ストレージ（保管庫）— 電源を切っても残る保管場所

ストレージは、電源を切っても内容が残る不揮発性の記憶装置です。OS・アプリ・データを永続化し、メモリ（揮発性）との間で読み書きします。

記録方式で大きく2系統に分かれます。

• HDD — 磁性体を塗った円盤（※1 プラッタ）に磁気で記録する機械式
• SSD — 半導体（※2 NANDフラッシュ）に電荷で記録する電気式

登場人物メモ:

• ※1 プラッタ — 高速回転する磁気ディスク。磁気ヘッドが目的位置まで動く（シーク）
• ※2 NANDフラッシュ — 電荷でビットを保持する不揮発メモリ。コントローラが制御する

1. 使うときは、ストレージからメモリに読み出す（永続層から作業層へ）
2. CPUはメモリ上のデータを処理する（ストレージへ直接演算はしない）
3. 保存すると、ストレージに書き戻す（作業層から永続層へ）

ストレージはメモリより桁違いに遅いため、OSは頻繁に使うデータをメモリ上にキャッシュし、アクセス回数そのものを減らそうとします。

HDD（機械式）

• プラッタを毎分数千回転させ、磁気ヘッドを目的トラックまで動かす（シーク）
• 可動部があるため、位置決めの待ち（シーク時間＋回転待ち）が避けられず、特にランダムアクセスが遅い
• 大容量が安い

SSD（電気式）

• NANDフラッシュに電荷で記録。可動部が無く、位置決めの待ちがない
• 書き込みはページ単位、消去はブロック単位という非対称性があり、上書きができない。既存データのあるブロックへ書くには「読み出し→消去→書き戻し」が発生する（書き込み増幅）
• ウェアレベリング — 特定セルへの書き込み集中を避け、寿命を平準化する
• TRIM — OSが「もう不要」と伝えた領域をSSDが先に消去し、書き込みを軽くする
• NANDは書き換え回数に上限があり、これが寿命の主因
• シーケンシャル（連続）は速く、ランダム（小さく飛び飛び）は相対的に遅い。ただしHDDほど差は大きくない

インターフェース

• SATA — HDD時代からの規格。帯域が頭打ちで、速いSSDでは制約になる
• NVMe（PCIe接続） — PCIeレーンに直結し広帯域＋多数の並列キュー。ランダムアクセスで特に有利

• 空き容量不足 — SSDは空きブロックが減ると書き込み前の消去が増え、速度が落ちる
• 書き換え寿命 — NANDの書き換え回数上限に近づくと劣化する。大事なものはバックアップ
• HDDの物理故障 — 可動部やヘッドの損傷でデータ消失。衝撃に弱い
• ランダムアクセス多発 — 小さな読み書きが散らばると、特にHDDで待ちが増える