하드웨어 3 : RAM

1. 하드웨어 3 : RAM

2. RAM의 정의 • Random Access Memory • 순서대로 접근하는 것이 아니라, 접근하고 싶은 곳에 바로 접근할 수 있는 기억장치라는 의미 • CPU가 처리할 데이터와 명령어가 임시로 저장되는 곳 • 읽고 쓰기가 가능한 메모리 • 기본은 DRAM – 컨덴서라는 반도체를 모아놓은 칩 • RAM의 발전단계 • DRAM -> EDO DRAM(50Mhz) -> SDRAM(66Mhz) -> PC100용 SDRAM(100-133Mhz) -> 차세대 램(RDRAM, DDR SDRAM 등) -> DDR-II SDRAM -> ?

3. 메모리 대역폭 • 메모리 작동 클럭 X 채널 X 데이터 수 • 속도 • 단위 : ns (nano second) • 숫자가 적을수록 빠른 RAM • RAM에 데이터를 기록하는 시간이 짧아야 하므로 • SDRAM -> 8~10ns 정도 • RDRAM -> 5ns 정도 • 데이터 버스폭과 핀수 • 8비트 -> 30핀 (DRAM) • 32비트 -> 72핀 (EDO RAM) • 64비트 -> 168, 184핀 (SDRAM, DDR SDRAM)

4. 장착방법

5. RAM의 종류 • Dynamic RAM(DRAM) • 전압이 일정하지 않고 변하는 RAM, 컴퓨터 주기억장치 • 장점 : 단위면적 당 기억용량이 크고 전력소모가 적음. • 단점 : 일정한 시간이 지나면 방전에 의해 데이터가 상실되므로 주기적인 재저장(Refresh)이 필요. Refresh를 위한 복잡한 회로가 필요. SRAM에 비해 상대적인 속도 느림 • Static RAM (SRAM) • 전원이 공급되는 동안에는 전압이 그대로 유지되는 RAM • 장점 : 전원이 공급되어지는 동안에는 데이터가 보존되므로 Refresh가 필요 없다. • 단점 : 단위면적 당 기억용량이 작고 전력소모가 큼. • 소용량의 Cache메모리로 이용(CPU의 L1, L2 cache)

6. SRAM과 DRAM의 비교

7. SDRAM(Synchronous DRAM) • SDR-SDRAM과 같음 • CPU 클럭속도와 동일한 속도의 DRAM • 1클럭에 1개의 데이터 전송 – 1일 때 전송 • 예) 100MHz -> 1초에 100,000,000개의 데이터가 전송 • 표기 • PC100 : CPU와 DRAM간 전송이 100MHz • PC133 : CPU와 DRAM간 전송이 133MHz • 64비트로 전송 • 메모리 대역폭 : 133M * 64 / 8 = 1064MB ~= 1.1GB/sec • i845 칩셋 이후로 지원되지 않음

8. DDR SDRAM • DDR(Double Data Rate) • 펜티엄 4의 400MHz를 따라가기 위해 • 클럭 신호의 상승과 하강에서 데이터 전송 • 1클럭에 2개의 데이터 전송 – 0->1, 1->0으로 신호가 바뀔 때 전송 • 표기 • DDR200 = PC1600(1600은 대역폭을 나타냄) • DDR266 = PC2100 • DDR333 = PC2700 • DDR400 = PC3200 • 메모리 대역폭 : 133M * 2 * 64 / 8 = 2128MB ~= 2.1GB/sec

9. RDRAM (Rambus DRAM) • DRAM의 구조 개선 • DDR로 동작하지만 내부뱅크의 크기를 줄이고 갯수를 증가시킨 다음 이를 직렬로 연결해서 동작속도를 올린 것 • 400 또는 800MHz로 동작하는 DDR • 16비트 또는 32비트로 데이터 전송 • 규격 – 두 규격이 서로 호환되지 않음 • PC600, PC800, PC1066 ->16비트로 동작 • RIMM3200, RIMM4200 -> 32비트로 동작 • 메모리 대역폭 : 400M * 2 * 16 / 8 = 1.6GB/sec • 펜티엄 4의 400MHz와 가장 잘 동작

10. SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM DDR-SDRAM RDRAM SDRAM

11. RAM별 세부정보

12. DDR SDRAM의 명칭

13. 메모리 소켓 종류 • DIP (Dual Inline Package) • SIMM (Single Inline Memory Module) • 32bit로 동작하는 72핀 사용 • DIMM (Dual In-line Memory Module) • 64bit로 동작하는 168핀 사용 • 현재 대부분의 메인보드의 메모리 소켓 • RIMM (Rambus In-line Memory Module) • SIMM, DIMM과 호환하지 않음 • 펜티엄 4 메인보드에서 쉽게 찾음 • SODIMM (Small Outline DIMM) • 노트북 용 표준

15. RAM 업그레이드 • 듀얼 채널인 경우 • 동일한 집적도(RAM 용량)를 가져야 함 • 동일한 DRAM 집적도(DRAM 칩 용량)를 가져야 함 • 동일한 DRAM 버스 대역폭을 가져야 함 • 둘 다 단면 램이거나 양면 램이어야 함 • 단, FSB 차이는 상관없으나 속도가 낮은 RAM 속도로 동작. • 단일 채널인 경우 • 한 개의 모듈램이 성능면에서 우수. • 1개의 512M > 2개의 256M • 참고 – 보관방법 • 은박지에 싸서 보관 – 정전기 때문

16. 기타 RAM의 종류 • VRAM : 디스플레이 어탭터의 프레임 버퍼는 입출력을 동시에 함. 일반 DRAM은 입출력을 동시에 불가능. 이러한 동시 입출력을 지원하기 위해 등장한 듀얼 셀 구조의 비디오 램. • WRAM : VRAM과 구조는 비슷하지만, 속도가 개선된 윈도우 램. • SGRAM(Synchronous Graphic RAM) : 3D 그래픽 카드의 빠른 입출력을 지원하기 위해 사용됩니다. 기본 구조는 SDRAM과 비슷하며, 125MHz와 143MHz로 작동하며, 6-8ns 작동 속도.

17. ROM(Read Only Memory) • 수정이 필요 없는 소프트웨어를 기록 • 읽을 수만 있는 메모리 • 비 휘발성 : 전원공급이 중단되어도 유지됨 • BIOS프로그램이 대표적 • 시스템 자기 진단 • 기본 입출력 기능, 운영체제 로딩 프로그램

18. PROM, EPROM, EEPROM • Mask ROM • PROM • Programmable ROM • 프로그램을 입력 가능한 ROM • EPROM • Erasable PROM • 새로운 프로그램으로 업데이트 가능한 ROM • EEPROM • Electronically EPROM • 전기신호로 내용 수정 가능한 ROM

19. 플래시메모리(FLASH  MEMORY) • RAM은 읽고 쓰기가 가능하지만 전원을 차단하게 되면 저장되어 있던 자료는 모두 지워지는 휘발성 메모리. • ROM(Read Only Memory)은 저장되어 있는 정보를 읽기만 하고 쓸 수가 없고 전원을 차단시켜도 저장되어 있는 정보가 지워지지 않는다. • RAM과 ROM의 장점을 한데 묶은 메모리를 Flash Memory. RAM처럼 읽고 쓰기가 가능, ROM처럼 전원이 없어도 내용이 보관. • 사용처 : 메인보드, 그래픽카드 등의 BIOS 디지털텔레비전, 디지털캠코더, 휴대전화,디지털카메라 ,개인휴대단말기(PDA, ·게임, MP3플레이어 등)에 주로 이용. • 소비전력이 작고, 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 유지되는 특성을 지닌 기억장치(반도체)이다. EPROM과 플래시 메모리를 비교하면 EPROM은 1바이트씩 데이터를 쓰거나 지우는 반면, 플래시 메모리는 블록 단위로 처리하기 때문에 속도가 빠르다. 또한 작고 가벼워 이동성이 좋다.

20. 플래시메모리의 종류 • 컴팩트플래시(CF Card: Compact Flash Type I) 현재까지 가장 많은 디지털카메라에서 사용되고 있는 플래시메모리 카드. • 마이크로 드라이브(MD: Micro Drive TypeⅡ) 기가 급에서는 가장 저렴하고 고 용량 메모리라는 장점을 가지고 있지만 외부 충격에 약하고 저온에서 제대로 작동하지 않는다는 단점. • SD(Secure Digital Card) 카드 최근에 만들어지는 오디오, 비디오 등 데이터와 멀티미디어를 요구하는 가전제품의 보안성과 확장성 인간 친화적 빠른 수행 능력 요구를 충족시키기 위하여 범세계적으로 혁명적인 저장장치.

21. MMC(Multimedia Card) 카드 미국의 샌디스크(Sandisk)사와 독일의 지멘스(Siemens)사가 공동 개발하여 1997년 11월에 소개한 플래시 메모리이다. MMC는 전세계적으로 통용되는 매우 저렴한 저장장치이며 커뮤니케이션 미디어로서 전자완구, 전자수첩, PDA, 디지털카메라, 스마트폰, 디지털 레코더, MP3, 호출기 등 다양한 범위의 기기들에 사용될 수 있도록 고안되었다. 휴대가 간편하고 저렴한 가격에 비해 탁월한 성능과 메모리 카드 인터페이스를 이용한 낮은 전력 소모량과 신속한 데이터 처리의 장점.

23. 하드웨어 4 : HDD

24. 하드디스크의 정의 • 자성체로 코팅된 원판형 알루미늄 기판에 자료를 저장할 수 있도록 만든 자기저장장치의 한 종류 • 자기 저장의 원리 • 자기 디스크는 자기장에 의해 두 개의 방향 중 한 방향으로 자화되어질 수 있는 철 입자들로 되어 있다. • 각 입자들의 방향은 CPU가 인식할 수 있는 데이타인 1(on) 또는 0(off)로 나타낼 수 있다. • 디스크 드라이브는 자성을 발생시키는 전자석이 포함된 판독/기록 헤드들을 사용한다.

25. 기록 헤드(전자석) 저장매체(자석에 민감한 물체로 코팅되어 있음) 전류방향 (기록 과정: 전류의 방향이 바뀌면 극성이 바뀐다) 데이타가 저장되지 않은 상태 정돈된 입자들 (데이타가 저장된 상태) 자화된 극성(n, s)에 따라 0과 1로 해석

26. 저장매체가 회전하는 동안 헤드는 데이터를 기록한다. (정전기 유도현상)

27. 트랙 및 섹터 스핀들 헤드 서브모터 플래터 HDD 로직보드 헤드암 구조

28. HDD의 구조 • 헤드 : 읽기/쓰기를 위한 장치 • 헤드암 : 헤드를 고정시키고 내부회로에 따라 헤드를 움직이는 장치 • 서브 모터 : 헤드를 좌우로 움직이게 하는 장치 • 스핀들 : 플래터의 중심에 있는 회전축. 헤드가 디스크 원판에 기록된 정보를 찻을 수 있도록 디스크를 회전시키는 기능 • HDD 로직보드 : 하드 디스크 제어

29. 구조 • 제어회로 : HDD를 제어하기 위한 각종 전자회로와 부품들로 구성되어 있는 PCB 부분을 말하며 보통 디스크의 아랫부분에 위치.

30. 플래터의 구조 • 플래터 : 알루미늄계의 금속(최근에는 유리 미디어 사용)으로 만들어진 원반 디스크. 데이터를 기록하는 부분 • 트랙 : 플래터에서 회전축을 중심으로 데이터가 기록되는 동심원 • 섹터 : 트랙을 작게 나눈 디스크의 최소 단위 • 실린더 : 수직으로 같은 위치에 배열된 트랙

31. 작동원리 • 디스크는 원판 모양의 금속물체에 자기 매체를 입힌 것으로서 여기에 일종의 전자석인 헤드를 이용해 데이터를 쓰거나 읽는다. • 읽거나 쓰는 동안 헤드는 고정되어 있고 원판이 헤드 바로 밑에서 약간의 간격을 두고 회전한다. • 헤드는 직접 원판에 닿지 않고 디스크의 자장을 파악해 전기신호인 0과1을 알아낸다.

32. 속도 & 용량 • HDD의 회전속도 : RPM(revolution Per Minute) 1분당 회전 수)로 표시 • IDE 방식 : 최대 7200RPM까지 • SCSI 방식 : 최대 15000RPM 까지 • HDD의 용량 : 원판의 트랙 수에 따라 결정 • 트랙 수는 헤드의 높이와 밀접한 관계가 있다. • 디스크와 헤드의 간격이 크면 데이터를 기록하기 위해 자화 시키는 영역이 넓어지고 작으면 좁아진다. • 고밀도를 얻기 위해서 헤드가 낮아서 자화영역이 좁다. • 실제로 디스크 원판과 헤드의 간격은 10~15nm.

33. 인터페이스 • Interface : 서로 다른 기기를 연결해 주는 방식 • EIDE : Enhanced Integrated Drive Electronics • 병렬 방식의 ATA • 하드디스크를 제어하고 운영하는 프로토콜 내장 • Plug &Play 기능, LBA 모두 지원 • 메인보드에 내장 : 최대 4개의 장치를 연결 • Serial ATA : Serial Advanced Technology Attachment • 직렬방식의 ATA • 150MB/s의 전송속도 • 신호선을 4개로 줄여 신호 간섭현상을 줄임

34. 인터페이스 • SCSI : Small Computer System Interface • 버스 마스터링 방식 지원 : SCSI 호스트 어댑터가 CPU로 부터 작업을 받아 자료 처리를 할 수 있기 때문에 CPU의 부하를 덜어준다. • 카드 장착 : 7~15의 장치 연결 가능 • 멀티태스킹 가능 : 동시에여러개의입출력처리가능 • 다양한 주변 장치 지원

37. 성능 • 회전수가 높은 제품.(4500,5400,7200,10K,15K) • 탐색 시간, 접근 시간이 짧은 제품. • 단위 면적당 자기 밀도가 높은 제품. • 버퍼 메모리가 큰 제품.(512KB ~ 16MB) • 인터페이스 방식이 빠른 제품.

38. Low Level Format • 디스크를 초기화 하는 포맷으로, 하드디스크의 미디어(트랙, 실린더, 섹터)를 다시 만들어 줌. • 논리적인 배드섹터로 인해 포맷이나 파티션 작업이 진행되지 않는 경우 사용. Virus로 인한 문제 • HDD에 무리를 많이 주기 때문에 포맷 과정에서 하드디스크가 고장 날 수도 있음. • HDD 제조사에서 제공하는 Utility를 이용한 포멧이 좋음.

39. RAID 방식 • Redundant Array of Inexpensive Disk • 여러 개의 하드디스크를 하나의 하드디스크처럼 관리하는 기술 • 장점 • 읽기 속도 증가 • 데이터의 안정성 확보

40. 하드웨어 5 : FDD • 플로피 디스크 = 디스켓(diskette) : 디스크(disk)와 재킷(jacket)의 합성어로 얇은 자성물질로 만들어진 디스크에 플라스틱 재킷 안에 있다는 말 • 속도 : 300RPM으로 디스크가 한바퀴 회전하는데 약 0.2초의 시간이 소요 • 자료처리 속도가 느림. • 정보를 읽거나 쓸 때만 회전하므로 자료를 읽거나 쓰는데 드는 시간 보다 회전을 시켜 일정한 속도에 도달할 때까지 걸리는 시간이 길기 때문에 느림.

41. FDD 구조

42. 하드웨어 6 : CD-ROM & DVD-ROM

43. CD의 영역구분 1. 중앙 구멍 : 디스크를 잡고 돌려주기 위한 구멍 2. 시작 영역 : CD에 담긴 데이터의 주소를 기록해 놓는 곳 3. 프로그램 영역 : 실제 데이터가 저장되는 곳 4. 끝내기 영역 : 프로그램의 끝을 나타내는 곳

44. CD의 단면 • 인쇄층 : CD 제목이나 회사 로고를 찍는 곳 • 보호층 : 반사층을 보호하기 위해 코팅한 곳 • 반사층 : 레이저를 반사하는 층 • 염료층 : 염료층을 태워 데이터를 저장 • 기판 : 데이터가 기록되는 물결모양의 홈

45. CD 종류 • 공장 CD : 공장에서 대량으로 찍어내는 CD • CD-R : CD Recordable. 데이터를 한번 저장 • CD 레코더는 CD-ROM 드라이브의 레이저 보다 훨씬 강한 고출력 레이저를 써서 CD-R의 염료층을 태워 정보를 기록 • CD-RW : CD Re-Writable. 데이터를 여러 번(Max:1000) 기록 • 상전이 방식(특정한 에너지를 이용해 물질의 위상을 바꾸는 것)을 사용 – 염료층에 서로 다른 세기의 레이저를 사용하여 데이터를 기록하였다가 지움

46. 1 0 CD-ROM • CD-ROM 드라이브(CD 플레이어)는 레이저 빔을 이용하는 광학기기 • CD/CD-ROM은 디스크의 표면에 파인 홈에 레이저 빔이 쏘아졌을 때의 반사 굴절효과를 이용하여 디지털 정보를 판독

47. CD-ROM 구조 동작모터 스핀들 모터 빔 스프리터 렌즈 포토센서 레이저픽업 트레이 반사거울 반도체 레이저

48. CD-ROM 구조 • 스핀들 모터 : CD를 회전시키는 장치 • 트레이 : CD가 실리는 받침대 • 동작 모터 : 트레이를 움직이는 장치 • 레이저 픽업 : 헤드와 같은 역할 • 반도체 레이저 : 적외선 레이저를 발사 • 빔 스프리터 : 반도체 레이저에서 나온 빛을 CD-ROM 쪽으로 반사시키고 CD-ROM에서 반사된 빛을 포토센서로 투과시킴 • 포토센서 : CD-ROM에서 반사된 빛을 전기신호로 변환

49. DVD • Digital Versatile Disk, Digital Video Disk • 피트 간격이 CD에 비해 훨씬 좁아 정보기록 밀도가 높다. • 디스크 두 장을 겹쳐서 만듬 – 이중구조이고, 양면에 데이터를 저장하면 최대 17GB까지 저장 가능

50. DVD 구조