[마이크로프로세서] 메모리 분류

메모리 분류

개요

　지난 컴퓨터 구조 시간에 메모리에 관해 전반적인 공부를 했었다. 이번 시간에는 메모리 분류에 초점을 맞춰 공부해 보도록 하겠다. 

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본문

 

　해당 사진은 메모리를 제조 재료, 휘발성 등으로 나눈 분류표다. 우리가 중점적으로 다뤄야 하는 것은 반도체 메모리며, 이를 휘발성과 비휘발성으로 나눠 알아보자.

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휘발성 메모리(RAM)

 

　먼저 휘발성 메모리는 크게 SRAM과 DRAM으로 나눌 수 있다. SRAM은 속도가 빠르지만 가격이 비싸다는 단점이 있고, 반대로 DRAM은 속도가 느린 대신 가격이 싸다는 장점이 있다. 따라서 이 둘의 특성에 맞게 자주 접근할 수 있는 캐시 메모리는 SRAM으로 만들고, 자주 접근하지 않지만 용량이 큰 주기억장치 메모리는 DRAM으로 만든다.

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비휘발성 메모리(ROM)

 

　롬은 크게 네 종류로 나뉜다. Mask ROM은 제조 과정에서 데이터가 영구적으로 마스크를 통해 데이터가 쓰인다. 그로 인해 데이터를 변경하거나 지우는 것이 불가능하지만, 대량 생산에는 비용이 효율적이다. 따라서 데이터가 변경되지 않아야 하는 애플리케이션에서 중요한 역할을 한다. 보통 냉장고와 세탁기 같은 임베디드 시스템에 Mask ROM이 들어간다.

 

　PROM은 사용자가 한 번 프로그래밍할 수 있는 ROM이다. 데이터를 쓸 때는 가능하지만, 일단 쓴 후에는 수정이 불가능하다. 이는 PROM을 기록하는 롬 라이터는 0을 기록하려는 셀에 과전류를 흘려 퓨즈를 끊는 식으로 프로그래밍을 해서 그런 것이다. 따라서 특정 데이터 또는 코드를 저장할 때 유용하며, 일반적으로 퓨즈를 사용하여 데이터를 쓴다. 

 

　EPROM은 사용자가 프로그래밍할 수 있는 ROM이다. 그리고 특정 주파수의 UV 빛을 이용하는 ROM Eraser를 이용해 데이터를 지울 수 있고, ROM Writer를 이용해 데이터를 쓸 수도 있다. 하지만 특수한 장치가 필요하다는 점에서 시간이 오래 걸린다.

 

　마지막으로 EEPROM은 전기적인 신호를 이용해 데이터를 읽고 쓸 수 있는 ROM이다. 개별 바이트 또는 페이지 단위로 데이터를 지우고 다시 쓸 수 있으며, 다른 유형의 ROM에 비해 재작성 횟수가 많다는 장점이 있다. 또한 EEPROM의 가장 발전한 형태인 Flash Memory는 RAM처럼 쓰기가 쉬우면서 ROM처럼 비휘발성의 특징을 갖고 있다. 이는 EEPROM보다 쓰기 속도가 빠르고, 집적도가 높아 용량이 크다. 즉, 하드디스크와 비교했을 때

 

1. 속도가 빠르며 저전력
2. 구동부 모터가 없어 저전력

 

　두 가지 특성을 갖고 있으며, RAM과 비교했을 때

 

1. 데이터를 읽는 시간은 비슷하나, 쓰는 시간이 느림
2. 읽고 쓰는 횟수에 제한이 있음

 

　과 같은 특징이 있다. 따라서 하드디스크를 대체하여 SSD라는 차세대 저장장치로 주목받고 있지만, 속도가 느리고 횟수에 제한이 있다는 단점으로 인해 RAM을 대체하는 것은 불가능하다.

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메모리 계층 구조

 

　다음은 메모리의 계층 구조다. 피라미드의 위로 올라갈수록 성능이 좋아지지만 가격이 비싸고, 아래로 내려갈수록 성능이 떨어지지만 가격이 싸다. 보통 우리가 다룰 것은 Registers, Caches, Main Memory이므로 이들의 특징 정도만 간략하게 기억하면 좋을 것 같다.

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요약

메모리 분류
1. 휘발성
　a. SRAM: 플립플롭 회로를 이용해 구성하며, 가격이 비싸지만 속도가 빠름
　b. DRAM: 트랜지스터 회로를 이용해 구성하며, 가격이 싸지만 속도가 느림
2. 비휘발성
　a. Mask ROM: 데이터를 수정하는 게 불가능, 고정된 데이터 저장에 사용
　b. PROM: 퓨즈를 이용해 데이터를 한 번 수정하는 게 가능
　c. EPROM: UV 빛으로 데이터를 수정하는 게 가능하나, 느림
　d. EEPROM: 데이터를 수정하는 게 가능. 이후에 Flash Memory로 발전하여 보조기억장치를 대체