주기억장치

최종 수정 : 25.1.8

주기억장치

1. 주기억장치의 영역

주기억장치는 시스템 프로그램 영역과 사용자 프로그램 영역으로 구분한다.

시스템 프로그램 영역

☞ 운영체제(OS ; Operating System)에 기억된다. 상주 구역과 비상구 구역으로 나뉘어지는데 상주 구역은 직접 실행시킬 수 있는 영역이고 비상주 구역은 필요한 정보를 보조기억장치에서 불러와서 처리하는 영역이다.

 

사용자 프로그램 영역

☞ 일반 프로그램으로 시스템 프로그램이 제어해서 동작시킨다. 또한 사용자 프로그램은 분할하여 각각 독립된 프록램이 존재하며 다중 프로그램 방식으로 동작된다.

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2. 주기억장치의 기능

주기억장치는 프로그램과 데이터를 저장하며 CPU는 주기억장치에서 명령어를 읽어 와서 처리하고 결과를 주기억장치에서 저장하게 된다. 프로그램은 반드시 주기억자이에 기억되어야만 실행될 수 있다. 대부분 주기억장치 소자로는 반도체 소자를 사용하며 대표적인 기억장치가 RAM과 ROM이다.

초기의 컴퓨터에서 주기억장치로 널리 사용되었던 장치는 자기코어(magnetic core)였다. 자기코어의 특징은 데이터를 읽어내면 기억된 내용이 소멸되는 파괴적 메모리 소자이며 전원을 중단해도 기억된 내용이 소멸되지 않는 비휘발성 메모리이다. 현재는 사용하지 않고 있다.

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3. RAM의 구조 및 종류

RAM은 전원을 차단하면 내용이 지워지는 휘발성 메모리이며, 읽어낸 내용이 사라지지 않는 비파괴적 메모리이다.

DRAM ; Dynamic Random Access Memory

• 캐패시터에 전하는 충전하는 것으로 정보를 기억하는 동적인 RAM
• 전력소비가 낮고 대용량의 정보를 저장하며
• 일정 시간마다 재생해주어야 데이터를 유지할 수 있다.

 

SRAM ; Static Random Access Memory

• 플립플롭으로 구성된 정적인 RAM
• 사용하기가 쉽고 읽기와 쓰기 시간이 짧은 반면에,
• DRAM에 비해 가격이 비싸다.

 

1) 기억장치로부터 한 워드를 읽어내는 동작

1. CPU 내부의 어드레스 버스를 통해 주소를 MAR에 넣는다.
2. 칩 선택(CS)과 읽기 신호(RD)를 활성화시킨다.
3. 메모리의 내용을 데이터버스를 통해서 MBR로 저장한다.

 

2) 기억장치에 한 어드를 동작하는 동작

1. CPU 내부의 어드레스 버스를 통해 주소를 MAR에 넣는다.
2. 메모리에 저장하기 위한 데이터를 MBR에 저장한다.
3. 칩 선택(CS)과 쓰기 신호(WR)를 활성화시킨다.
4. 메모리에 MBR의 내용이 데이터버스를 통해 저장된다.

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4. ROM의 구조 및 종류

ROM은 내용을 읽는 것만 가능하고 쓰는 것은 불가능하다. 따라서 변경이 필요 없는 데이터나 프로그램을 영구히 저장하는 데 사용한다. 컴퓨터를 켰을 때 ROM에 의해 부팅된 후 운영체제의 일부분을 디스크에서 주기억장치로 적재한 후에 운영체제로 제어를 넘겨준다.

 

1) 마스크 ROM(mask ROM)

반도체 제조 공정의 마지막 단계에서 주문에 따라 ROM에 프로그램한다. 동일한 ROM을 대량으로 공급하는 경우에 경제적이다.

 

2) PROM(Programmable ROM)

사용자가 직접 PROM writer를 이용하여 한 번만 프로그램할 수 있다.

 

3) EPROM(Rrasble PROM)

강력한 자외선을 EPROM 칩의 수정 유리관에 투과시켜서 내용을 지우고 여러 번 쓸 수가 있다.

 

4) EEPROM(Electrically EPROM)

전기적으로 삭제가 가능하며 쓰기 전에 내용을 지울 필요 없이 RAM처럼 읽고 쓰기가 가능하다. 읽기 동작은 수백 ns 정도, 쓰기 동작은 수백 us가 필요하다.

 

5) 플래시 메모리(flash memory)

가격과 성능이 EPROM과 EEPROM의 중간 정도이다. 전기적으로 삭제한다.

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5. 기억장치의 모듈 설계

RAM과 ROM은 칩당 저장할 수 있는 용량의 한계가 읽기 때문에 원하는 만큼의 용량을 얻기 위해서는 여러 개의 침들을 사용해야 한다. 한 번에 한 단어씩 액세스 하 수 있도록 여러 개의 칩들을 병렬로 접속해야 한다.

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참고

독학사 교재