デュアルチャネル

デュアルチャネルとは

デュアルチャネルとは、広義には同一規格の通信インターフェースを二重に備えることを指しますが、一般的にはパソコンのランダムアクセスメモリ（RAM）の規格における技術を指します。具体的には、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4 SDRAMに対応したマザーボードを使用し、メモリとノースブリッジ間（メモリバス）のデータ転送速度を2倍に向上させる技術です。さらに、3枚または4枚のRAMを使用するトリプルチャネルやクアッドチャネルといった技術も存在します。

本稿では、特に狭義のデュアルチャネル技術について解説します。

誕生の背景

デュアルチャネル技術は、1999年にインテルが発表したDirect Rambus DRAM（RDRAM）に端を発します。RDRAMは技術的な特殊性から一般には普及しませんでしたが、インテルはRDRAMの転送速度に匹敵する代替手段を、より普及していたSDRAM系の技術に求めました。当初はPentium 4のメモリ転送能力の要求を満たすために開発されましたが、その後、Intel 865チップセットにDDR SDRAMインターフェースを2つ並列実装することで実現しました。

技術的な仕組み

デュアルチャネルでは、2枚以上のRAMを組み合わせてマザーボードに挿入し、同期させることで効果を発揮します。例えば、DDR SDRAMでは通常、1枚のメモリで64ビット幅のデータ転送が行われますが、デュアルチャネル環境下では128ビット幅での転送が可能になります。転送速度も、例えばPC4000（DDR 500）では通常4.0GB/秒ですが、デュアルチャネルでは8.0GB/秒に向上します。ただし、周波数は同期をとる必要から、同じメモリを使用する必要があります。

デュアルチャネルで動作させるには、マザーボード上のチップセットまたはCPU内蔵のメモリコントローラがデュアルチャネルに対応している必要があります。各チャネルの合計メモリ容量が等しい場合はデュアルチャネルモードで動作しますが、異なる場合はフレックスモードで動作します。どのモードでも、メモリの動作速度は最も遅いDIMMに合わせられます。

フロントサイドバスとメモリパフォーマンス

DDR2 SDRAMを用いた場合、メモリパフォーマンスはフロントサイドバスのバランスによって上限が決まっていました。例えば、Intel Core 2でFSBが6.4GB/秒（800MHz）の場合、実行できる転送速度はシングルチャネルのDDR2-800（6.4GB/秒）と同程度で、デュアルチャネルにしても速度向上がわずか、または全くない場合もありました。しかし、Intel Core iやAMD Phenom II以降、DDR3 SDRAMへの移行、フロントサイドバスの廃止、メモリコントローラのCPU内蔵、メモリ速度やチャンネル数のCPU側による規定などによって、デュアルチャネルやクアッドチャネルの速度を最大限に引き出すことが可能になりました。

デュアルチャネルの利点

デュアルチャネルの主な利点は、CPUや各種バスとのデータ転送効率を向上させることです。メモリ（メモリコントローラ）はCPUと各種バスの間に位置し、もしメモリの帯域幅がCPUやバスよりも狭い場合、そこがボトルネックとなり、コンピュータ全体のパフォーマンス低下の原因となります。デュアルチャネルを使用することで、メモリの帯域幅を広げ、結果としてパフォーマンスを向上させることができます。

注意点

メモリを増設する際、既に搭載されているメモリと組み合わせてデュアルチャネル動作をさせようとすると、正常に動作しなくなることがあります。特に、異なるメーカーや仕様のメモリを組み合わせた場合、誤動作を引き起こす可能性が高まります。代表的な症状としては、Windowsのエクスプローラーがフリーズしたり、カーネルモードで停止（BSOD）したりすることがあります。

この問題を回避するには、メモリ増設前にBIOSの設定でシングルチャネル動作に変更するか、既存のメモリを取り外し、同じメーカー、同じロットのメモリを2枚以上増設する必要があります。これにより、デュアルチャネルを安定して動作させることができます。

参照

関連情報として、以下の項目も参照してください。

メモリインターリーブ
ランダムアクセスメモリ（DDR SDRAM・DDR2 SDRAM・DDR3 SDRAM）
* トリプルチャネル

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