CPUとメモリとストレージの違いと関係を基礎から解説

2025年10月20日

その他

プログラムはCPU・メモリ・ストレージが役割分担して進みます。

CPUは計算、メモリは作業台、ストレージは長期保管という関係を抑えると、処理の流れや最適化の基本が見えてきます。

本記事では初心者向けに、それぞれの違いと連携、そしてプログラミングでの使い分けをやさしく解説します。

目次 [ close ]

CPU・メモリ・ストレージの基本と違い

CPUとは

CPUはコンピュータの計算と制御の中心で、プログラムの命令を読み取り、計算や判断を行います。

CPUは命令を1つずつ実行し、必要なデータをメモリから受け取り結果を返す装置です。

ここでいう命令は足し算や比較、分岐、繰り返しなどの基本的な操作の組み合わせです。

性能の目安

CPUの性能は主にクロック周波数(1秒に何回命令を進められるか)やコア数(同時にいくつの命令列を処理できるか)で語られます。

クロックが高くコアが多いほど多くの処理を短時間で進めやすくなります。

メモリ(RAM)とは

メモリは、実行中のプログラムが使う一時的な作業台です。

CPUが使うデータや命令は一度メモリに置かれてから処理されます。

メモリは高速だが揮発性で、電源を切ると中身が消える特性があります。

作業途中のデータは保存しない限り残らない点に注意が必要です。

容量の目安

一般的なPCでは8GB〜32GB程度が普及しています。

メモリ容量が大きいほど同時に多くのデータを広げて処理しやすくなりますが、増やし過ぎてもプログラムが使わなければ体感は変わりません。

ストレージ(SSD/HDD)とは

ストレージは長期保管のための記憶装置で、OSやアプリ、ドキュメント、画像、動画などを保存します。

ストレージは電源を切ってもデータが残る非揮発性の記憶で、保存と読み出しに時間がかかる点がメモリとの大きな違いです。

SSDとHDDの位置づけ

詳細は後述しますが、SSDは速く静かで壊れにくく、HDDは大容量を安価に確保しやすい傾向があります。

読み書き速度と価格のバランスで選択するのが基本です。

電源OFFでの違い

電源を切ると、CPUの動作は止まりメモリの中身は消えますが、ストレージの内容は残ります。

未保存の作業は電源OFFやアプリ終了で失われるため、こまめな保存が重要です。

保存しないと消えるのはメモリ上のデータだからです。

下表は電源OFF時の扱いの違いです。

要素	電源OFF時の状態	役割の要点
CPU	動作停止(記憶しない)	演算と制御の実行役
メモリ(RAM)	中身が消える	高速な作業台
ストレージ(SSD/HDD)	データが残る	長期保管

違いの要点

CPUは処理、メモリは一時保管、ストレージは長期保管という区別が最重要です。

速度と容量の特徴も合わせて覚えると混乱が減ります。

項目	CPU	メモリ(RAM)	ストレージ(SSD/HDD)
主な役割	計算・制御	作業用の一時置き場	長期保存
速度	とても速い	速い	メモリより遅い
容量	極小(気にしなくてOK)	中	大
電源OFF	影響なし(記憶しない)	消える	残る
例	命令の実行	変数・配列	ファイル・画像・DB

比喩にすると、CPUは職人、メモリは作業台、ストレージは倉庫です。

職人は作業台に材料を広げて加工し、完成品は倉庫に片付けます。

プログラム実行での関係と流れ

コードとデータはストレージに保存

プログラムの本体(実行ファイル)や画像・設定ファイルは普段ストレージにあります。

実行していない間、コードもデータもストレージに眠っていると考えると理解しやすいです。

起動時にストレージからメモリへ読み込む

アプリを起動するとOSが必要な部分をストレージからメモリへ読み込みます。

CPUが直接ストレージを扱うのではなく、まずメモリに載せるのが基本の流れです。

読み込みに時間がかかるのはストレージがメモリより遅いからです。

CPUがメモリ上の命令とデータを処理

CPUはメモリから命令とデータを受け取り、計算や判断を行います。

CPUはメモリ上のデータを参照しながら命令を順に実行するため、メモリアクセスの回数や範囲は性能に影響します。

処理後の結果をストレージへ書き込む

結果を長く残したいとき、プログラムはファイル保存などでストレージに書き込みます。

保存してはじめて電源を切っても結果が残るため、明示的な保存操作が必要になります。

自動保存機能はこの手間を代行しています。

データの流れ

ストレージ → メモリ → CPU → メモリ → ストレージという往復が基本です。

この流れを意識すると、どこが遅いか、何を減らすべきかが見えてきます。

ユーザーがアプリを起動する。ストレージから必要なコードがメモリへ読み込まれる。
CPUがメモリ上の命令とデータで処理を進める。中間結果もメモリに置かれる。
必要に応じて結果を保存する。長期保存はストレージへの書き込みで行う。

速度と容量の違いが性能に与える影響

アクセス速度の順序

一般に、CPU内部の処理 > メモリ > SSD > HDDの順で速いです。

体感で言えば、メモリはストレージより何十〜何百倍速く、SSDはHDDより速いと覚えると十分です。

「メモリにあるかどうか」で処理速度が大きく変わるのがポイントです。

相対速度イメージ

専門的な数値は省き、感覚的な表現にします。

同じ作業でも置き場所で待ち時間が変わると捉えてください。

置き場所	相対的な速さ	体感の例
CPU内部/レジスタ	最高	目の前に道具がある
メモリ(RAM)	非常に速い	手を伸ばせば届く
SSD	速い	近くの棚から取る
HDD	そこそこ	隣の部屋の棚から取る

容量の大きさの順序

ストレージ > メモリ > (CPU内部は極小)の順に大きくなります。

一般的にはストレージが数百GB〜数TB、メモリが数GB〜数十GBです。

容量が大きいほど多くのデータを同時に扱える一方、速度は逆に遅くなる傾向があります。

なぜメモリが必要か

もしCPUが直接ストレージから毎回読み書きしたら、待ち時間が長すぎて処理が進みません。

メモリはCPUとストレージの速度差を埋めるための高速な作業台です。

これがあるからプログラムは滑らかに動きます。

メモリ不足とストレージ容量不足の違い

メモリ不足は「今の作業台が狭い」問題で、アプリが重くなったり落ちたりします。

同時に開くアプリやデータが多すぎると起きやすいです。

一方、ストレージ不足は「倉庫が満杯」問題で、ファイル保存やアプリのインストールができなくなります。

メモリ不足は動作の遅さやクラッシュ、ストレージ不足は保存失敗という形で現れると覚えましょう。

SSDとHDDの違い

SSDは半導体、HDDは円盤を回す機械式の装置です。

SSDは速く静かで衝撃に強く、HDDは安価に大容量を確保しやすいという違いがあります。

起動や読み込みを速くしたいならSSDが有利です。

項目	SSD	HDD
速さ	速い	遅い
価格/GB	高め	安め
衝撃・静音	強い・静か	弱い・音が出る
向き/用途	OS・アプリ・頻繁に使うデータ	大容量の保存・アーカイブ