디자인에 맞는 올바른 유형의 메모리 칩을 선택하는 방법

다음은 설계자와 개발자들이 공통으로 사용하는 매개변수입니다.

• 하드웨어 인터페이스는 메모리 칩의 여러 인터페이스를 의미하며, 메모리 용량을 저하시키지 않고 고속 데이터 액세스 및 검색을 지원할 때 필요합니다. 메모리 칩은 그래픽, 하드 디스크 드라이브, USB(범용 직렬 버스)와 연결됩니다.
•  데이터 전송 속도 는 프로그램 메모리에서 명령어를 가져와 CPU에 신호로 변환하고 실행하는 속도입니다.
• 광역폭 또는 클록 속도 및 접근 시간은 메모리 칩이 설정된 시간 프레임 내에서 옮기거나, 읽거나, 저장하거나, 처리할 수 있는 데이터의 양을 의미합니다. 초당 비트, 바이트 또는 헤르츠(b/s, B/s 또는 cycles/s)로 표현할 수 있습니다.
•  메모리 크기 는 데이터 저장 용량을 말합니다.
•  메모리 대역폭 은 프로세서가 반도체 장치에서 데이터를 읽거나 저장할 수 있는 속도입니다.
•  메모리 타이밍 은 프로세서 시스템의 전반적인 작동 속도를 결정합니다.
•  데이터 보존 은 데이터를 칩에 보관할 수 있는 기간을 나타냅니다.
• 에너지 원에서 칩에 전력을 계속 공급해야 할 경우에는 칩의 전력 효율이 낮습니다.
• 쓰기/다시 쓰기 또는 읽기 전용은 메모리 칩이 쓰기/다시 쓰기를 자주 실행하는지 여부를 나타냅니다. 읽기 전용 메모리는 일반적으로 읽기만 가능한 실행 가능한 프로그램을 저장합니다.
•  온도 허용 범위 는 메모리 칩이 안정적으로 작동할 수 있는 온도 범위입니다. 온도 범위가 넓을수록 칩이 혹독한 환경에서도 작동할 수 있는 능력이 높아짐을 나타냅니다.

위와 같은 매개변수를 사용하여 시장에서 가장 흔한 네 가지 범주의 메모리 칩인 DRAM(동적 랜덤 액세스 메모리), SRAM(정적 RAM), EEPROM(전기적으로 지울 수 있는 프로그래밍 가능 ROM), 플래시를 비교합니다.

동적 RAM과 정적 RAM은 1차 메모리 또는 RAM( RAM)에 사용되고, EEPROM과 플래시는 2차 메모리 또는 ROM에 사용됩니다. 1차 및 2차 메모리 둘 다 필요하며, 이 둘은 여러 측면에서 차이가 있습니다. 전통적으로, 보조 메모리는 하드 드라이브와 같은 외부 저장 장치를 의미합니다. 메모리 기술이 발전하면서 현재는 여러 2차 메모리에 고체 메모리가 포함되어 있습니다.

1차 메모리: DRAM 대 SRAM

1차 메모리, 즉 RAM은 중앙 처리 장치(CPU)에 연결됩니다. 따라서 1차 메모리는 데이터 액세스 속도가 더 빠릅니다. 그러나 1차 메모리는 메모리 크기가 제한적이라, 대용량 데이터의 장기 저장에는 2차 메모리가 사용됩니다. 1차 메모리는 휘발성, 임시 메모리이므로 저장된 메모리를 보존하려면 지속적인 전력 공급이 필요합니다. 시스템이 정지할 경우 메모리 내용을 잃게 됩니다. 마지막으로 1차 메모리는 쓰기와 다시 쓰기를 여러 번 할 수 있습니다.

DRAM과 SRAM 둘 다 1차 메모리에 사용됩니다. DRAM은 SRAM보다 셀 구조가 단순합니다. DRAM은 메모리 셀이 한 개면 되지만 SRAM은 여러 셀이 필요합니다. 따라서 DRAM은 훨씬 저렴하면서도 메모리 밀도는 같습니다. 또한 DRAM은 소형 폼 팩터 내에서 높은 메모리 밀도를 달성할 수 있어 개인용 컴퓨터와 워크스테이션에서 널리 사용될 수 있습니다.

그러나 DRAM은 큰 단점이 있습니다. DRAM 셀의 데이터 저장을 담당하는 전하가 서서히 누출되기 때문에 DRAM 셀은 주기적으로 리프레시하거나 다시 써야 합니다. 리프레시 과정이 동적이어서 “DRAM”이라는 용어를 사용합니다. 리프레시와 지속적인 에너지 원이 필요해 DRAM은 에너지 소비량이 많고 효율이 낮습니다. DRAM 리프레시 요건 때문에 작동 속도도 느립니다.

반면, SRAM은 새로 고침이 필요하지 않기 때문에 DRAM보다 더 빠르고 안정적인 읽기 및 쓰기 주기를 지원할 수 있습니다. 그리고 SRAM은 데이터 액세스 사이에 일시 정지할 필요가 없어 주기 시간은 훨씬 더 짧습니다. SRAM은 칩당 메모리 셀이 더 많아 DRAM 칩보다 가격이 비싸고 전력이 더 많이 소비됩니다. 따라서 SRAM은 주로 캐시와 비디오 메모리에 사용되며, DRAM은 주요 반도체 메모리 기술에 사용됩니다.

SRAM은 DRAM보다 작동 속도가 빠를 뿐 아니라, 작동 효율성도 더 높습니다. DRAM은 비동기로 작동하며, 요청에 반응하고, 요청을 한 번에 하나씩 처리합니다. 반면, SRAM은 프로세서의 클럭과 동기화되어 더 복잡한 방식으로 더 빠른 속도로 작동할 수 있습니다.

마지막으로 내구성이 강화되어 산업용 및 군용 애플리케이션을 지원하는 온도 범위를 갖는 DRAM뿐만 아니라 SRAM 칩도 있습니다.

2차 메모리: EEPROM 대 플래시

1차 메모리와 달리, 2차, 즉 ROM 메모리는 CPU와 연결되지 않습니다. 따라서 2차 메모리는 데이터 액세스 속도가 더 느립니다. 2차 메모리는 비휘발성, 영구 메모리이므로 정전이나 충격 또는 진동으로 데이터가 소실되지 않습니다. 게다가, 보조 메모리는 훨씬 더 큰 데이터 저장 용량을 가지고 있으며, 반복적으로 쓰고 다시 쓸 수 있는 기본 메모리와 달리 보조 메모리는 주로 읽기 전용이고 수정이 거의 없습니다.

EEPROM은 특정 전압의 전기 펄스를 통해 반복적으로 지우고 다시 프로그래밍할 수 있는 ROM 유형입니다. EEPROM 칩은 바이트 단위로 지워지고 다시 프로그래밍됩니다. 따라서 EEPROM 재프로그래밍은 속도가 느릴 수 있습니다. 또한, EEPROM은 프로그래밍이 제한되어 수명이 짧습니다.

EEPROM은 데이터 보존 능력과 데이터 내구성 신뢰성이 부족하기 때문에 널리 사용되지 않습니다. EEPROM은 플로팅 게이트로 주입되는 전자가 이탈하여 데이터 손실이 야기될 수 있어 데이터 보호 기간이 제한적입니다. EEPROM은 특정 사이클 수를 넘어서면 다시 쓸 수 없게 되어 데이터 내구성이 제한됩니다.

따라서 EEPROM은 재프로그래밍이 간편하고 휘발성이 없어야 하는 신속한 소자 프로토타이핑에 주로 사용됩니다. 개인용 컴퓨터 제조업체는 일반적으로 EEPROM을 사용하여 읽기 전용 메모리를 다시 프로그래밍합니다. 또한, EEPROM 칩은 데이터를 보존하는 데 전원이 필요하지 않으므로 일반적으로 BIOS 정보와 모뎀, 비디오 카드 및 기타 주변 장치의 기본 소프트웨어를 저장하는 데 사용됩니다.

수년에 걸쳐, EEPROM의 더욱 효율적인 버전인 플래시 메모리가 많은 분야에서 EEPROM을 대체했습니다. 바이트 단위로 읽고 쓰는 EEPROM과 달리 플래시 메모리는 고정 크기의 블록에서 데이터를 지우고 쓰는데, 플래시 메모리의 이 특징 때문에 EEPROM보다 플래시 성능이 더 좋습니다. 일부 플래시 칩은 지워지기 전에는 쓸 수 없기 때문에 느리지만, 일부 최신 플래시 칩에는 동시에 읽고 쓸 수 있는 RWW(읽기 중 쓰기) 기능이 있습니다.

NAND(Not AND)와 NOR(Not OR)가 플래시 메모리의 두 가지 기본 유형입니다. NAND 플래시 메모리는 하드 디스크 같은 블록 디바이스처럼 액세스합니다. NAND는 파일 시스템으로 분할되어 랜덤 액세스 저장 영역으로 사용되기 때문에 메모리 관리 장치가 필요합니다. 반면에 NOR 플래시 메모리는 일반 ROM처럼 개별 메모리 셀로 읽을 수 있습니다. 또한 플래시 드라이브의 제한된 쓰기 횟수(수명)를 늘리기 위해, 자주 사용되는 셀이나 영역에 미치는 영향을 줄이는 웨어 레벨링 기술이 개발되었습니다.

전반적으로 플래시 칩은 EEPROM 칩보다 휴대성이 뛰어납니다. 그러나 플래시 칩은 바이트 기준으로 볼 때 대용량 저장 장치로 사용하기에는 너무 비쌉니다. 현재 플래시 메모리는 디지털 카메라 보안 데이터 카드, USB 플래시 메모리 스틱, 휴대폰, 호출기, 스캐너와 같은 장치를 통해 디지털 사진을 휴대용으로 저장하는 데 사용됩니다. 플래시 메모리 칩은 노트북의 솔리드 스테이트 디스크나 비디오 게임 콘솔의 메모리 카드로도 사용됩니다.

귀하의 요구 사항에 맞는 올바른 메모리 칩 찾기

컴퓨터에는 1차 메모리와 2차 메모리가 모두 필요합니다. 두 메모리 유형에는 다양한 하드웨어 인터페이스, 데이터 전송 속도, 메모리 크기, 데이터 보호, 전력 효율, 쓰기/읽기 특성이 있습니다. 메모리 칩을 선택할 때는 디자인에 맞는 매개변수를 살펴야 합니다. 대부분의 배포자는 개발자의 편의를 위해 메모리 검색 기준 을 제공합니다.

1차 메모리에서는 DRAM 칩과 SRAM 칩이 모두 사용됩니다. 가장 중요한 차이점은 DRAM은 주기적인 리프레시가 필요하고 비용이 저렴하며, SRAM은 속도가 빠르다는 것입니다. 2차 메모리에서 사용되는 EEPROM과 플래시 칩은 지우고 쓰는 방식이 확연히 다르며 플래시 칩이 더 비쌉니다.

그 밖에도 여러 특수 메모리가 있습니다. 그러나 DRAM, SRAM, 플래시 및 EEPROM이 설계할 때 가장 많이 선택되는 메모리 칩입니다. 다양한 컴퓨터 메모리형에 대해 자세히 알아보세요.

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