컴퓨터구조_메모리 저장 장치

꼬질꼬질두부 2023. 6. 13. 00:33

1. SRAM (Static RAM):

메모리 셀 구성: SRAM의 기본 메모리 셀은 6개의 트랜지스터로 구성된 플립-플롭입니다. 이 구성은 데이터를 저장할 때 상대적으로 빠르고 안정적입니다.
휘발성: SRAM도 전원이 공급되는 동안에만 데이터를 유지합니다. 즉, 전원이 끊기면 저장된 정보가 사라집니다.
WL(low) 상태: 워드 라인(WL)이 낮은 상태일 때 플립-플롭은 연결 해제되고 저장된 값이 변경되지 않습니다.
읽기 연산: 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽으려면 워드 라인(WL)을 활성화하여 특정 메모리 셀을 선택합니다. 비트 라인(BL)을 통해 데이터가 전송됩니다.
쓰기 연산: 쓰기 연산을 수행하려면 워드 라인(WL)을 활성화하여 메모리 셀을 선택하고, 비트 라인(BL)을 통해 데이터를 메모리 셀에 전송합니다.
용도: SRAM은 대개 캐시 메모리로 사용됩니다. 이는 SRAM이 DRAM에 비해 빠른 접근 시간을 가지고 있기 때문입니다. 하지만, 메모리 셀 당 트랜지스터 수가 많아 비용이 더 많이 들고 밀도가 낮습니다.

SRAM은 주로 CPU 내부의 캐시나 고속 메모리 용도로 사용됩니다. 이는 SRAM이 DRAM에 비해 더 빠르고, 새로 고침 사이클이 필요하지 않기 때문입니다. 그러나, SRAM은 DRAM에 비해 비용이 높고 메모리 밀도가 낮은 편입니다.

2. DRAM (Dynamic RAM):

메모리 셀: DRAM의 메모리 셀은 하나의 커패시터와 하나의 스위치 트랜지스터로 구성됩니다. 커패시터는 데이터 비트(0 또는 1)를 저장하고, 트랜지스터는 해당 데이터에 액세스할 때 역할을 합니다.
휘발성: 커패시터가 시간이 지남에 따라 자연스럽게 방전되기 때문에 DRAM은 정기적으로 새로 고쳐져야하며, 전원이 꺼지면 모든 데이터가 손실됩니다.
쓰기 연산: 쓰기 연산은 비트 라인을 구동하여 워드 라인을 선택하고 커패시터를 충전(1 저장) 또는 방전(0 저장)하는 과정입니다.
읽기 연산: 읽기 연산은 비트 라인을 사전에 VDD/2로 충전하고 워드 라인을 선택하여 커패시터와 비트 라인 사이에 충전을 공유하는 과정입니다. Sense amplifier는 비트 라인의 전압 차이를 감지하여 데이터를 읽습니다.
새로 고침: DRAM 셀은 정기적으로 새로 고쳐져야 합니다. 이는 셀의 커패시터가 시간이 지남에 따라 자연스럽게 방전되기 때문입니다.

3. SDRAM (Synchronous Dynamic RAM):

SDRAM은 DRAM과 유사하지만, CPU의 클럭과 동기화되어 작동합니다.

이로 인해 메모리 액세스가 더 예측 가능하고 효율적입니다.

또한 여러 개의 은행을 동시에 교차하여 액세스할 수 있어 데이터 처리 속도를 높일 수 있습니다.

4. DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM):

DDR은 SDRAM의 변형으로, 상승 및 하강 클록 에지에서 데이터를 전송하여 처리량을 두 배로 늘립니다.

DDR는 여러 버전(DDR, DDR2, DDR3, DDR4 등)으로 발전해 왔으며 각 버전은 전송 속도와 대역폭이 개선되었습니다.

5. Flash Storage (플래시 저장장치):

플래시 메모리는 비휘발성이며, 전력 소모가 적고 기계적인 부품이 없습니다.

이는 디스크 드라이브보다 빠르고 내구성이 뛰어납니다.

NAND 및 NOR 플래시: NAND 플래시는 더 높은 데이터 밀도를 가지고 있으나 블록 단위로만 액세스할 수 있습니다. NOR 플래시는 무작위 액세스가 가능하나 데이터 밀도가 낮습니다.
Wear Leveling: 플래시 메모리 셀은 한정된 쓰기/지우기 주기를 가지고 있어 시간이 지남에 따라 마모됩니다. 웨어 레벨링은 데이터를 균등하게 분산시켜 셀의 수명을 연장합니다.

6. Disk Storage (디스크 저장장치):

디스크 저장장치는 비휘발성으로, 회전하는 플래터에 자기 방식으로 데이터를 저장합니다.

디스크 드라이브는 기계적인 부품이 많아 내구성이 낮고 속도가 느립니다.

각 섹터는 데이터, 섹터 ID, 오류 수정 코드, 동기화 필드 등을 포함합니다.

RAID (Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks)는 여러 디스크 드라이브를 결합하여 데이터를 중복 저장하여 성능과 내구성을 향상시킵니다.