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Memory Component

보다 많은 Bit를 기억하기 위해서는
Register들을 여러 개를 사용하게 됨

Memory는 A Big Pile of Registers 에 기반함.

하지만 단순히 여러 Registers 를 묶기만 해서는 안 됨.

여러 Registers 가 존재하므로

  • write 시 어느 register에 저장할지를 지정해야 하고,
  • read 시 어느 register에서 data를 읽을지를 지정해야 함.

Address

이같은 필요성으로 Address가 도입된다.

Address는

  • Memory의 특정 위치를 가르키며
  • 대상 Data가 Memory의 어디에 저장되어있는지를 나타냄.

Memory with Address

Address를 이용하는 memory component의 구조는 다음과 같음.

memory_with_address

  • Decoder (이진수를 one-hot code로)를 통해, address를 one-hot code로 변환하여 해당하는 Register를 선택 활성화(각각의 enable pin을 이용)
  • Selector (Mux)를 이용하여 여럿 연결된 Register의 출력 중 Address에 해당하는 Register를 Output으로 선택.
  • Tri-State Output을 선택하여 여러 memory components(Registers)를 묶음(hook).

여러 Output들을 하나의 Pin 으로 묶을 경우,

GPIO (General Purpose I/O)

General Purpose I/O는 Chip에서 제공하는 Pin의 수가 한정되어 있기 때문에
특정 Pin을 입력과 출력으로 같이 쓰는 경우 에 사용되는 방식.
일반적으로 Tri-State Output 을 이용하여 구현됨.

Memory의 경우,
Read와 Write가 동시에 이루어지는 경우가 거의 없기 때문 에 보통 GPIO를 이용하여 단자(Pin)의 수를 줄임 .

BUS

BUS는

  • 1 Bit의 개별 Signal 대신에
  • 연관된 Signal들을 묶어서 처리하는 것 을 가르킴.

Memory의 경우 다음과 같은 2개의 BUS를 가짐.

  • Address Signal들을 묶은 Address Bus,
  • Data Signal들을 묶은 Data Bus를 가짐.

Simplified Schematics of Memory

다음 그림은

  • 아까의 Memory Component에
  • Tri-State 기반의 GPIO 와,
  • Bus를 도입한 경우에 대한
  • Simplified Schematic Representation임.

simplified_memory

Address Register (Row and Column: Page)

Memory 의 용량이 커질수록 Address의 길이가 길어지며,
이는 집적화에 큰 장애가 됨.

  • 때문에 Address를 상위, 하위로 나누고
  • Address Register들 (Column Address Register, Row Address Register)과
  • Address Strobe들 (CAS, RAS)를 도입하여
  • Address Bus의 폭을 절반으로 줄여서 사용(일종의 Multiplexing)하는 경우가 많음.

상위, 하위로 나누는 것 을 matrix의 Row와 Column으로 생각 할 수 있다.

특히 상위 Address (Row address)는 Page라고도 불림 .

사실, Page 라는 용어는 여러 가지로 사용되는데, Memory의 주소의 관점에서는 상위 영역을 가리키는데 사용됨: MMU의 Paging 를 참고.

큰 숫자에 해당하는 Address가 상위 Address 임.

일반적으로 같이 많이 쓰이는 데이터는

  • 한 Page 내에 같이 저장하여
  • Row는 고정하고 Column만 변화시켜 처리하는 방식 으로 동작
  • 가능하도록 함으로써, Memory의 입출력 성능을 향상시킴.

memory_with_address_register

  • Strobe는 Parallel Connection에서 신호를 구분하기 위해 사용하는 신호 를 가르킴
    • Memory에선
    • Column Address Strobe (CAS)와
    • Row Address Strobe (RAS)가 있음.

Strobe 는 콘서트 등에서 깜빡이는 점멸등을 나타내는데에 사용되기도 하는 단어로,
짧은 간격의 깜빡임을 나타냄.
공학에서는 특정작업을 동기화하여 사용하기 위해 이용되는 신호나
특정작업이나 이벤트를 알리는 신호를 가리킴
(짧은 간격으로 반복되어 발생하는 경우에 많이 사용됨)

  • 위의 그림에서 Row와 Column Register에 Parallel 하게
    • \(A_{0/2}\)과 \(A_{1/3}\)이 연결되어 있는데
    • CAS와 RAS를 통해,
    • \(A_{0/2}\)과 \(A_{1/3}\)이 Row에 대한 주소 \(A_0, A_1\)로 쓰이는지
    • 아니면 Column에 대한 주소\(A_2, A_3\)로 쓰이는지가 구분이 됨.
  • Strobe들에 의해 메모리의 속도(Latency)가 결정됨.
    • 일반적으로 Column Access Strobe(CAS)가 Memory Latency를 결정함 .

참고: Latency (지연시간)

어떤 작업, 신호, 요청 등이 시작되고 완료되기까지의 시간적 지연 을 가리킴.

읽어볼 자료.