4. How does writing happen to an SDRAM cell?
SDRAM(동기식 동적 랜덤 액세스 메모리) 셀에 대한 쓰기가 어떻게 작동하는지 이해하려면 먼저 그 구조를 이해해야 합니다. SDRAM의 각 메모리 셀은 커패시터와 트랜지스터로 구성됩니다. 이진 정보(1과 0)는 커패시터에 전하로 저장되며, 트랜지스터는 커패시터로 들어오고 나가는 전하의 흐름을 제어하는 스위치 역할을 합니다.
SDRAM 셀에 데이터를 기록하는 단계는 다음과 같습니다:
Addressing: 기록할 메모리 셀의 행과 열이 선택됩니다. 이는 SDRAM 칩의 행 및 열 주소 선택(RAS 및 CAS) 라인에 적절한 신호를 전송하여 이루어집니다
Open the row: 해당 word line에 전압을 인가하여 기록할 메모리 셀의 행을 "open"합니다. 이렇게 하면 해당 행의 트랜지스터가 전도되어 해당 행의 커패시터가 bit line(data line)에 효과적으로 연결됩니다. 이제 커패시터를 쓰거나 읽을 준비가 되었습니다.
Precharge: 데이터를 쓰기 전에 bit line을 기준 전압(일반적으로 공급 전압의 절반)으로 precharge합니다. 이 precharge은 다가오는 read 또는 write 작업을 위해 bit line을 준비하고 커패시터에 저장된 전하로 인한 작은 전압 변화를 증폭하는 데 도움이 됩니다.
Write: write는 bit line을 원하는 전압(0V 또는 공급 전압)으로 구동하여 수행됩니다. '1'을 기록하려면 선택한 셀에 연결된 bit line이 공급 전압으로 구동됩니다. '0'을 기록하려는 경우 bit line이 0V로 구동됩니다. bit line과 커패시터 사이의 전압 차이로 인해 트랜지스터가 전하를 흐르게 하여 커패시터에 저장된 전하를 변경합니다.
Close the row: 데이터가 기록되면 word line에서 전압을 제거하여 행을 "close". 이렇게 하면 트랜지스터가 전도를 멈추고 커패시터가 bit line에서 분리됩니다.
커패시터에 저장된 데이터는 시간이 지남에 따라 서서히 누출되므로 주기적으로 refresh 한다는 점을 기억하세요. 이것이 바로 동적 RAM이라고 불리는 이유입니다. refresh에는 각 셀에서 데이터를 읽은 다음 다시 쓰는 과정이 포함됩니다. SDRAM 컨트롤러는 refresh을 자동으로 처리합니다.
5. How does read happen from an SDRAM cell?
Addressing: 읽을 메모리 셀의 행과 열을 선택합니다. 이는 SDRAM 칩의 행 및 열 주소 선택(RAS 및 CAS) 라인에 적절한 주소 신호를 전송하여 수행됩니다.
Open the row: 읽을 메모리 셀의 행은 해당 행과 관련된 word line에 전압을 적용하여 "Open". 이로 인해 해당 행의 트랜지스터가 전도되어 커패시터를 bit line에 연결합니다.
Precharge: bit line은 일반적으로 공급 전압의 절반인 기준 전압으로 Precharge 됩니다. 이는 다가오는 read 작업을 위해 bit line을 준비하고 커패시터에 저장된 전하로 인해 발생하는 작은 전압 변화를 증폭하는 데 도움이 됩니다.
sensing: 메모리 셀의 상태는 sence amplifier에 의해 결정됩니다. 행이 열리면 커패시터에 저장된 전하가 bit line과 공유되어 bit line의 전압에 작은 변화가 발생합니다. 커패시터가 '1'을 저장하고 있었다면 bit line의 전압이 약간 증가합니다. 커패시터가 '0'을 저장하고 있었다면 bit line의 전압이 약간 감소합니다. sence amplifier는 이러한 작은 전압 변화를 감지하고 증폭하여 '0' 또는 '1'로 인식할 수 있는 전체 전압 레벨을 생성합니다.
data transfer: output data는 SDRAM의 데이터 버스에 배치되고 요청 장치로 전송됩니다. 읽기 작업의 경우 데이터는 클록 신호의 해당 에지에서 수신 장치에 의해 래치될 때까지 데이터 버스에 남아 있습니다.
Close the row: 데이터를 읽은 후 word line에서 전압을 제거하여 행을 "close". 이로 인해 트랜지스터가 전도를 멈추고 bit line에서 커패시터가 분리됩니다. read 작업에서 커패시터의 전하가 값을 감지하는 데 사용되었기 때문에 커패시터의 원래 상태가 손실 되었기 때문에 행을 닫으면 셀의 상태도 restore 해야 한다.
SDRAM 셀에 저장된 데이터는 시간이 지남에 따라 유출되는 것을 방지하기 위해 주기적으로 새로 고쳐야 하는 DRAM 기술의 특징입니다. 이것은 일반적으로 메모리 컨트롤러에 의해 처리됩니다.
6. What is double pumping in DDR?
DDR(Double Data Rate) SDRAM(동기식 동적 임의 액세스 메모리)은 "double pumping"이라는 기술을 사용하여 데이터 속도를 높입니다. "double pumping"은 클록 신호의 rising 및 falling edge 모두에서 데이터를 전송하는 DDR 메모리의 기능을 나타냅니다.
전통적인 SDRAM에서 데이터는 클록 신호의 상승 에지에서만 전송됩니다. 이것은 각 클록 주기에서 데이터가 전송될 기회가 한 번 있다는 것을 의미합니다.
그러나 DDR SDRAM은 클록 신호의 rising 및 falling edge 모두에서 데이터를 전송함으로써 이를 개선합니다. 이것은 클록 신호의 주파수를 증가시키지 않고 데이터 속도를 효과적으로 두 배로 늘립니다. 이것이 "double data rate"이라는 용어의 기원입니다. 이는 클록 주기당 한 번이 아니라 두 번 데이터 전송이 발생한다는 사실을 나타냅니다.
7. Why is SDRAM slower in access than SSRAM?
SDRAM: SDRAM은 집적 회로 내의 별도 커패시터에 데이터 비트를 저장합니다. 각 커패시터의 charge level은 이진 값(0 또는 1)을 나타냅니다. 그러나 이러한 커패시터는 시간이 지남에 따라 전하를 누출하므로 커패시터 전하를 주기적으로 refresh하지 않으면 정보가 결국 사라집니다. refresh 주기로 인해 메모리의 데이터에 액세스할 수 없는 기간이 있어 지연이 발생할 수 있습니다.
SSRAM: SSRAM은 플립플롭 회로를 사용하여 각 데이터 비트를 저장합니다. 이러한 플립플롭은 상태를 무한정 유지하므로(명시적으로 변경될 때까지) SDRAM과 같은 재생 주기가 필요하지 않습니다. 이것은 데이터에 대한 연속적이고 중단 없는 액세스를 제공할 수 있기 때문에 SSRAM에 속도 이점을 제공합니다.
그러나 플립플롭은 SDRAM에 사용되는 단순한 커패시터보다 더 복잡하고 더 많은 공간을 차지하기 때문에 SSRAM은 생산 비용이 더 많이 들고 더 많은 전력을 사용합니다. 이러한 이유로 일반적으로 CPU 캐시와 같이 속도가 중요한 곳에서 소량으로 사용되는 반면, SDRAM은 더 큰 용량이 필요한 메인 시스템 메모리에 일반적으로 사용됩니다.
8. When DDR is slower in access than SSRAM, why do we use DDR?
SSRAM이 더 빠른 액세스 시간을 제공할 수 있음에도 불구하고 DDR(Double Data Rate) SDRAM(Synchronous Dynamic Random-Access Memory)이 SSRAM(Synchronous Static Random-Access Memory)에 비해 시스템 메모리로 더 일반적으로 사용되는 몇 가지 이유가 있습니다.
비용: SSRAM은 DDR SDRAM보다 생산 비용이 더 비쌉니다. 각 SSRAM 셀은 여러 개의 트랜지스터를 사용하는데, 이는 각 SDRAM 셀에서 사용되는 단일 트랜지스터 및 커패시터보다 더 복잡하고 더 많은 공간을 차지합니다. 결과적으로 같은 양의 메모리에 대해 SSRAM 칩은 SDRAM 칩보다 더 크고 더 비쌉니다.
밀도: SSRAM의 더 큰 셀 크기로 인해 DDR SDRAM과 동일한 메모리 밀도를 달성하는 것은 불가능합니다. 이것은 메모리 모듈의 주어진 물리적 크기에 대해 SSRAM에 비해 DDR SDRAM을 사용하여 훨씬 더 많은 메모리를 패킹할 수 있음을 의미합니다.
전력 소비: SSRAM 셀에 사용되는 플립플롭 회로는 지속적으로 전력을 소비하는 반면 SDRAM 셀의 커패시터는 그렇지 않기 때문에 SSRAM은 일반적으로 DDR SDRAM보다 더 많은 전력을 소비합니다.
refresh: SDRAM의 새로 고침 작업으로 대기 시간이 발생할 수 있지만 데이터 무결성에 유익한 효과도 있습니다. 데이터를 정기적으로 새로 고치는 프로세스는 누수 또는 다른 형태의 성능 저하로 인해 발생할 수 있는 데이터 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다.
SSRAM의 주요 이점인 속도는 확실히 가치 있는 속성이며, 이것이 프로세서의 캐시 메모리와 같이 비용이나 용량보다 속도가 더 중요한 상황에서 사용되는 이유입니다. 그러나 일반적으로 더 큰 용량이 필요하고 비용이 더 중요한 메인 시스템 메모리의 경우 DDR SDRAM이 더 일반적으로 사용되는 옵션입니다.
