하드웨어 3 : RAM

RAM의 정의(1) Random Access Memory 순서대로 접근하는 것이 아니라, 접근하고 싶은 곳에 바로 접근할 수 있는 기억장치라는 의미 CPU가 처리할 데이터와 명령어가 임시로 저장되는 곳 읽고 쓰기가 가능한 메모리 기본은 DRAM – 컨덴서라는 반도체를 모아놓은 칩 RAM의 발전단계 DRAM -> EDO DRAM(50Mhz) -> SDRAM(66Mhz) -> PC100용 SDRAM(100-133Mhz) -> 차세대 램(RDRAM, DDR SDRAM 등) -> DDR-II SDRAM -> ?

RAM의 정의(2) 메모리 대역폭 속도 데이터 버스폭과 핀수 메모리 작동 클럭 X 채널 X 데이터 수 단위 : ns (nano second) 숫자가 적을수록 빠른 RAM RAM에 데이터를 기록하는 시간이 짧아야 하므로 SDRAM -> 8~10ns 정도 RDRAM -> 5ns 정도 데이터 버스폭과 핀수 8비트 -> 30핀 (DRAM) 32비트 -> 72핀 (EDO RAM) 64비트 -> 168, 184핀 (SDRAM, DDR SDRAM)

장착방법

RAM의 종류 Dynamic RAM(DRAM) Static RAM (SRAM) 장점 : 단위면적 당 기억용량이 크고 전력소모가 적음. 단점 : 일정한 시간이 지나면 방전에 의해 데이터가 상실되므로 주기적인 재저장(Refresh)이 필요. Refresh를 위한 복잡한 회로가 필요. SRAM에 비해 상대적인 속도 느림 Static RAM (SRAM) 전원이 공급되는 동안에는 전압이 그대로 유지되는 RAM 장점 : 전원이 공급되어지는 동안에는 데이터가 보존되므로 Refresh가 필요 없다. 단점 : 단위면적 당 기억용량이 작고 전력소모가 큼. 소용량의 Cache메모리로 이용(CPU의 L1, L2 cache)

SRAM과 DRAM의 비교 SRAM과 DRAM의 비교 SRAM (Static RAM) DRAM (Dynamic RAM) 고속의 캐시메모리로 사용 전원이 공급되는 동안에는 내용이 그대로 유지됨 소비전력이 큼 DRAM보다 구조가 복잡함 가격이 비싸다. CPU의 Cache로 사용 전원이 공급되어도 일정 시간이 지나면 내용이 지워지므로 충전이 필요함. Refresh (ns) SRAM보다 소비전력이 적음 SRAM보다 구조가 간단함 가격이 싸다. 컴퓨터의 주기억장치로 사용

SDRAM(Synchronous DRAM) SDR-SDRAM과 같음 CPU 클럭속도와 동일한 속도의 DRAM 1클럭에 1개의 데이터 전송 – 1일 때 전송 예) 100MHz -> 1초에 100,000,000개의 데이터가 전송 표기 PC100 : CPU와 DRAM간 전송이 100MHz PC133 : CPU와 DRAM간 전송이 133MHz 64비트로 전송 메모리 대역폭 : 133M * 64 / 8 = 1064MB ~= 1.1GB/sec i845 칩셋 이후로 지원되지 않음

DDR SDRAM DDR(Double Data Rate) 펜티엄 4의 400MHz를 따라가기 위해 클럭 신호의 상승과 하강에서 데이터 전송 1클럭에 2개의 데이터 전송 – 0->1, 1->0으로 신호가 바뀔 때 전송 표기 DDR200 = PC1600(1600은 대역폭을 나타냄) DDR266 = PC2100 DDR333 = PC2700 DDR400 = PC3200 메모리 대역폭 : 133M * 2 * 64 / 8 = 2128MB ~= 2.1GB/sec

RDRAM (Rambus DRAM) DRAM의 구조 개선 400 또는 800MHz로 동작하는 DDR 16비트 또는 32비트로 데이터 전송 규격 – 두 규격이 서로 호환되지 않음 PC600, PC800, PC1066 ->16비트로 동작 RIMM3200, RIMM4200 -> 32비트로 동작 메모리 대역폭 : 400M * 2 * 16 / 8 = 1.6GB/sec 펜티엄 4의 400MHz와 가장 잘 동작

SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM SDRAM DDR-SDRAM RDRAM

RAM별 세부정보 종류 DRAM EDO RAM SDRAM DDR SDRAM RDRAM 지원 CPU 386, 486 펜티엄 PⅡ~P4 펜티엄4 지원 CPU의 데이터 버스 폭 32bit 64bit 32bit*2 FSB (MHz) 20~33 60~66 66~133 133이상 400 패키지(PIN) 30 72 168 184 데이터 버스 8bit

DDR SDRAM의 명칭 DDR II DDR 400 200 400 PC3200 3.2 DDR 533 533.3 PC4300 Type Chip명 시스템클럭 전송클럭 64Bit모듈명 모듈대역폭 DDR DDR200 100Mhz 200Mhz PC1600 1.6GB/s DDR 266 133.3 266.7 PC2100 2.1 DDR 333 166.7 333.3 PC2700 2.7 DDR II DDR 400 200 400 PC3200 3.2 DDR 533 533.3 PC4300 4.3 DDR 667 666.7 PC5400 5.3

메모리 소켓 종류 DIP (Dual Inline Package) SIMM (Single Inline Memory Module) 32bit로 동작하는 72핀 사용 DIMM (Dual In-line Memory Module) 64bit로 동작하는 168핀 사용 현재 대부분의 메인보드의 메모리 소켓 RIMM (Rambus In-line Memory Module) SIMM, DIMM과 호환하지 않음 펜티엄 4 메인보드에서 쉽게 찾음 SODIMM (Small Outline DIMM) 노트북 용 표준

메모리 사양 Type 메모리규격 버스폭(Byte) 외부클럭속도(Mhz) 실제클럭속도(Mhz) 대역폭(GB/s) Rambus PC800 2 400 800 1.6 PC700 356 712 1.424 PC600 266 532 1.064 SDRAM PC100 8 100 0.8 PC133 133 DDR- “ PC2100 2.128 PC1600 200

RAM 업그레이드 듀얼 채널인 경우 단일 채널인 경우 참고 – 보관방법 동일한 집적도(RAM 용량)를 가져야 함 동일한 DRAM 집적도(DRAM 칩 용량)를 가져야 함 동일한 DRAM 버스 대역폭을 가져야 함 둘 다 단면 램이거나 양면 램이어야 함 단, FSB 차이는 상관없으나 속도가 낮은 RAM 속도로 동작. 단일 채널인 경우 한 개의 모듈램이 성능면에서 우수. 1개의 512M > 2개의 256M 참고 – 보관방법 은박지에 싸서 보관 – 정전기 때문

기타 RAM의 종류 VRAM : 디스플레이 어탭터의 프레임 버퍼는 입출력을 동시에 함. 일반 DRAM은 입출력을 동시에 불가능. 이러한 동시 입출력을 지원하기 위해 등장한 듀얼 셀 구조의 비디오 램. WRAM : VRAM과 구조는 비슷하지만, 속도가 개선된 윈도우 램. SGRAM(Synchronous Graphic RAM) : 3D 그래픽 카드의 빠른 입출력을 지원하기 위해 사용됩니다. 기본 구조는 SDRAM과 비슷하며, 125MHz와 143MHz로 작동하며, 6-8ns 작동 속도.

ROM(Read Only Memory) 수정이 필요 없는 소프트웨어를 기록 읽을 수만 있는 메모리 비 휘발성 : 전원공급이 중단되어도 유지됨 BIOS프로그램이 대표적 시스템 자기 진단 기본 입출력 기능, 운영체제 로딩 프로그램

PROM, EPROM, EEPROM Mask ROM PROM EPROM EEPROM Programmable ROM Erasable PROM 새로운 프로그램으로 업데이트 가능한 ROM EEPROM Electronically EPROM 전기신호로 내용 수정 가능한 ROM

플래시메모리(FLASH  MEMORY) RAM은 읽고 쓰기가 가능하지만 전원을 차단하게 되면 저장되어 있던 자료는 모두 지워지는 휘발성 메모리. ROM(Read Only Memory)은 저장되어 있는 정보를 읽기만 하고 쓸 수가 없고 전원을 차단시켜도 저장되어 있는 정보가 지워지지 않는다. RAM과 ROM의 장점을 한데 묶은 메모리를 Flash Memory. RAM처럼 읽고 쓰기가 가능, ROM처럼 전원이 없어도 내용이 보관. 사용처 : 메인보드, 그래픽카드 등의 BIOS 디지털텔레비전, 디지털캠코더, 휴대전화,디지털카메라 ,개인휴대단말기(PDA, ·게임, MP3플레이어 등)에 주로 이용. 소비전력이 작고, 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 유지되는 특성을 지닌 기억장치(반도체)이다. EPROM과 플래시 메모리를 비교하면 EPROM은 1바이트씩 데이터를 쓰거나 지우는 반면, 플래시 메모리는 블록 단위로 처리하기 때문에 속도가 빠르다. 또한 작고 가벼워 이동성이 좋다.

플래시메모리의 종류 컴팩트플래시(CF Card: Compact Flash Type I) 현재까지 가장 많은 디지털카메라에서 사용되고 있는 플래시메모리 카드. 마이크로 드라이브(MD: Micro Drive TypeⅡ) 기가 급에서는 가장 저렴하고 고 용량 메모리라는 장점을 가지고 있지만 외부 충격에 약하고 저온에서 제대로 작동하지 않는다는 단점. SD(Secure Digital Card) 카드 최근에 만들어지는 오디오, 비디오 등 데이터와 멀티미디어를 요구하는 가전제품의 보안성과 확장성 인간 친화적 빠른 수행 능력 요구를 충족시키기 위하여 범세계적으로 혁명적인 저장장치.

MMC(Multimedia Card) 카드 미국의 샌디스크(Sandisk)사와 독일의 지멘스(Siemens)사가 공동 개발하여 1997년 11월에 소개한 플래시 메모리이다. MMC는 전세계적으로 통용되는 매우 저렴한 저장장치이며 커뮤니케이션 미디어로서 전자완구, 전자수첩, PDA, 디지털카메라, 스마트폰, 디지털 레코더, MP3, 호출기 등 다양한 범위의 기기들에 사용될 수 있도록 고안되었다. 휴대가 간편하고 저렴한 가격에 비해 탁월한 성능과 메모리 카드 인터페이스를 이용한 낮은 전력 소모량과 신속한 데이터 처리의 장점.

하드웨어 4 : HDD

하드디스크의 정의 자성체로 코팅된 원판형 알루미늄 기판에 자료를 저장할 수 있도록 만든 자기저장장치의 한 종류 자기 저장의 원리 자기 디스크는 자기장에 의해 두 개의 방향 중 한 방향으로 자화되어질 수 있는 철 입자들로 되어 있다. 각 입자들의 방향은 CPU가 인식할 수 있는 데이타인 1(on) 또는 0(off)로 나타낼 수 있다. 디스크 드라이브는 자성을 발생시키는 전자석이 포함된 판독/기록 헤드들을 사용한다.

데이타가 저장되지 않은 상태 전류방향 (기록 과정: 전류의 방향이 바뀌면 극성이 바뀐다) 정돈된 입자들 (데이타가 저장된 상태) 저장매체(자석에 민감한 물체로 코팅되어 있음) 기록 헤드(전자석) 자화된 극성(n, s)에 따라 0과 1로 해석

저장매체가 회전하는 동안 헤드는 데이터를 기록한다. (정전기 유도현상)

구조 헤드 플래터 스핀들 서브모터 트랙 및 섹터 HDD 로직보드 헤드암

HDD의 구조 헤드 : 읽기/쓰기를 위한 장치 헤드암 : 헤드를 고정시키고 내부회로에 따라 헤드를 움직이는 장치 서브 모터 : 헤드를 좌우로 움직이게 하는 장치 스핀들 : 플래터의 중심에 있는 회전축. 헤드가 디스크 원판에 기록된 정보를 찻을 수 있도록 디스크를 회전시키는 기능 HDD 로직보드 : 하드 디스크 제어

구조 제어회로 : HDD를 제어하기 위한 각종 전자회로와 부품들로 구성되어 있는 PCB 부분을 말하며 보통 디스크의 아랫부분에 위치.

플래터의 구조 플래터 : 알루미늄계의 금속(최근에는 유리 미디어 사용)으로 만들어진 원반 디스크. 데이터를 기록하는 부분 트랙 : 플래터에서 회전축을 중심으로 데이터가 기록되는 동심원 섹터 : 트랙을 작게 나눈 디스크의 최소 단위 실린더 : 수직으로 같은 위치에 배열된 트랙

작동원리 디스크는 원판 모양의 금속물체에 자기 매체를 입힌 것으로서 여기에 일종의 전자석인 헤드를 이용해 데이터를 쓰거나 읽는다. 읽거나 쓰는 동안 헤드는 고정되어 있고 원판이 헤드 바로 밑에서 약간의 간격을 두고 회전한다. 헤드는 직접 원판에 닿지 않고 디스크의 자장을 파악해 전기신호인 0과1을 알아낸다.

속도 & 용량 HDD의 회전속도 : RPM(revolution Per Minute) 1분당 회전 수)로 표시 IDE 방식 : 최대 7200RPM까지 SCSI 방식 : 최대 15000RPM 까지 HDD의 용량 : 원판의 트랙 수에 따라 결정 트랙 수는 헤드의 높이와 밀접한 관계가 있다. 디스크와 헤드의 간격이 크면 데이터를 기록하기 위해 자화 시키는 영역이 넓어지고 작으면 좁아진다. 고밀도를 얻기 위해서 헤드가 낮아서 자화영역이 좁다. 실제로 디스크 원판과 헤드의 간격은 10~15nm.

인터페이스 Interface : 서로 다른 기기를 연결해 주는 방식 EIDE : Enhanced Integrated Drive Electronics 병렬 방식의 ATA 하드디스크를 제어하고 운영하는 프로토콜 내장 Plug &Play 기능, LBA 모두 지원 메인보드에 내장 : 최대 4개의 장치를 연결 Serial ATA : Serial Advanced Technology Attachment 직렬방식의 ATA 150MB/s의 전송속도 신호선을 4개로 줄여 신호 간섭현상을 줄임

인터페이스 SCSI : Small Computer System Interface 버스 마스터링 방식 지원 : SCSI 호스트 어댑터가 CPU로 부터 작업을 받아 자료 처리를 할 수 있기 때문에 CPU의 부하를 덜어준다. 카드 장착 : 7~15의 장치 연결 가능 멀티태스킹 가능 : 동시에 여러개의 입출력 처리가능 다양한 주변 장치 지원

구분 ATA-IDE E-IDE SCSI 지원 System IBM PC 호환기종 거의 모든 System 지원장치 HDD, CD-ROM HDD, CD-ROM, PD 등 HDD,CD-ROM,ZIP,TAPE BACKUP,PD,JAZZ,광디스 크,스캐너,프린터 등 장치 연결 내장 내장, 외장 연결 장치수 2개 4개 7~15개 에러체크 기능 없음 있음(CRC) 멀티태스킹 지원 불가능 지원 가능 용량 제한 528MB 이하 127GB - 데이터 전송률 4MB/sec 이내 16.6MB/sec 이내 33.3MB/sec(UDMA33) 66.6MB/sec(UDMA66) 100MB/sec(UDMA100) 5-160MB/sec 전송 방법 PIO PIO 또는 DMA 케이블 길이 45cm 3m~25m CPU 점유율 25~30% 2%

종 류 전송 속도 (MB/sec) Bus폭 (bit) 최고Cable 길이(m) 연결 가능 장치 수(개) SCSI-1 5 8 6 종 류 전송 속도 (MB/sec) Bus폭 (bit) 최고Cable 길이(m) 연결 가능 장치 수(개) SCSI-1 5 8 6 SCSI-2 Fast SCSI 10 3 Fast Wide SCSI 20 16 SCSI-3 Ultra SCSI 1.5 Ultra Wide SCSI 40 Ultra 2 SCSI 12 Ultra 2 Wide SCSI 80 Ultra160 SCSI 160

성능 회전수가 높은 제품.(4500,5400,7200,10K,15K) 탐색 시간, 접근 시간이 짧은 제품. 단위 면적당 자기 밀도가 높은 제품. 버퍼 메모리가 큰 제품.(512KB ~ 16MB) 인터페이스 방식이 빠른 제품.

Low Level Format 디스크를 초기화 하는 포맷으로, 하드디스크의 미디어(트랙, 실린더, 섹터)를 다시 만들어 줌. 논리적인 배드섹터로 인해 포맷이나 파티션 작업이 진행되지 않는 경우 사용. Virus로 인한 문제 HDD에 무리를 많이 주기 때문에 포맷 과정에서 하드디스크가 고장 날 수도 있음. HDD 제조사에서 제공하는 Utility를 이용한 포멧이 좋음.

RAID 방식 Redundant Array of Inexpensive Disk 여러 개의 하드디스크를 하나의 하드디스크처럼 관리하는 기술 장점 읽기 속도 증가 데이터의 안정성 확보

하드웨어 5 : FDD 플로피 디스크 = 디스켓(diskette) : 디스크(disk)와 재킷(jacket)의 합성어로 얇은 자성물질로 만들어진 디스크에 플라스틱 재킷 안에 있다는 말 속도 : 300RPM으로 디스크가 한바퀴 회전하는데 약 0.2초의 시간이 소요 자료처리 속도가 느림. 정보를 읽거나 쓸 때만 회전하므로 자료를 읽거나 쓰는데 드는 시간 보다 회전을 시켜 일정한 속도에 도달할 때까지 걸리는 시간이 길기 때문에 느림.

FDD 구조

하드웨어 6 : CD-ROM & DVD-ROM

CD의 영역구분 1. 중앙 구멍 : 디스크를 잡고 돌려주기 위한 구멍 3. 프로그램 영역 : 실제 데이터가 저장되는 곳 4. 끝내기 영역 : 프로그램의 끝을 나타내는 곳

CD의 단면 인쇄층 : CD 제목이나 회사 로고를 찍는 곳 보호층 : 반사층을 보호하기 위해 코팅한 곳 반사층 : 레이저를 반사하는 층 염료층 : 염료층을 태워 데이터를 저장 기판 : 데이터가 기록되는 물결모양의 홈

CD 종류 공장 CD : 공장에서 대량으로 찍어내는 CD CD-R : CD Recordable. 데이터를 한번 저장 CD 레코더는 CD-ROM 드라이브의 레이저 보다 훨씬 강한 고출력 레이저를 써서 CD-R의 염료층을 태워 정보를 기록 CD-RW : CD Re-Writable. 데이터를 여러 번(Max:1000) 기록 상전이 방식(특정한 에너지를 이용해 물질의 위상을 바꾸는 것)을 사용 – 염료층에 서로 다른 세기의 레이저를 사용하여 데이터를 기록하였다가 지움

CD-ROM CD-ROM 드라이브(CD 플레이어)는 레이저 빔을 이용하는 광학기기 CD/CD-ROM은 디스크의 표면에 파인 홈에 레이저 빔이 쏘아졌을 때의 반사 굴절효과를 이용하여 디지털 정보를 판독 1

CD-ROM 구조 동작모터 스핀들 모터 렌즈 빔 스프리터 포토센서 레이저픽업 트레이 반사거울 반도체 레이저

CD-ROM 구조 스핀들 모터 : CD를 회전시키는 장치 트레이 : CD가 실리는 받침대 동작 모터 : 트레이를 움직이는 장치 레이저 픽업 : 헤드와 같은 역할 반도체 레이저 : 적외선 레이저를 발사 빔 스프리터 : 반도체 레이저에서 나온 빛을 CD-ROM 쪽으로 반사시키고 CD-ROM에서 반사된 빛을 포토센서로 투과시킴 포토센서 : CD-ROM에서 반사된 빛을 전기신호로 변환

DVD Digital Versatile Disk, Digital Video Disk 피트 간격이 CD에 비해 훨씬 좁아 정보기록 밀도가 높다. 디스크 두 장을 겹쳐서 만듬 – 이중구조이고, 양면에 데이터를 저장하면 최대 17GB까지 저장 가능

DVD 구조                                                                                                                         

DVD 종류 DVD-RAM(DVD Random Access Memory) : 읽고 쓰기가 가능한 DVD DVD-R (DVD Recordable) : 한번 쓴 데이터를 지울 수 없는 기억형 DVD DVD-ROM (DVD disc-read only memory ) : 종래의 CD-ROM의 기능을 대폭 확장한 차세대 영상기록 매체 DVD-R/W (DVD ReWritable ) : 여러 번의 쓰고 지우기가 가능한 저장매체

속도 CD 속도 DVD 속도 표기방식 단위 : 배속 (초기 전송률의 배수를 나타냄) 초기 전송률 : 150KB/s (1배속) 예) 52배속 = 150 X 52 = 7,800KB/s DVD 속도 초기 전송률 : 1,350KB/s 예) 6배속 = 1,350 X 6 = 8,100KB/s 표기방식 CD-ROM 드라이브 : CD 읽기 속도 CD-RW 드라이브 : CD-R의 기록 속도/CD-RW의 기록 속도/CD-RW의 읽기 속도 DVD 드라이브 : DVD 읽기 속도/CD 읽기 속도

기능 비교 콤보 드라이브 : 홀로그램 렌즈를 사용하여 두개의 초점을 만들어냄 CD와 DVD는 쓰는 레이저 파장이 다르기 때문 CD-ROM CD-RW DVD-ROM 콤보 일반 CD 재생 O CD-R 재생 CD-RW 재생 CD-R/RW 기록 X DVD 재생

CD와 DVD 비교 구분 CD DVD 직경 12cm 두께 1.2mm 1.2mm(6mm 2장) 레이저 파장 780~790nm(적외선) 635~650nm(빨강) 피트 크기 0.83µm 0.4µm 트랙 피치 1.6µm 0.74µm 층 수 1층 1~4층 저장량 650~800MB 4.7~17GB 데이터 전송률 153.6KB/s 1,350KB/s

Code 0 : 지역에 관계없이 재생이 가능 Code 1 : 미국을 포함한 북미지역 Code 2 : 일본, 유럽, 남아프리카, 중동(이집트 포함) Code 3 : 한국, 동남아, 동아시아(홍콩 포함) Code 4 : 호주, 뉴질랜드, 태평양 제도, 중앙 아메리카, 남아메리카, 카리브해 Code 5 : 구 소련, 인도 대륙, 아프리카, 북한, 몽고 Code 6 : 중국 Code 7 : 미 확정 Code 8 : 국가간을 여행하는 비행기나 선박 내

구분 NTSC PAL Frame Rate 29.97Hz 25Hz TV System(Line/Field) 525/60 625/50 Aspect Ratio(화면비) 4:3 혹은 16:9 Display Mode Pan and Scan, Letterbox Frame Size 720×480 720×576