SRAM, NAND, NOR, PROM 정리

1. SRAM(Static Random Access Memory)

- SRAM(Static Random Access Memory)은 정적 랜덤 액세스 메모리로, 주로 컴퓨터의 캐시 메모리나 레지스터와 같은 고속 메모리로 사용됩니다. SRAM은 데이터를 비휘발성으로 저장하며, 데이터를 유지하기 위해서는 지속적인 전원이 필요합니다.

  ▶ SRAM의 특징 및 동작 원리

    1) 정적 메모리: SRAM은 "정적"이라는 용어에서 알 수 있듯이, 데이터를 계속 유지하는 데 별도의 리프레시가 필요하지 않습니다. 따라서 동적 램(DRAM)과는 달리 주기적인 새로고침가 필요하지 않습니다.

    2) 데이터 보존: SRAM은 전원이 공급되는 한 데이터를 지속적으로 보존합니다. 이는 전원이 끊겨도 데이터가 유지된다는 것을 의미합니다. 이러한 특성은 주로 캐시 메모리와 같이 빠른 액세스가 필요한 메모리에 적합합니다.

    3) 고속 액세스: SRAM은 빠른 읽기 및 쓰기 속도를 가지고 있습니다. 이는 데이터를 직접 읽고 쓸 수 있으며, 따라서 레지스터 및 캐시와 같이 고속의 메모리로 활용됩니다.

    4) 비용 및 에너지 소비: SRAM은 빠른 속도와 효율적인 에너지 소비를 가지고 있지만, 비용 면에서는 상대적으로 비싸며 대용량으로 확장하기 어렵습니다. 이러한 이유로 주로 캐시 메모리 등 소량의 고속 메모리에 사용됩니다.

    5) 동작 원리: SRAM은 플립 플롭이라고 불리는 트랜지스터로 이루어진 논리 회로로 구성되어 있습니다. 각 플립 플롭은 비트 하나를 저장하며, 전원이 켜진 상태에서는 데이터를 유지합니다. 읽기 및 쓰기 연산은 각 셀에 대한 트랜지스터 제어를 통해 이루어집니다.

SRAM은 속도와 안정성 면에서 우수하지만, 비용과 대용량 확장의 어려움으로 인해 일반적으로 캐시 메모리 및 레지스터와 같이 소량의 빠른 메모리 용도에 사용됩니다.

 

2. NAND Flash Memory

- NAND 플래시 메모리는 비휘발성 메모리 기술 중 하나로, 데이터 저장을 목적으로 사용되는 반도체 메모리입니다. 주로 대용량 저장장치인 SSDs (Solid State Drives), USB 플래시 드라이브, 메모리 카드 및 기타 디지털 기기에서 사용됩니다.

 

▶ NAND 플래시 메모리 특징과 개념

1) 셀과 블록 구조: NAND 플래시 메모리는 기본적으로 셀과 블록으로 구성됩니다. 여러 셀이 하나의 블록을 형성하며, 일반적으로 쓰기 연산은 블록 단위로 이루어집니다. 셀은 주로 비트를 나타내며, 블록은 이러한 셀들의 배열로 이루어집니다.

2) 비휘발성 메모리: NAND 플래시 메모리는 전원이 꺼져도 데이터를 보존하는 비휘발성 메모리입니다. 따라서 데이터는 전원이 다시 켜질 때에도 유지됩니다.

3) 프로그래밍과 지우기 연산: NAND 플래시 메모리에서는 데이터를 저장하려면 먼저 해당 블록을 지워야 합니다. 이후 데이터를 프로그래밍하여 저장할 수 있습니다. 프로그래밍은 전기적으로 데이터를 저장하는 과정이며, 지우기는 블록을 초기 상태로 되돌리는 과정입니다.

4) 멀티레벨 셀 (MLC) 및 트리플레벨 셀 (TLC): NAND 플래시 메모리는 주로 단일 레벨 셀 (SLC), 멀티레벨 셀 (MLC), 트리플레벨 셀 (TLC)과 같은 다양한 형태의 셀을 사용합니다. 각 레벨은 셀 당 비트 수를 나타내며, MLC 및 TLC는 더 높은 비트 밀도를 제공하지만 더 낮은 쓰기/읽기 성능과 수명을 가집니다.

5) 고밀도 및 비용 효율성: NAND 플래시는 고밀도의 데이터 저장이 가능하며, 대용량 디바이스에 적합합니다. 또한 비교적 저렴한 가격에 생산할 수 있어 경제적인 솔루션으로 인정받고 있습니다.

6) 응용 분야: NAND 플래시 메모리는 대용량 저장장치 및 데이터 저장이 필요한 여러 응용 분야에서 사용됩니다. SSDs, USB 드라이브, 메모리 카드 등 다양한 디지털 기기에서 활용되어 빠른 데이터 접근 속도와 비교적 안정적인 성능을 제공합니다.

NAND 플래시 메모리의 기술은 계속해서 진화하고 있으며, 더 높은 성능과 용량, 그리고 더 낮은 비용을 위한 연구와 개발이 계속 진행되고 있습니다.

 

3. NOR Flash Memory

 

- NOR 플래시 메모리는 주로 읽기 연산이 빠르고 주소 지정이 직접적이며, 랜덤 액세스가 가능한 특징을 가진 비휘발성 메모리입니다.

 

  ▶ NOR 플래시 메모리 특징과 동작 방식

1) 셀과 배치 구조: NOR 플래시 메모리는 각 셀이 개별 비트를 나타내고, 이러한 셀들이 행과 열의 배열로 구성됩니다. 이러한 구조는 읽기 연산이 빠르고 주소 지정이 직접적인 특성을 제공합니다.

2) 직접 읽기 및 랜덤 액세스: NOR 플래시는 주소를 통해 직접적으로 데이터를 읽을 수 있습니다. 이는 프로그램 코드나 부트로더와 같은 응용 분야에서 중요하며, 랜덤 액세스가 가능하다는 특징은 프로그램 실행에 유용합니다.

3) 프로그램 및 지우기 연산: NOR 플래시는 프로그램 연산과 지우기 연산을 통해 데이터를 쓰고 지울 수 있습니다. 그러나 이러한 작업은 일반적으로 NAND 플래시보다 느리고, 대용량 데이터 저장에는 적합하지 않을 수 있습니다.

4) 읽기 성능: NOR 플래시는 주로 읽기 성능이 우수하며, 특히 순차적인 액세스 및 코드 실행에 적합합니다. 그러나 쓰기 성능은 상대적으로 떨어지기 때문에 대용량 데이터의 높은 속도 쓰기에는 적합하지 않을 수 있습니다.

5) 응용 분야: NOR 플래시 메모리는 주로 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 임베디드 시스템, 부팅 코드 및 프로그램 메모리와 같은 응용 분야에서 사용됩니다. 특히 코드 실행과 부트로딩에서 필요한 빠른 읽기 속도와 랜덤 액세스가 필요한 경우에 활용됩니다.

6) 신뢰성 및 내구성: NOR 플래시는 일반적으로 신뢰성이 높고 내구성이 좋습니다. 이러한 특성은 코드 저장 및 실행에 있어 중요하며, 시스템이 높은 안정성을 요구하는 경우에 적합합니다.

요약하면, NOR 플래시 메모리는 주로 코드 저장과 실행에 적합한 특성을 가지고 있으며, 주소 지정이 직접적이고 랜덤 액세스가 가능한 특성으로 인해 특정 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

 

4. PROM(Programmable Read-Only Memory)

 - PROM(프로그래발 메모리, Programmable Read-Only Memory)은 주로 한 번만 프로그래밍이 가능한 비휘발성 메모리 유형 중 하나입니다.

 

  ▶ PROM 특징과 작동 방식

1) 비휘발성 메모리:  PROM은 비휘발성 메모리로, 전원이 꺼져도 데이터를 보존할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 이는 한 번 프로그래밍되면 프로그램된 데이터가 계속 유지되는 것을 의미합니다.

2) 프로그래밍 가능한 기능: PROM은 초기에는 비어있는 상태로 제공되며, 사용자가 필요에 따라 한 번만 프로그래밍할 수 있습니다. 프로그래밍은 전기적으로 특정 비트를 '1'로 설정하여 이루어집니다. 프로그래밍 후에는 데이터를 읽을 수만 있고, 수정하거나 지울 수는 없습니다.

3) 프로그래밍 방식: PROM은 주로 전기적으로 프로그래밍되며, 일반적으로 전압을 인가하여 비트를 프로그래밍합니다. 여기서는 "1" 비트로 프로그래밍하는 방식을 설명했지만, 몇몇 PROM은 반대로 "0"으로 프로그래밍되는 경우도 있습니다.

4) 응용 분야: PROM은 초기 버전의 프로그램이나 고정된 데이터를 저장하는 데 주로 사용됩니다. 예를 들어, 기기의 고유한 식별 번호, 부팅 코드, 또는 고정된 데이터 패턴과 같은 정보를 저장하는 데 활용될 수 있습니다.

5) 단점: PROM은 단 한 번의 프로그래밍만 가능하며, 이후에는 수정이나 삭제가 불가능합니다. 이는 유연성이 낮고, 반복적인 프로그래밍이 필요한 경우에는 적합하지 않을 수 있습니다.

6) EPROM 및 EEPROM: PROM의 발전된 형태로 EPROM(프로그래머블 읽기 전용 메모리)과 EEPROM(전기적으로 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리)이 있습니다. EPROM은 자외선을 사용하여 재프로그래밍이 가능하며, EEPROM은 전기적으로 반복적으로 프로그래밍이 가능한 특징을 가지고 있습니다.

요약하면, PROM은 한 번만 프로그래밍 가능하며, 초기 고정 데이터나 프로그램을 저장하는 데 사용되는 비휘발성 메모리입니다.

 

☞ 문제풀이

다음 중 아래 설명에 해당하는 저장장치는? 2

저장 단위인 셀을 수직으로 배열하여 대용량으로 구성하기에 적합한 저장장치이며, 소형화가 가능하여 SSD, 디지털 카메라, MP3 등 다영한 모바일 기기 및 전자제품의 저장장치로 사용 된다.

1. SRAM

2. NAND 플래시 메모리

3. NOR 플래시 메모리

4. PROM