[디지털논리회로] 메모리의 종류와 동작

목차

1. 메모리의 정의
2. 메모리의 동작
● Address bus와 data bus
● 메모리의 주소
3. 메모리의 성능 표시
● Access Time (tAC)
● Cycle Time (tCLK)
4. Memory Package 형태상 구분
● Simm과 DIMM
1)SIMM
① 30핀 SIMM
② 72핀 SIMM
2) DIMM
168핀 DIMM
5. Memory Chip의 분류
● RAM (Random Access Memory)
1) SRAM(Static Ram)
- SRAM의 종류
2) DRAM(Dynamic RAM)
- DRAM의 동작에 따른 분류
● ROM (Read Only Memory)
- ROM의 종류
6. Memory의 동작원리
1) Address bus와 Address
2) 메모리 내부 동작
3) 대기상태 (Wait State)
4) 메모리 타이밍
5) FIFO(First-in-First-Out)
6) 패리티와 ECC
7) 캐시 메모리
8) 고속 메모리

본문내용

이외의 호환칩셋 계열 가운데 VIA 칩셋은 2048KB까지 지원한다.
캐시의 기능은 도스와 윈도우상태에서는 주로 시스템의 동작에 사용되었다. 이것은 실질적으로 64MB의 램을 가지고 있지 않으면서도 256KB이상의 캐시를 장착하지 않은 이유였다. 그러나 윈도우95가 기본적인 OS로 정착하면서 벤치마크상에서 16MB의 램과 512KB 캐시에서도 성능상의 향상을 가져온다는 사실을 알았다. L2캐시의 목적은 마이크로프로세서의 이론적 제한에 좀 더 가까이 동작시키는데 있다. 즉, 마이크로프로세서가 명령어나 데이터를 기다리는 동안 그 성능상 최대치까지 해주도록 하는 것이다. 캐시로서 SRAM을 얘기할 때는 버스트동안의 사이클당 SRAM의 억세스 수와 비교한다 (현재의 모든 마이크로프로세서들은 인터리브나 리니어 버스트 기술을 지원한다.)
버스트 모드를 사용하면 첫 번째의 캐시 억세스를 위해서 처음의 억세스는 마이크로프로세서에서 두 개의 사이클을 가지게 되며 2-4번째의 억세스는 단지 한번만 억세스한다. 따라서 0 Wait 상태의 캐시는 2-1-1-1로서 지연시간이 생기지 않는다.
그러나, 버스 주파수가 높아짐에 따라 0 Wait 상태의 캐시를 유지하기는 어렵고 시스템 디자인을 새로이 해야했다. 다음의 표는 각각의 캐시로 사용하는 다양한 SRAM에서의 외부 버스 주파수에 따른 능력을 보여준다.
8) 고속 메모리
일반적인 DRAM칩의 경우 억세스 시간은 칩에 RAS신호가 주어졌을 때까지의 시간을 가리킨다. 60ns, 70ns의 속도는 바로 이런 것을 가리키며 작을 수록 좋지만 DRAM의 특성상 50ns이하의 것을 만들기는 어려우며 가격도 상당히 비싸다. 그래서 이제까지는 CPU의 클럭 속도가 50MHz/100MHz씩 되는 것에 연결하기 위해서 CPU에 대기상태를 넣거나 메모리 인터리브 등의 편법을 써왔었으며, 펜티엄칩은 칩 내부에서는 32비트로 동작을 하고 외부로 데이터를 읽고 쓸 때는 64비트로 폭을 넓혀서 사용하기도 했다. 이것은 모두 CPU에 비해서 느린 DRAM의 속도를 보상하기 위한 것이었다.
다른 한편 DRAM의 동작방법을 변형 시켜서 고속으로 동작하게 만드는 방법이 개발되기도 하였는데, 최근까지 가장 널리 쓰인 것이 페이지 모드 동작이다. 이것은 DRAM의 내부구조의 특징을 이용해서 한번에 한 페이지 단위의 내용을 연속적으로 읽어들이는 방법을 사용하였다. 페이지 모드의 한가지 방법으로 패스트 페이지 모드를 사용하면 정상 동작시 60ns 억세스 시간의 DRAM을 40ns까지 줄어들이기도 했다. 최근에는 페이지모드보다 더 빠른 램들이 개발되었는데 그 중 널리 사용하기 시작한 것이 EDO DRAM으로 펜티엄용 메인보드들의 대부분 이를 지원하고 있고, EDO를 다시 버스트로 동작하는 것도 있다. 이러한 램들은 16.6ns 까지 억세스 시간을 줄일 수 있었고, 이 가운데 BEDO 램은 97년 이후에 일반적인 시스템에서 램으로 사용되었다.
하지만 시스템 클럭수가 50MHz를 넘어서게 됨에 따라 다른 램이 필요하게 되었다. 여기서 등장한 것이 CPU 클럭과 동기하는 SDRAM과 차기 고속 메모리로 떠오르는 RDRAM이다. 이러한 램은 50MHz 이상의 클럭으로 동작하는 시스템에서 대기상태 0으로 동작을 할 수가 있다. RDRAM은 1바이트 단위로 초당 500MB를 전송할 수가 있어서 64비트 데이터 버스가 66MHz클럭으로 동작하는 것과 비슷한 효과를 낼 수 있다.
기존의 DRAM으로는 발전하는 CPU 속도를 따라잡기 어렵기 때문에 각 회사들은 여러 가지 방법으로 노력하고 있다. 이러한 모델 가운데 RDRAM과 달리 다중뱅크를 구현한 것이 있다. MoSys에서 개발한 것으로 비디오카드인 ET6000에 사용한 것으로 MDRAM이 있으며, 삼성전자에서 기존의 VRAM을 고속으로 개발한 WRAM은 기존의 VRAM보다 1.5배 빠르고 가격은 절반정도 밖에 되지 않는다는 장점을 가지고 있다.
또, 미국의 마이크론에서 프로세서와 같은 클럭으로 연동하여 작동하는 66/80 MHz 시스템 버스에서 동일한 속도로 동작할수 있는 동기(Syncrous DRAM)램을 개발하였습니다.
이처럼 램의 변종들이 출현하게 되면서 메인보드에서도 이들을 구별하기 위한 기능이 내장되기 시작했다. 인텔 440FX 칩셋을 비롯한 여러 메인보드에서 바이오스는 일단 전원이 켜지면 몇 가지 프롬그램을 통해 현재 주메모리로 설치된 DRAM이 어떤 종류인지를 검사하고 그에 맞는 동작을 하게 메인보드를 설정한다. 한 가지 알아두어야 할 것은 램만 빠르다고 해서 모든 것이 빨라지는 것이 아니며, 이들이 고속으로 동작하는 것은 DRAM 자체가 아주 빨리 동작하게 만든 것이 아니라, 칩 내부의 회로 구성을 바꾸어서 어떤 상황 아래에서만 빨리 동작하도록 만들었기 때문이다. 말하자면 메인보드에 캐시메모리를 사용하는 것과 동일하다.
RDRAM(Rambus DRAM) RDRAM은 램버스사에서 개발한 새로운 형태의 DRAM으로서 1바이트당 2ns의 빠른 버스트를 가진다. 이것은 초당 500MB를 전송할 수가 있어서 64비트 데이터 버스가 66MHz 클럭으로 동작하는 것과 비슷한 효과를 가지는 메모리로 533MHz까지 전송률을 조절할 수 있다. RDRAM은 또, 다중으로 램버스 채널을 조절할 수 있으며, 각각의 채널은 초당 533MB까지의 압축 데이터 전송률을 낼 수 있다. 이것은 4개의 채널을 사용한다면 초당 2G까지의 데이터 전송률을 가질 수 있다는 것이다. RDRAM은 시스템 클럭을 267MHz까지 지원하며, 그 자체적으로 133MHz로 CPU 버스와 동기할 수 있다.
MDRAM(Multibank DRAM) MDRAM은 비디오 카드에 사용하는 램으로 빠른 전송률을 제공한다.
WRAM(Windows RAM) WRAM은 삼성에서 만들었으며 이중 포트를 가지고 있다. VRAM보다 비용면에서 20%정도 싸지만 속도면에서는 50%빠르다. 또, 50MHz에서 동작하고, 가속기가 최적화되어 있으며, 블록 전송과 텍스트와 패턴 채우기를 지원해서 일반적으로 비디오카드에 사용된다. WRAM은 쓰고 읽는 동시에 정보를 꺼낼 수 있다.

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