컴퓨터 구조(Computer Architecture) - Internal Memory

컴퓨터 구조(Computer Architecture) - Internal Memory

1. Random-access-memory (RAM)

- Read/Write memory이다.

- Volatile이다. (전력이 차단되면 데이터는 모두 손실)

- DRAM과 SRAM 2가지 종류가 있다.

 

2. Read-only-memory (ROM) / Progammable ROM (PROM) / Erasable PROM (EPROM) /
    Electrically Erasable PROM (EEPROM) / Flash memory

- Read only memory 또는 Read mostly memory 이다.

- Nonvolatile이다. (전력이 차단되어도 데이터 보존)

 

3. Dynamic RAM (DRAM)

- charge on capacitor방식으로 데이터를 저장하는 셀로 이루어져있다.

- capacitor의 charge여부는 binary 1과 0으로 해석된다.

- 데이터 저장을 유지하기 위해 주기적인 refreshing이 필요하다.

- 'dynamic'이라는 용어는 파워가 지속적으로 공급됨에도 불구하고 저장된 charge의 유출이
   발생하는 경향을 나타내는 용어이다. (그래서 refreshing이 필요)

- DRAM을 구성하는 cell의 구조

 

4. Static RAM (SRAM)

- processor에서 사용되는 logic element를 사용하는 digital device이다.

- banary값들이 traditional flip-flop logic gate를 사용하여 저장된다.

- 파워가 공급되는 한 데이터가 유지된다.

- SRAM을 구성하는 cell의 구조

 

5. SRAM vs DRAM

- 공통점

* volatile : bit값을 보존하기 위해서는 지속적인 파워의 공급이 필요하다.

- Dynamic cell

* 만드는데 간단하다, 더 작다.
* 집적도가 높다.
* 가격이 싸다.
* refresh 회로가 필요하다.
* 큰 메모리에 주로 이요된다.
* main memory에 사용된다.

- Static

* 더 빠르다.
* cache memory에 사용된다.

 

6. Flash Memory

- Intermediate between EPROM and EEPROM in both cost and functionality

- Uses an electrical erasing technology, does not privide byte-level erasure

- Microchip is organized so that a section of memory cells are erased in a single action or "flash"

 

7. Typical 16Mb DRAM (4M x 4)

Adress pin : 22개 (절반은 Row, 절반은 Column)
Adress space : 2^11 x 2^11 = 2^22
DRAM capacity : adress space x data pins = 2^22 x 4 = 16Mbits

 

8. Chip Packaging

- 8Mbit EPROM

Adress pins : 20개
Data pins : 8개
Adress space : 2^20
Capacity : 2^20 x 8 = 8Mbit

- 16Mbit DRAM

 

Adress pins : 11x2 = 22개
Data pins : 4개
Adress space : 2^22
capacity : 2^22 x 4 = 16Mbit

- 256KByte Memory Organization

Address pins : 18개
Address space : 2^18
Data pins : 8개
Capacity : 2^18 x 8 = 256KByte

 

9. Error Correction

- Hard Failure

영구적인 물리적 결함을 말하며, 영향을 받은 memory cell 또는 cell은 데이터를 올바르게 저장하지 못하고 0과 1의 상태에 계속 머물거나, 0과 1사이를 불안하게 switch한다.

좋지못한 환경 또는 생산과정에서의 결함, 먼지 등에 의해 발생한다.

- Soft Error

cell들의 정보를 바꾸는 random, non-destructive 이벤트를 말하며, 영구적인 피해는 아니다.

전원공급문제 또는 알파입자(태양으로부터 지구로 유입되는 입자)등에 의해 발생한다.

 

10. Error Correcting Code Function

 

11. Hamming Error Correcting Code

 

12. Check Bit Calculation

 

13. Hamming SEC-DED Code

 

※ Failures In Time (FIT)

※ Mean Time Between Failures (MTBF) = 1/FIT

출처 : William Stallings - Computer Organization and Architecture 9th Edition