バッテリーバックアップ

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バッテリーバックアップbattery backup)とは、コンピュータなどの電子機器において、電池を使用することによってデータ記憶装置上に保存しておく技術である。英語表記の頭文字をとって「BB」「B.B」「B.B.」などと表記することもある。

概要[編集]

バッテリーバックアップに際して用いられるメモリはSRAMである。コンピュータ本体の電源を切断しても電池からSRAMに電気が供給され、データは電池切れにならない限りSRAM上に保存される。 データを保持できる期間は、ほぼバッテリーの自己放電特性によるが、それ以外にSRAMのスタンバイ時の消費電流や回路構成、周囲温度なども影響する。

パソコンなどにおけるバッテリーバックアップ[編集]

パソコンなどのコンピュータにおいては、主電源がOFFの時のコンピュータのBIOS設定の保持や内蔵時計の動作に使用される。機器本体内でバックアップを行う場合は、電源としてボタン型電池などの一次電池NiCd電池などの二次電池を用いる。ほかにもNiH水素電池電気二重層コンデンサが用いられる。

二次電池の場合、機器に通電している際に充電されるため電池を交換する必要がなく、日常的に使用していればデータが消える可能性は低い。しかし長期間通電しない場合は、数ヶ月程度でバッテリーが放電してしまうため一次電池より保持期間は短い。 また10年程度以上経ったNiCd電池は液漏れなどにより充電できない状態になる場合がある。

機器によってはNVRAM(小型の電池を内蔵したSRAM)を搭載している。

ゲームソフトのバッテリーバックアップ[編集]

ROMカートリッジ式ゲーム機の場合[編集]

ROMカートリッジゲームソフトが供給された家庭用ゲーム機では、ROMカートリッジの内部に電池を内蔵することで実現され、主にゲームの途中のデータを保存する目的で使用された。この技術の導入により、長いパスワードをメモして再開時に入力する、といった手間を省くことができるようになった。ただし、プレイヤーの過失とは無関係にデータが消失する事態も発生した。

  • ファミリーコンピュータはバッテリーバックアップを考慮していないプラットフォームである。すなわちCPUとカートリッジのメモリ空間がCPUのバスを通じて直接接続されており、さらに一定容量以上のカートリッジは、カートリッジ内にメモリ空間を拡張するための制御回路(MMC, Multi Memory Controller)を搭載しバンク切り替えを行っている。このため単純に電源を切ると、電源を切断して回路の電圧・電流が低下した瞬間に、CPUやMMCが誤動作する可能性がある。カートリッジバス上のメモリ空間にSRAMが見えている(あるいはMMCが誤動作した瞬間に見えてしまう)最中にこのような状況が発生すると、SRAMのデータ化けを起こす確率が非常に高くなる。ファミリーコンピュータ用のカートリッジについて「リセットボタンを押したまま電源スイッチを切る」という操作を要求されるのは、リセットボタンを押している間はCPUの動作が完全に停止する為である[1]
  • SRAM自体にはデータの自己修復能力がないため、何らかの保護手段(冗長性を持たせたデータを保存する、あるいは多少のデータ化けなら、適当な手順で誤り検出訂正できるようにアルゴリズムを配慮するなど)を講じない場合は、1bitでもデータが化けた時にチェックサムエラーだとソフトウェア側で判断されて、保存したデータ全体を破棄してしまう。このため、少しのエラーで(当時の技術やプレイ時間からすれば)大きな容量が損失する。

ROMカートリッジ式ゲームソフトの場合、バックアップ用の電源には一次電池コイン形リチウム電池が使用されることが多い。このリチウム電池の寿命は数年程度であるが、ゲーム機の電源を入れている間はゲーム機本体から電力が供給されるため、電池寿命の長さはプレイ時間に比例する。電池が切れるとバッテリーバックアップは機能しなくなってしまうため、引き続きバッテリーバックアップを使用するには電池の交換が必要である(ユーザー自身の手で行うことが推奨されず、原則メーカーに依頼する)。ただし、交換のために電池を抜いた場合にもバッテリーバックアップは機能しなくなるため、保存されていたデータは電池交換時には消えてしまう。このため、ファミリーベーシック専用カセットやPCエンジンの天の声2、バックアップブースターなどでは市販の単三電池が使用出来るようになっており、本体の電源を入れたまま電池交換するという処置が取られた。これは、同時期のハードウェアにはあまり見られない珍しい仕様である。

1990年代後半頃から、セーブデータだけではなくカートリッジ内蔵の時計を動かす為に電池が用いられたソフトが現れた。その際、電池はセーブデータ保持と兼用である場合と、セーブデータとは別系統である場合がある。

現在ではセーブそのものに失敗し、カートリッジ内蔵電池の消耗を警告してくれるソフトも多数存在するが、この事は説明書には一切の記述が無く、バグではないかと思い悩んでいるユーザーも少なくは無い。

光ディスク式ゲーム機の場合[編集]

CD-ROMなどの光ディスクでゲームソフトが供給された家庭用ゲーム機では、供給メディアの性質からメディアに直接データを書き込むことができないため、主にゲーム機本体に内蔵されているバックアップメモリ領域に対してデータの保存が行われた。これらの機種では、データ保持用の電源に電池ではなくコンデンサ(キャパシタ)が使用され、本体の動作中に充電が行われる仕組みとなっていた。物理的なトラブルでデータが破損することは少ないが、しばらく本体に通電させないままでいるとデータを保持できなくなってしまう。

基本的には全ソフトで本体のバックアップメモリ領域が共有され、その容量から溢れ出す場合は適宜不必要なデータを削除する必要があったが、一部の機種では外部のバックアップ用拡張機器も供給されていた(PCエンジンCD-ROM²における天の声BANKメガドライブメガCDにおけるバックアップRAMカートリッジ、セガサターンにおけるパワーメモリーなど)。

プレイステーションの登場で外部メモリーカードに保存する形が提示されて以降は、以上に挙げたようなバッテリーバックアップ機構を備えた光ディスク式ゲーム機は発売されていない。近年では動画や画像・音楽などの外部データやアプリケーションの保存領域としてハードディスクドライブ(例、PS3)やフラッシュメモリ(例、Wii)を、本体に搭載しているゲーム機が多くなっており、これをセーブデータの記憶媒体として利用するものが主流となっている。

歴史[編集]

はじめてバッテリーバックアップを採用したゲームソフトは、1986年11月発売の『ハイドライドII SHINE OF DARKNESS』(T&E SOFT)のMSX版である。同社は前作『ハイドライド』ではパスワードを発明したが、『ハイドライドII』においてパスワードを採用すると、約50文字近くなってパスワードの記録ミスが頻発する可能性が高く、パスワードの入力を間違えるたびにプレイヤーが苦痛を味わう、と考えた。そこで同作においては、パーソナルコンピュータの本体に内蔵することが常識だった16KBのSRAMとリチウム電池をROMカートリッジの内部に内蔵するということが考え出され、バッテリーバックアップの採用に至ったのである[2]

しかしながら、1988年にMSX2+規格への移行によりフロッピーディスクが規格化されると、MSX用ゲームでは不安定なバッテリーバックアップに代えてディスクメディアでのセーブがメインとなった。また、他にコンピュータゲームのプラットフォームとして当時流通していたPC-8800MkIIシリーズPC-9800シリーズMacintoshシリーズなどではすでにフロッピーディスクドライブが標準搭載となっていた。

『ハイドライドII』の翌年に登場したファミリーコンピュータ(ファミコン)版およびMSX/MSX2版の『ドラゴンクエストII 悪霊の神々』(エニックス)では、最大52文字の復活の呪文(パスワード)が使用されている。ファミコンで初めてバッテリーバックアップを採用したゲームソフトは、1987年4月発売の『森田将棋』(セタ)となった[3]。その後はRPGを中心に、多くのゲームソフトにバッテリーバックアップが採用された。特にRPGでは『未来神話ジャーヴァス』、『インドラの光』などがいち早くバックアップ・システムを取り入れたさきがけとして知られており、ドラゴンクエストシリーズの比較対象としてしばしばその名が挙げられるファイナルファンタジーシリーズスクウェア)も1987年12月に発売された第1作『ファイナルファンタジー』で追随した。ファイナルファンタジーシリーズのバッテリーバックアップはデータ消失がほとんどなかった[要出典]。ドラクエシリーズでは、翌1988年2月発売の『ドラゴンクエストIII そして伝説へ…』から同システムが導入された。

1990年代中ごろから、フラッシュメモリEEPROM)などの、データの保持に電源が不要な不揮発性メモリが小型化および低価格化したために、バッテリーバックアップに替わってこれらが徐々に記憶媒体の主流となっていった。過渡期の機種であるNINTENDO64ゲームボーイアドバンスのタイトルには、セーブ方式にバッテリーバックアップと不揮発性メモリが混在している[4]

2008年現在では、現行機種でロムカセットがゲーム用メディアとして使われる事は携帯型ゲーム機のみであり、読み出し専用の光ディスクに、前述の不揮発性メモリを用いた外部記憶装置や、本体内蔵の補助記憶装置(フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ)を組み合わせる方式が主流となった。

フラッシュメモリは、SRAMに比べて記録速度が遅いため、『不思議のダンジョン』シリーズをはじめとするローグライクゲームなど、リアルタイムセーブを採用してきたゲームタイトルの中には仕様を変更している例もある。例えば、ゲーム開始時にペナルティを付加した状態でセーブを行なうことが挙げられる(途中でリセットするとペナルティが付加された状態のデータを読み出さなければならなくなる)。

フラッシュメモリには書き込み回数に制限があるが、ゲームに用いられているものは現実的な使用範囲で限界に達したという例はほとんど無く、普通は説明書等でも触れられていない。

脚注[編集]

  1. ^ 。ただし、ソフトウェアによってはリセットボタンを押さずに電源スイッチを切るものもあった。
  2. ^ MSX版『ハイドライドII』同梱の説明書の中にある開発後記による
  3. ^ ゲームソフト以外を含めると、1984年6月に発売されたファミリーベーシックが先となる
  4. ^ ファイアーエムブレム 封印の剣』『ファイアーエムブレム 烈火の剣』のように、同一タイトルでありながら初期出荷ロットではバッテリーバックアップで発売され、後の出荷ロットでEEPROMに変更されたタイトルも存在する。