューションのオプションをよりよく理解できます。
コンピュータのストレージデバイスとは何ですか？
ストレージデバイスは、情報や命令を保存するために、コンピューティングデバイスまたはサーバーに内部または外部で接続できるハードウェアコンポーネントです。 これらの命令は、一時的または永続的に処理できます。
外部または内部ストレージデバイスは、記憶媒体と呼ばれることもあります。 この媒体は、指示に基づいて結果を計算するために使用することも、単に情報を転送または抽出するために使用することもできます。
当初、ストレージデバイスは磁気テープとパンチカードに基づいていました。 その後、バイナリ情報をデジタル形式で保存するために、フロッピーディスクとコンパクトディスクに置き換えられました。 現在、HDDとSSDが人気のあるオプションです。
ストレージデバイスの用途は何ですか？
ストレージデバイスを使用すると、ユーザーはデータとアプリケーションをコンピューティングデバイスに安全に保存できます。 また、情報を移植して、あるデバイスから別のデバイスに転送するためにも使用できます。
データにはいつでもアクセス（書き込み/読み取り）でき、必要に応じて短期または長期のいずれかでデータを保持できます。 小さなデバイスに大量の情報を保存する機能により、共有プロセスが簡単になります。
ストレージデバイスはどのように機能しますか？
ストレージデバイスにはいくつかの種類があり、それぞれが別々の方法で機能します。 セカンダリストレージデバイスが情報を保存する方法については、以下で説明します。
- 磁気記憶装置
これらのデバイスは、コンピューティングデバイスに接続するドライブと呼ばれる機械的なデバイスを使用します。 酸化鉄でコーティングされたディスク（カートリッジまたはメディア）は情報を保存し、ドライブに挿入されます。 ドライブはモーターを介してディスクを高速で回転させます。
酸化鉄は本質的に強磁性であるため、磁界にさらされると永久に磁化されます。 保存された情報は、電磁石を含む読み取り/書き込みヘッドと呼ばれる小さなデバイスを使用してドライブによってアクセスされます。 電磁石のコア内の変化する磁場によってコイルに生成された信号は、バイナリデータとしてコンピュータに送信されます。 これは転送され、マシンコードに変換されます。
- フラッシュメモリデバイス
フラッシュメモリデバイスには、フラッシュメモリセルのアレイが含まれています。 行と列のグリッドには、すべての交差点で薄い酸化物層によって分離された2つのトランジスタがあります。 一方のトランジスタはフローティングゲートと呼ばれ、もう一方のトランジスタはコントロールゲートと呼ばれます。
フローティングゲートがコントロールゲートを介して列に接続されている場合、セルの値は1になります。フローティングゲートに電荷が印加されると、コントロールゲートとフローティングゲートの間にバリアが作成されます。 ゲートを通過する電荷の流れが50％のしきい値を下回ると、値は0になります。この手法を使用すると、完全なブロックまたはチップ領域を一度に書き込みおよび再書き込みできます。
- 光ストレージデバイス
低出力レーザービームは、レーザーまたは光ディスク上のデジタルデータを、その表面のスパイラルトラック内の小さなピットとしてエンコードします。 磁気ビームを正確に集束させることにより、プラスチックの光ディスク上の小さなスペースに大量のデータを凝縮することができます。 レーザースキャナーは、ピットから反射された光の強度の変化がそれらを電気信号に変換するときに、これらのピットを読み取ります。
- オンラインストレージ
クラウドストレージでは、物理ハードウェアからストレージリソースを抽象化します。 たとえば、仮想化により、ユーザーは仮想空間内の1つのリポジトリとしてアクセスできるデータレイクにストレージを一緒にプールできます。
- 紙の保管
紙の保管の場合、プログラマーは手作業でプログラムを作成し、パンチカードマシンを使用してパンチカードのスタックを作成します。 これらのカードは、プログラムを入力するためにコンピューターに接続されたカードリーダーに送られました。 穴のシーケンスはデジタルデータに変換されました。
推奨読書：SAN対NAS対DASストレージ：どちらを選択するか
ワットはストレージデバイスの種類ですか？
- 一時ストレージ： RAM、ROM、キャッシュメモリ
- 永久ストレージ：磁気、光学、フラッシュ、オンラインストレージ
コンピューターのストレージデバイスは、一時的または永続的です。 ここでは、いくつかのタイプのストレージデバイスについて説明します。
- 一時保管
一時ストレージには、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）、およびキャッシュメモリが含まれます。 これらはコンピューターのプライマリストレージオプションであり、いつでも使用中のデータにすばやくアクセスできます。
RAMは、CPUの作業メモリとして機能する揮発性データを格納します。 電源を切るとデータが消えます。 パフォーマンスが向上し、アプリの読み込み速度が速くなります。 一般的なストレージデバイスの種類には、SRAM（スタティック）、DRAM（ダイナミック）、SDRAM（同期ダイナミック）があります。 単純な機能には8GBのRAMで十分と見なされます。
ROMは、電源を切っても保持される不揮発性データを保存します。 そこからのみ読み取ることができ、システムの電源を入れるためによく使用されます。 ROMの2つの主要なタイプは、PROMとEPROMです。
キャッシュメモリは、CPUの処理チップに組み込まれた小さなストレージです。 これは、命令の処理を高速化するのに役立ちます。
- 永久ストレージ
コンピュータの永続的なストレージデバイスの一般的なタイプには、磁気ストレージ、光ストレージ、フラッシュストレージが含まれます。 これらは、コンピューターのセカンダリストレージデバイスと見なされます。
磁気ストレージは、大量のビデオ、オーディオ、およびその他のデータを保存できる不揮発性メモリの一種です。 高速な取得を提供しますが、時間の経過とともに遅くなる可能性があります。 さらに、磁場の影響を受けやすく、正しく取り扱わないと損傷する可能性があります。
ハードディスクは、このカテゴリで人気のあるストレージデバイスです。 磁気ストレージの他の例は、フロッピーディスク、テープカセット、磁気カード、およびスーパーディスクです。
光ストレージデバイスは、高いデータ安定性と大容量ストレージ容量を備えています。 これらのセカンダリストレージデバイスは、ストレージのビットあたりのコストが低くなりますが、全体的なコストは他のオプションよりも高くなります。 揮発性メモリのようなデータ損失に対して脆弱ではなく、簡単に損傷することもありません。
フラッシュストレージデバイスには可動部品がなく、必要な電力が少なく、ポータブルです。 転送速度が速く、傷がつきにくいです。 コンテンツは、SSD、ペンドライブ、SDカード、マルチメディアカード、フラッシュテクノロジーに基づくメモリカードなどのセカンダリストレージデバイスで上書きできます。
オンラインストレージを使用すると、ユーザーはリモートデータセンターに保存されるインターネットチャネルを介してデータをアップロードできます。 あるコンピュータから別のコンピュータに移動するのは簡単です。 ただし、サイバーセキュリティは懸念事項であり、効果的な対策を講じる必要があります。
推奨読書：電子ファイルストレージ用のトップオープンソースドキュメント管理システム
クラウドと仮想ストレージの違い
セカンダリメモリは簡単にスケーラブルではないため、ユーザーはクラウドと仮想ストレージのオプションに移行しました。
クラウドストレージ
Amazon、Google、Microsoftなどのクラウドサービスプロバイダー（CSP）を使用すると、ユーザーはこれらのプロバイダーが所有するデータセンターにある物理デバイスにデータを保存できます。 インターネットは、ストレージリソースを抽象化し、共有し、プールする方法として使用されます。
CSPは、ストレージリソースを維持し、ユーザーが料金を支払えば、必要なスペースをユーザーに提供します。 クラウドの選択は、パブリック、プライベート、またはハイブリッドのいずれかです。 データ移行は、LAN、WAN、API、VPN、およびコンテナーのネットワークを介して可能です。
ストレージをフォーマットする3つの異なる方法、つまり、ブロック、オブジェクト、およびファイルを使用できます。これらは通常、統合ソリューションで組み合わされます。 形式はニーズに応じて選択され、さまざまなタイプのデータストレージによって異なります。
ブロックストレージは、高速で低遅延のストレージが必要な高性能ワークロードに適しています。 オブジェクトストレージは、オブジェクトが非圧縮および暗号化されていないため、クラウドネイティブアプリですばやくアクセスするために使用されます。
ファイルストレージはNAS（ネットワーク接続ストレージ）システムで一般的であり、データをわかりやすく整理および表現するために使用されます。
仮想ストレージ
一部の企業は、ストレージがさまざまなネットワークデバイスから仮想環境に存在する単一のデバイスにプールされる仮想ストレージを選択します。 すべてのユーザーがすべてのストレージ容量を利用できるようにすることで、個人は1台のコンピューター上のストレージに制限されません。
これらのストレージ製品は、NetApp、IBM、Hitachiなどの企業によって提供されており、アーカイブ、バックアップ、およびリカバリのための高いストレージ容量とスケーラビリティを提供します。
大規模なアプリを使用するユーザーのために、ポータブルストレージメディアを介してストレージを増やす必要はありません。 タスクに高いストレージ容量を必要としないユーザーの過剰なストレージにアクセスできます。
コンピュータストレージデバイスの例
コンピュータのストレージデバイスは、データのバックアップと共有を簡単にする小さな物理的スペースに大量のデジタルデータを保存できます。
磁気記憶装置の例
ハードディスク
ハードディスクドライブまたはハードドライブ（HDDまたはHD）は、バックアップおよびアーカイブの目的でコンピューターに存在する一般的なストレージデバイスです。 これは、オペレーティングシステム（OS）ファイル、ソフトウェアアプリケーション、およびその他のドキュメントをテキスト、ビデオ、オーディオ、および画像とともに保存できる一種の磁気ストレージデバイスです。 通常のストレージ容量は500GBから4TB以上までさまざまです。
磁気テープ
磁気テープは、低価格で大容量のストレージを備えているため、前世紀に使用され始めました。 データは、長さと幅の両方に沿って書き込むことができます。 ただし、他の最新のストレージソリューションと比較すると低速です。
フロッピーディスク
ハードディスクが登場する前は、フロッピーディスク（FD）は、データを保存できる一般的な磁気ストレージデバイスでした。 ディスケットとも呼ばれるこれらのディスクは、8インチ（203 mm）、5.25インチ（133 mm）、および3.5インチ（90 mm）のバージョンで長年にわたって利用可能でした。 通常、最大240MBのスペースを提供します。
光ストレージデバイスの例
コンパクトディスク
コンパクトディスク（CD）は、光学技術に基づく音楽および少量のコンピューターデータの記憶媒体です。 ストレージ容量は通常約700MBです。
CD-ROM（読み取り専用）、CD-R（書き込み可能）、CD-RW（書き換え可能）の3種類があります。 CDが一定の速度で回転するときに、レーザーを介して情報が読み書きされます。
DVDおよびBlurayディスク
デジタル多用途ディスク（DVD）とブルーレイディスク（BD）は、同じ物理サイズのCDよりも大容量のストレージを備えています。 HDビデオを含む大量のデータを簡単に保存できます。
密度が高いため、より細かいレーザーを使用し、通常のストレージ容量は4.7GB（DVD）または25GBから128GB（ブルーレイディスク）です。
推奨読書：ユーティリティプログラムとは何ですか？その機能は何ですか？
フラッシュメモリデバイスの例
USBフラッシュドライブ
USBフラッシュドライブは、統合されたUSBインターフェイスを備えた小型のポータブルデバイスです。 コンピュータのUSBポートに接続して、あるデバイスから別のデバイスにファイルを簡単に移動できます。
光ストレージデバイスよりも高いストレージ容量を備えており、通常は8GBから256GBの間です。 また、より高速で信頼性が高くなります。 他の名前には、ペンドライブ、ジャンプドライブ、メモリスティック、サムドライブ、およびUSBスティックが含まれます。
安全なデジタルカード
安全なデジタルカード（SDカード）は長方形のデバイスであり、携帯電話やカメラなど、さまざまなデバイス用にさまざまなサイズと容量で利用できます。 一般的なオプションには、フルサイズSD、ミニSD、およびマイクロSDカードが含まれます。 多くの場合、ストレージ容量は2GBから32GBの間で異なります。
ソリッドステートドライブ
ソリッドステートドライブ（SSD）は、現在、ラップトップやPCなどのHDDの完全な交換だけでなく、組み合わせて使用されています。これは、外部構成と内部構成の両方で提供されます。
同様の価格のHDDに比べて容量が少ないため、高価なデバイスでよく見られます。 NANDフラッシュメモリを使用しており、低消費電力、スモールフォームファクタ、高速読み取り/書き込み速度、高信頼性、ノイズリダクションなどの利点があります。 ストレージは120GBから1TB以上までさまざまです。
オンライン/クラウドストレージの例
AWSS3ストレージ
クラウドコンピューティングの人気が高まるにつれ、さまざまな種類のデータストレージへのクラウドストレージサービスの採用も増えています。 クラウドストレージは、大量のデータを保存し、ニーズの拡大に応じてベンダーにリソースを要求するためのスケーラブルなソリューションです。
クラウドベンダーには、ネットワークを介してデバイスからアクセスできるサービスをホストおよび管理するためのリモートサーバーのコレクションがあります。 クラウドストレージの一般的な例は、Amazon Web Services（AWS）S3ストレージです。このストレージでは、ユーザーは、コンピューターの他の利用可能なセカンダリストレージデバイスの代わりにデータを仮想的に保存できます。
紙の保管例
パンチカード
これは、手作りまたは機械製、パンチ、または穴あきの穴が開いた紙のカードです。 データを保存してアクセスするために、パンチカードがコンピューターに入力されました。
結論
データは、電源障害、サイバー攻撃、偶発的な削除、物理的損傷、さらには自然災害などのいくつかの理由で失われる可能性があります。 したがって、セカンダリストレージデバイスにバックアップを保持する必要があります。
ストレージデバイスが何であるかがわかったので、より適切に決定できます。 信頼性が高く、スケーラビリティがあり、パフォーマンスが優れているため、企業はクラウドストレージに移行しています。
推奨読書：Googleドライブ対Dropbox対OneDrive：最高のGoogleドライブ代替2022
よくある質問
- なぜストレージが必要なのですか？
ストレージデバイスは、コンピューティングデバイスに情報を保存してアクセスするために必要です。 コンピュータの起動やOSとの連携によるI/Oデバイスへのアクセスなど、最も基本的な機能には、内部コンピュータストレージデバイスが必要です。 OS上でアプリケーションを実行することも必要です。
- なぜこれほど多くの異なるストレージデバイスがあるのですか？
デバイスのサイズとアプリケーションに応じて、さまざまなコンピューターストレージデバイスが、アクセスの高速化、移植性、損傷に対する脆弱性の低減、容量の増加などの利点を提供します。ストレージデバイスもテクノロジーの向上とともに進化しました。
- コンピューターの保管場所は何ですか？
プライマリストレージはコンピュータのコアストレージであり、マザーボード上に存在します。 セカンダリストレージデバイスは、取り外し可能である場合と取り外しできない場合があり、コンピュータケース内にあります。
- どのストレージデバイスが最適ですか？
コンピュータストレージデバイスの選択は、予算とニーズによって異なります。 現在市場で入手可能な最高のストレージデバイスには、SSD、HDD、USBドライブなどがあります。
- どのストレージデバイスが最大の保持容量を持っていますか？
ハードディスクは、大容量のストレージデバイスです。 クラウドストレージでは、必要に応じて容量を拡張できます。
- 4種類のストレージデバイスとは何ですか？
ストレージデバイスには、磁気ストレージデバイス、光ストレージデバイス、フラッシュストレージデバイス、オンラインストレージデバイスの4種類があります。
- ストレージデバイスとは何ですか？
ストレージデバイスは、データを保存し、コンピューティングデバイスを介してユーザーがデータにアクセスできるようにするハードウェアコンポーネントです。
- 最近最も人気のあるセカンダリストレージデバイスは何ですか？
最も人気のあるセカンダリストレージデバイスには、最近のコンピューター用のハードディスクドライブとSSDが含まれます。
- すべてのストレージデバイスを表示するにはどうすればよいですか？
接続されているすべてのストレージデバイスを表示するには、[設定]>[ストレージ]に移動します。 [その他のストレージ設定]セクションで、[他のデバイスのストレージ使用量の表示]をクリックします。
- ストレージデバイスは入力デバイスと出力デバイスですか？
いいえ、ストレージデバイスはユーザーから直接入力を取得せず、ユーザーに出力を表示しません。 それらはCPUと通信します。
- 利用可能な最新のストレージデバイスは何ですか？
最新のストレージデバイスには、SSDとクラウド/仮想ストレージが含まれます。
関連カテゴリ：クラウドストレージ| サーバー| ネットワークデバイス| ワイヤレスアクセスポイント| データセキュリティソリューション