DRAM은 왜 새로 고쳐야 하지만 SRAM은 그렇지 않나요?

DRAM은 각 비트를 커패시터의 전하로 저장하는데, 이 전하는 서서히 누설되므로 손실을 피하기 위해 내용을 주기적으로 읽고 다시 써야(새로 고침) 합니다. SRAM은 전원이 공급되는 한 상태를 유지하는 래치에 각 비트를 저장하므로 새로 고침이 필요 없습니다.

SRAM은 왜 캐시에 사용되고 DRAM은 주 메모리에 사용되나요?

SRAM은 훨씬 빠르지만 비트당 크기가 크고 비싸서 작고 속도가 중요한 캐시에 이상적입니다. DRAM은 비트당 밀도가 높고 저렴하지만 느려서 용량이 원시 지연 시간보다 더 중요한 대규모 주 메모리에 적합합니다.

메모리 기술 및 DRAM

메모리 기술은 주 메모리 수준에서 데이터를 저장하는 물리적 장치로, 주로 용량을 위한 동적 RAM(DRAM)과 속도를 위한 정적 RAM(SRAM)이 있으며, 이들의 타이밍, 대역폭 및 구성은 메모리 계층 구조의 성능 기준을 설정합니다.

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Definition

메모리 기술은 컴퓨터 메모리를 구현하는 데 사용되는 반도체 및 관련 장치이며, 가장 중요한 것은 각 비트를 커패시터의 전하로 저장하고 주기적으로 새로 고쳐야 하는 DRAM과, 더 빠르지만 밀도가 낮은 저장을 위해 래치에 비트를 저장하는 SRAM입니다.

Scope

이 주제는 메모리 뒤에 있는 장치 기술을 다룹니다: 캐시에 사용되는 SRAM 셀, DRAM 셀 및 새로 고침의 필요성, 뱅크, 행 및 열로 구성된 DRAM 구성, 타이밍 매개변수 및 표준(예: DDR 계열), 메모리 대역폭 및 채널, 그리고 새로운 비휘발성 메모리. 캐시 및 OS 수준의 메모리 관리(캐시 구성 및 정책, 가상 메모리 및 페이징)와 영구 보조 저장 장치(보조 저장 장치)는 제외됩니다.

Core questions

SRAM과 DRAM 셀은 속도, 밀도, 비용 및 전력 면에서 어떻게 다른가요?
DRAM은 왜 새로 고쳐야 하며, 뱅크, 행 및 열로 어떻게 구성되나요?
DRAM 접근 및 대역폭을 제어하는 타이밍 매개변수 및 표준은 무엇인가요?
새로운 비휘발성 메모리는 메모리 계층 구조에 어떻게 통합되나요?

Key concepts

SRAM 셀
DRAM 셀 및 새로 고침
뱅크, 행 및 열
행 활성화 및 사전 충전
DDR 메모리 표준
메모리 대역폭 및 채널
메모리 지연 시간
비휘발성 메모리

Mechanisms

SRAM 셀은 작은 래치에 비트를 저장하여 빠른 접근을 제공하지만 밀도가 낮습니다. DRAM 셀은 작은 커패시터에 전하로 비트를 저장하며, 이 전하는 누설되어 주기적으로 새로 고쳐야 합니다. DRAM 칩은 행과 열의 뱅크로 구성됩니다. 접근은 행을 감지 증폭기 버퍼로 활성화한 다음, 거기에서 열을 읽거나 씁니다. 이중 데이터 전송률(DDR) 인터페이스와 다중 채널은 대역폭을 높이는 반면, 지연 시간은 행 활성화 및 열 접근 타이밍에 의해 결정됩니다.

Clinical relevance

프로세서가 메모리보다 훨씬 빠르기 때문에 DRAM 특성(지연 시간, 대역폭 및 행 활성화 비용)은 시스템 성능을 직접적으로 형성하고 전체 캐시 계층 구조를 유도합니다. DRAM의 속성은 또한 Rowhammer 교란 효과와 같은 신뢰성 및 보안 문제를 야기하며, 새로운 비휘발성 메모리는 시스템이 메모리와 스토리지를 결합하는 방식을 재편하고 있습니다.

History

로버트 데나드(Robert Dennard)는 1966-1968년 IBM에서 단일 트랜지스터 DRAM 셀을 발명했으며, DRAM은 주 메모리 기술의 지배적인 위치를 차지했습니다. 연속적인 동기식 및 이중 데이터 전송률(DDR) 표준은 수십 년 동안 대역폭을 높였으며, SRAM은 온칩 캐시 기술로 남아 있었습니다. 비휘발성 및 스택형 메모리는 나중에 용량과 영구 메모리 영역을 해결하기 위해 등장했습니다.

Key figures

Robert Dennard
John L. Hennessy
David A. Patterson
Bruce Jacob

Seminal works

hennessy2019
jacob2008

Frequently asked questions

DRAM은 왜 새로 고쳐야 하지만 SRAM은 그렇지 않나요?: DRAM은 각 비트를 커패시터의 전하로 저장하는데, 이 전하는 서서히 누설되므로 손실을 피하기 위해 내용을 주기적으로 읽고 다시 써야(새로 고침) 합니다. SRAM은 전원이 공급되는 한 상태를 유지하는 래치에 각 비트를 저장하므로 새로 고침이 필요 없습니다.
SRAM은 왜 캐시에 사용되고 DRAM은 주 메모리에 사용되나요?: SRAM은 훨씬 빠르지만 비트당 크기가 크고 비싸서 작고 속도가 중요한 캐시에 이상적입니다. DRAM은 비트당 밀도가 높고 저렴하지만 느려서 용량이 원시 지연 시간보다 더 중요한 대규모 주 메모리에 적합합니다.