[디논] ROM과 RAM의 개념 및 동작과정

ROM(Read Only Memory)

- 읽기 전용 메모리로 저장된 프로그램이나 데이터를 읽기만 할 수 있음( 특별한 장치 없이는 데이터 수정 불가)

- 전원 차단 시에도 데이터가 유지되는 비휘발성 메모리

- 내용을 변경하지 않고 자주 사용하는 프로그램이나 데이터를 저장할 때 사용

 

ex ) 컴퓨터의 바이오스(BIOS), 게임, 가전 기기들의 제어 프로그램 등과 같이 일정한 동작을 하는 프로그램을 저장

ROM의 구조

 

ROM의 동작 과정

 

1. 주소 입력:
   •  ROM에 데이터를 읽기 위해 특정 주소를 입력합니다. 이 주소는 바이너리 형태로 입력됩니다.
   •  입력된 주소는 주소 디코더(Address Decoder)를 통해 해독됩니다.
2. 번지 선택:
   •  주소 디코더는 입력된 주소를 해석하여 ROM 내부의 특정 번지(메모리 셀)를 선택합니다.
   •  선택된 번지는 데이터가 저장된 위치를 나타냅니다.
3. 데이터 출력:
   •  선택된 번지에 저장된 데이터는 출력 버퍼(Output Buffer)를 통해 외부로 전달됩니다.
   •  출력된 데이터는 ROM 셀의 상태(0 또는 1)에 따라 결정됩니다.

 

ex) ROM의 내부 실제 동작

 

 

- 00000번지가 선택 ->  D_0의 출력이 퓨즈로 연결된 OR 게이트 출력만이 1이 되고 나머지는 0이 됨 -> 출력은 F_3=0, F_2=1, F_1=0, F_0=1로 출력 데이터는 0101이 됨

 

ex) 16 * 8 ROM 설계 및 테스트

- 참고 [5] 에서 확인

 

ROM의 종류

시간이 지나면서 ROM도 쓰는 능력도 생긴다.

 

- 마스크 롬(mask ROM)

- PROM(programmable ROM)

- EPROM(erasable Programmable ROM)

- EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)

 

- 플래시 메모리(Flash Memory)

 

 

 

RAM(Random Access Memory)

- 읽고 쓰기가 가능한 주기억 장치

 

 

- 전원 공급이 중단되면 저장된 데이터가 모두 삭제되는 휘발성(volatile) 메모리

- 어느 위치에 저장된 데이터든지 액세스(읽기/쓰기)하는 데 같은 시간이 걸리는 임의 접근 기억 장치

RAM의 구조

DRAM( dynamic RAM)

- 재충전(refresh)과정이 필요함

- 주기억 장치에 주로 사용

 

SRAM(Static RAM)

- 캐시 메모리에 주로 사용

 

RAM의 동작과정(DRAM)

- 쓰기

 

- 읽기 및 지우기

 

 

RAM의 동작과정2(SRAM)

- 쓰기 

 

- 읽기

 

 

ROM (읽기 전용 메모리) VS RAM (임의 접근 메모리)

읽기/쓰기	저장된 프로그램이나 데이터를 읽기만 할 수 있음	데이터를 읽고 쓸 수 있음
휘발성	저장된 내용을 영구적으로 유지하는 비휘발성 메모리	전원이 중단되면 데이터가 모두 삭제되는 휘발성 메모리
접근 방식	특정 주소의 데이터에 직접 접근 가능	액세스하는 데 같은 시간이 걸리는 임의 접근 기억 장치
주요 용도	일정한 동작을 하는 프로그램을 저장하는 데 주로 사용	기억 기능이 필요한 분야에서 사용 가능
속도	상대적으로 느림	상대적으로 빠름
용량	일반적으로 작음	일반적으로 큼
예시	BIOS, 펌웨어, 마이크로컨트롤러 프로그램	컴퓨터 주기억장치, 작업 공간

 

 

SRAM (Static RAM) vs DRAM (Dynamic RAM)

 

데이터 저장 방식	플립플롭 회로를 사용하여 데이터 저장	캐패시터와 트랜지스터를 사용하여 데이터 저장
리프레시 필요 여부	리프레시가 필요 없음	주기적으로 리프레시 필요
속도	빠른 데이터 액세스 속도	느린 데이터 액세스 속도
전력 소비	대기 중 전력 소비 낮음, 활성 상태에서 더 높음	지속적인 리프레시로 인해 더 많은 전력 소비
밀도	낮은 밀도(집적도 낮음)	높은 밀도(집적도 큼)
저장 용량	낮은 저장 용량	높은 저장 용량
비용	고가	저렴
물리적 배치	프로세서 내부 또는 프로세서와 메인 메모리 사이에 위치	메인보드에 위치
사용 사례	CPU 캐시 메모리(Nand Flash)	컴퓨터의 메인 메모리(DDR4, DDR5)
데이터 유지	전원이 공급되는 한 데이터 유지 가능	전원이 꺼지면 데이터 손실

 

 

 

 

 

 

 

참고

 

[1] https://www.researchgate.net/figure/Fig-6-21-Construction-of-32x4-ROM-To-simplify-the-representation-of-the-internal_fig7_343361725

[2] https://www.eeeguide.com/rom-memory/

ROM Memory | ROM Architecture | Diode ROM Circuit

 

[3] https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/introduction-to-dram-dynamic-random-access-memory/

[4] https://www.researchgate.net/figure/Basic-SRAM-Memory-Cell-1_fig1_352619585

[5] https://blog.naver.com/ansdbtls4067/221281038429