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주기억장치
주기억장치는 CPU에 의해 제어되는 장치로 즉시 필요한 수치, 명령, 자료 등을 기억하는 컴퓨터 하드웨어 장치를 가리킨다.[1]
목차
개요
주기억장치는 기억장치의 계층구조에서 보조기억장치 보다는 빠르고 캐시 메모리보다는 느리고, 용량은 보조기억장치 보다 작은 기억장치이다. 용량이 큰 보조기억장치로 부터 프로그램이나 자료를 이동시켜 실행시킬 수 있는 기억장치이다. 중앙 처리 장치가 직간접적으로 접근하여 데이터를 처리할 수 있는 기억장치로 컴퓨터 내부에서 현재 중앙 처리 장치가 처리하고 있는 내용을 저장하고 있는 기억장치이다.[2] 주기억장치는 프로그램 기억 장소, 작업 장소, 입력 데이터 기억 장소, 출력데이터 기억 장소로 구성되어 있다.[3]
역사
1945년 만들어진 에니악은 배선반의 회로를 배선하여 놓고 부착된 스위치를 조작하여 계산을 수행시키는 방식으로 작동하였습니다. 따라서 한가지 계산을 하다가 다른 계산으로 바꾸려면 배선을 뜯어 일일이 다시 연결시키고 스위치를 조정해야 했다. 존 폰 노이만(john von Neuman)은 현재의 컴퓨터처럼 컴퓨터 내부의 기억장치에 소프트웨어 방식의 프로그램을 내장, 소프트웨어만 바꾸면 여러가지 작업에 대응할 수 있는 프로그램 내장방식 컴퓨터의 개념을 발표했습니다. 폰 노이만의 프로그램 내장방식의 원리를 기초로 여러 컴퓨터들이 개발되었고, 이들 컴퓨터가 자료 및 명령어를 저장하는 기억장치로 사용한 것은 수은지연회로(mercury delay line memory)였다. 수은지연회로 이외에 진공관의 일종인 윌리엄-킬관(Williams-ilburn tube)과 셀렉트론관(selectron), 자기 드럼 장치(magnetic drum unit) 등의 다양한 장치들이 쓰였다. 그 이후 1951년 작은 페라이트 자성체로 된 고리에 여러 가닥의 케이블이 통과하는 모양의 격자 구조로 되어있는 자기 코어(Magnetic core) 메모리를 거쳐 트랜지스터의 발명과 집적회로(IC) 기술의 발전으로 오늘날의 롬(Read Only Memory, ROM)과 램(Random Access Memory)으로 넘어왔다. 현재 연구되고 있는 차세대 메모리들은 반도체 메모리가 주축을 이루며, 기본 단위인 셀의 구조나 물질에 따라 강유전체 램(Ferroelectric RAM, FeRAM), 상변화 램(Phase Change Ram, PRAM), 저항 램(Resistance RAM, ReRAM), 폴리머 램(Polymer RAM, PoRAM), 나노튜브 램(Nano Floating Gate Memory, NFGM), 홀로그래픽 메모리, 분자 전자 소자, 모듈러 메모리 등으로 구분되고 있다.[4]
종류
자기 드럼
자기 드럼()은 구형의 자기 기억장치이다. 둥그런 원형 표면에 자성 물질을 발라 놓아 자화시킬 수 있도록 만든 것으로, 원통 둘레를 트랙이라하며, 각 트랙마다 읽고 쓰는 헤드가 하나씩 있어서 원통이 한 바퀴 도는 동안 자료를 읽거나 쓸 수 있다. 컴퓨터가 처음 개발되었을 때에는 처리 속도가 빠르기 때문에 컴퓨터의 주기억 장치로 사용되기도 했으나, 기억 용량이 매우 작아 지금은 사용되고 있지 않다.[5]
자기 코어
자기 코어(Magnetic core) 메모리는 작은 페라이트 자성체로 된 고리에 여러가닥의 케이블이 통과하는 모양의 격자구조로 되어있다. 자기코어 기판에는 가로/세로 64개 또는 128개씩 자기코어가 평면으로 나열되어 있는데, 이러한 그물모양의 자기코어 모음의 행렬면 1장을 코어 평면 이라고 한다. 이 기판의 코어 하나가 1비트(Bit)의 기억 용량을 가진다. 자기코어에는 4가닥의 케이블이 지나가는데, 두 가닥의 쓰기 케이블이 가로와 세로로 배열되어 있고, 각 케이블이 만나는 곳 마다 코어를 하나씩 통과하게 되어 있다. 코어는 한가닥의 쓰기 케이블에 전류를 흘렸을때는 자화되지 않지만, 두 가닥에 전류를 흘리면 자화되는 자기 특성을 가지고 있다. 전류의 방향에 따라 코어의 자기장의 방향이 결정되어 0 또는 1의 비트값을 지정하게 된다. 자화된 코어는 전류가 멈춰도 자화 상태를 유지하기 때문에 비휘발성 메모리에 속한다. [4]
롬
롬(Read Only Memory, ROM)은 전원이 끊어져도 기록된 데이터 들이 소멸되지 않는 비휘발성 메모리이다. 오직 기억된 데이터를 읽기만 가능한 장치이다. 일반적으로 쓰기가 불가능하고 데이터를 저장한 후 반 영구적으로 사용가능하여 자가 진단 프로그램(Power On System Test, POST), 입출력 시스템(BIOS)나 글꼴 등 변경될 가능성이 적은 데이터를 저장하는데 용이하다.[6]
롬의 종류
- Mask ROM
제조공장에서 데이터를 영구적으로 기록하여 대량생산에 적합하고, 사용자가 내용을 변경시킬 수 없다.[4]
- PROM
PROM(Programmable ROM, PROM)은 프로그램이 되지 않은 상태에서 PROM 라이터(PROM Writer)를 이용해 내용을 기록할 수 있지만 한번 들어간 내용은 바꾸거나 지울 수 없다. 그 이유는 제조시 모든 메모리 비트가 퓨즈로 연결되어 1로 읽히지만 생산되는데 이를 기록하면 퓨즈가 끊어져서 0으로 읽히기 때문이다.[7]
- EPROM
EPROM(Erasable PROM)필요할 때 기억된 내용을 지우고 다른 내용을 기록할 수 있는 롬으로, 지우는 방법에 따라 자외선으로 지울 수 있는 UVEPROM과 높은 전압으로 질울수 있는 EEPROM을 으로 나뉜다.[8]
- EEPROM
EEPROM(Electrically EPROM)은 칩의 한핀에 전기적 신호를 가해줌으로써 내부 데이터가 지워지게 되어 있는 롬으로, 데이터를 삭제하기위해서는 롬 라이터(ROM Writer)를 이용해서 쓰고 지울 수 있다. 그러나 한 번에 1 바이트씩만 지울 수 있기 때문에 매우 느리며 약 10만번의 반복 기록 횟수의 제한이 있다. EEPROM은 모뎀이나 비디오 카드, 메인보드, SCSI 컨트롤러 등에서 사용된다.[9]
- UVEPROM
UVEPROM(Ultra-Violet EPROM)은 강한 자외선을 쬐게 되면 전자는 게이트의 절연막을 통과해 기록이 지워지게 된다. 기록횟수는 고전압이 실리콘에 영향을 주기 때문에 20회 전후이며 차광 씰을 잘 부착하여 최적으로 보관한다면 약 10년 데이터 보관이 가능하다. UVEPROM은 과거 메인보드, 그래픽카드의 바이오스 칩이나 게임기의 롬으로 많이 사용되었다.[8]
- EAROM
EAROM(Erasable Alterable ROM)은 한 비트씩 수정이 가능한 롬이다.
램
램(Random Access Memory, RAM)
- DRAM
- SRAM
관리 전략
반입 전략
배치 전략
교체 전략
각주
- ↑ 〈주기억장치〉, 《위키백과》
- ↑ 리챠드후앙, 〈컴퓨터 주기억장치 & 보조기억장치 란...무엇인가〉, 《티스토리》, 2021-01-04
- ↑ 〈컴퓨터 시스템의 구조〉, 《강원대학교》
- ↑ 4.0 4.1 4.2 똘이아빠, 〈(컴퓨터 이야기 26)주기억장치 개발의 역사〉, 《다음 블로그》, 2013-08-27
- ↑ 〈자기 드럼〉, 《위키백과》
- ↑ 코딩팩토리, 〈[https://coding-factory.tistory.com/355 (H/W) 주 기억장치의 종류와 특징〉, 《티스토리》, 2019-04-28
- ↑ 〈PROM〉, 《위키백과》
- ↑ 8.0 8.1 〈EPROM〉, 《위키백과》
- ↑ 〈EEPROM〉, 《위키백과》
