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* RDRAM 이란???
Direct-RAM-BUS DRAM
다이렉트 RDRAM (Direct-RAM-BUS DRAM)이라는 긴이름의 단어가 인터넷 하드웨어 관련 사이트에서 최근 심심치않게 등장한다.
최근에는 인텔이 이 기술의 라이센스 집행의 권리를 가진 마이크론사에 5억불을 투자했고, IBM은 램버스 DRAM에 대한 향후 개발 개발계획인 관련 로드맵을 발표했다.
세계적인 기업들이 다이렉트 RDRAM과 관련해서 발빠르게 움직이고 있고, 1999년 하반기에 PC에도 도입되기 시작할 예정이다.
다이렉트 RDRAM은 Direct Rambus DRAM의 약자로 관련된 기술은 미국의 램버스사가 라이센스를 가지고 있다.
이 기술은 단순히 PC에만 적용되는 것은 아니고, 저가 고용량의 메모리로 많이 사용되는 DRAM 메모리의 새로운 규격이라고 할 수 있다.
이미 다양한 분야에 이 기술이 적용되었고, 앞으로도 많은 분야에서 적용될 것으로 보인다. 대표적인 예로 1995년에 이미 닌텐도에서 발매된 닌텐도64 게임기에서 이 기술을 도입했었다.( 닌텐도64게임기는 이 DRAM을 도입함으로써 수십Mhz대의 게임기 메모리를 수백Mhz대로 올릴수 있었다고 한다. )
다이렉트-램버스 DRAM 기술은 DRAM을 사용하는 대부분의 전자장비에 적용될 수 있을 것으로 보인다. 현재 가장 큰 파급 효과를 가져오리라고 예상되는 부문이 PC의 주 메모리와 3D-그래픽 카드, 멀티미디어 장비 등으로 보고있으며 관련 CPU나 제품과의 조율이 끝나가고 제품이 곧 발매되기 시작하려고 하는 단계이다.
현재 세계에서 가장 큰 반도체 회사 10군데 중에서 8군데가 램버스사의 파트너로서 램버스사에 기술 사용료를 물어가면서 이 기술을 사용한 제품을 만들고 있다.
이미 국내에서는 삼성, LG, 현대 등이 계약되어있고, 삼성과 LG에서 시제품이 나온 단계이다. 특히 LG의 경우는 우수업체로 지난 컴덱스의 램버스사 전시관에 초대되기도 했고, 도시바, 인텔 등의 세계적인 회사에도 비슷한 수준의 단계이다.
램버스사는 다이렉트 RDRAM의 전반적인 분야에 대하여 권리를 가지고 있다. DRAM 콘트롤러, 소켓, 램 제조, 등 몇 가지 분야에 세계적으로 유명한 회사와 파트너 관계를 유지하고 있는데, 예를 들어 PC용 다이렉트 RDRAM의 소켓은 전세계적으로 3회사만이 가지고 있다.
회사들은 라이센스 비를 물고 생산하고, 그 비용은 소비자의 호주머니에서 나가는 셈이다. 비싼 로얄티를 물면서 굳이 RDRAM을 만드는 이유는 무엇일까?
이것을 이해하려면 먼저 PC시장의 빠른 발전 속도가 어느 정도인지 알 필요가 있다. 최초의 개인용 컴퓨터가 나왔을 때 PC의 CPU 클럭 속도는 1Mhz가 약간 넘었고, DRAM은 48Kbyte를 사용하였다.
그러나 오늘날 개인용 PC를 보자. 일반적으로 많이 팔리는 CPU가 300Mhz대에 DRAM의 용량은 64Mbyte에 달한다. 그리고 곧 500Mhz대의 제품이 시장에 나올 예정이다.
CPU의 속도는 500배 가까이 늘었고, DRAM의 용량은 1300배정도 늘었다. 그러나 DRAM의 속도를 보자. 상황에 따라 다르겠지만 PC에 사용된 DRAM은 수백 나노에서 10나노초로 DRAM의 속도는 고작 20-30배 정도밖에 향상되지 않았다.
사람들은 이러한 문제를 해결하기 위하여 편법적인 수단으로 캐시를 달아서 해결해 왔다. 캐시는 효과적인 역할을 해온 것이 사실이지만 부작용을 수반한다.
또한 프로그램에 따라 성능이 상당히 달라질 수 있다. 이런 상황에서 2000년 경에는 이제 CPU의 속도가 다시 500Mhz에서 1Ghz까지 올라가려고 하고 있다.
메인보드 뿐만 아니라 부속 3D-그래픽카드들도 더 큰 용량의 빠른 램을 원하고 있다. 그러나 DRAM은 집적도에서는 놀랄만큼 빠르게 성장 했지만 속도만큼은 느리게 발전하고 있는 것이다.
이것을 해결하지 않고서는 앞으로 PC의 성능향상은 어려운 상황인 것만은 사실이다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 도입된 해결방안이 몇 가지가 있다.
EDO-DRAM은 이미 사용이 줄어들고 있는 추세이고, SDRAM은 이미 PC100RAM에 사용되고 있는 RAM으로 속도는 현재 최고속도가 125MByte/sec 정도이다. DDRSDRAM은 SDRAM의 속도를 개선시킨 것으로 SDRAM의 2배 가까운 속도를 보인다.
SLDRAM의 경우는 DRAM 제조회사와 메인보드업체 18개가 컨소시움을 구성하여 개발하고 있다. 현재 SLDRAM측과 Direct RDRAM 측이 경합을 벌이고 있는 것이 사실이지만 여러 칩 업체가 2개의 안에 동시가입 되어 지원하고 있다.
그러나 성능이나 지원 업체면에서 다이렉트-RDRAM으로 기울어가고 있고, 구체적인 업체들의 투자가 이미 시작됬다. 이밖에도 고속 DRAM에는 그래프에는 없지만 램트론사의 ESDRAM, 미쯔비시의 CDRAM 등이 있다.
3. 램버스 기술을 사용하면 어떤 효과를 볼 수 있을까?
램버스 사의 기술을 사용한 다이렉트-램버스 DRAM은 이미 현재 개발 된 것이 1.65nsec의 고속의 액세스 속도로 95% 효율로 동작한다고 한다.
이것은 어느 정도 빠른 속도인가? 일반 PC에 사용되는 PC100 RAM이 10nsec가 일반적으로 사용되고 있고, 더 빠른 DRAM이 시장에서는 쉽게 구할 수 도 없지만 8nsec 정도의 속도가 나와있다.
1.65nsec 급의 DRAM은 현재 100Mhz인 PC의 FSB 속도를 500-600Mhz대로 대폭 올리는 것이 가능하다. 가공할만한 속도이다. "이렇게 된다면 캐시램이 무의미해지지 않을까?" 하는 예상도 해본다. 이미 이러한 예상은 조금씩 실현되어가고 있다.
AMD에서 지난달 발표한 K7은 대표적인 예이다. 이 프로세서는 CPU클럭이 400Mhz이고, 200Mhz의 시스템 클럭(FSB)을 가진다. 내년 후반기에는 CPU클럭 500Mhz급도 발표된다고 한다.
또한 L2 캐시램의 용량은 4GByte 까지 가능하고 다이렉트 RDRAM이 사용될 것이라고 한다. 시스템의 속도가 얼마나 빨라질지는 상상이 안 간다.
4. 다이렉트 RDRAM은 어떻게 빠른 속도를 가지는것일까?
다이렉트 RDRAM은 우선 빠른 클럭속도에 있다. 클럭속도가 400Mhz에 이르고 한클럭에 두 번씩 동작한다. 또한 각각의 동작은 파이프라인 처리되어 단계별로 동작된다.
단계별로 처리된 동작은 10nsec 동안 16바이트를 읽거나 쓰게 된다. 우선 다이렉트 RDRAM을 기판에 모듈화 시킨 것을 RIMM이라고 부른다. 이 RIMM은 PC용으로 사용하는 DIMM과 비슷한 구조로 되어있다.
또한 일반적인 DRAM들과 마찬가지로 데이터라인을 가지고 있다. 그것도 16라인을 가지고 있다. 그러나 동작할 메모리의 위치를 가리키는 어드레스 라인을 가지고 있지는 않다.
다이렉트 RDRAM에서는 어드레스라인이 ROW 라인 3개와 COL 라인 5라인으로 대체된다. 또한 읽을 것이냐, 쓸것이냐를 결정하는 명령도 이 라인들에 포함되어 있다.
엔디안(endian)
단어를 형성하는 2진 바이트에서 저장하는 바이트의 순서를 나타내는 방법. 빅 엔디안(big-endian)과 리틀 엔디안(little-endian)이 있는데, 빅 엔디안은 최상위 비트(MSB)부터 부호화되어 저장되며, 리틀 엔디안은 최하위 비트(LSB)부터 부호화되어 저장된다. 예를 들면, 숫자 12는 2진수로 나타내면 1100인데 빅 엔디안은 1100으로, 리틀 엔디안은 0011로 각각 저장된다.
16진수 "4F52"을 빅 엔디안과 리틀 엔디안으로 표기하자면
빅 엔디안 --> "4F52"
리틀 엔디안 --> "524F"
리틀 엔디안은 완전 거꾸로인 "25F4"아닌 이유는 각 바이트 내에 들어있는 비트들은 모두 빅엔디안으로 정렬되어 있다.
즉, 저장된 바이트의 주어진 숫자에 의해 표현되는 전체적인 비트 스트림에 관해서는 빅이나 리틀 엔디안으로 하려는 시도가 없다는 것이다.
추가적인 예를 들어 16진수 "4F"가 저장공간 내에 주어진 저장주소 범위 내에 있는 다른 바이트들과 함께 저장될때 리틀이든 빅이든 간에 그 바이트 내의 비트 순서는 다음과 같이 된다.
01001111
그래서 리틀에서 바이트 단위로 저장되기 때문에 "25F4"가 아닌 "524F"가 되는 것이다
IBM 370 컴퓨터와 대부분의 RISC 기반의 컴퓨터들, 그리고 모토로라 마이크로프로세서는 빅 엔디안 방식을 사용하고 인텔 프로세서나 DEC의 알파 프로세서등 그것들 상에서 운영되는 일부 프로그램들은 리틀 엔디안을 사용한다.
메모리뱅크(memory bank)
메모리 칩을 1워드 폭을 갖는 bank로 구성하여 한 번에 여러 개의 word를 읽거나 쓰는 것
장점은 읽기에서는 어드레스를 여러 개의 bank로 전송하여 데이터를 동시에 읽을 수 있고
쓰기에서는 같은 bank가 아니면 기다리지 않고 계속 쓰기 가능하다.
실제 분할 예
4 개의 bank를 사용하는 경우, 어드레스를 워드 단위로 인터리브를 적용함.
Modulo 함수 이용
address modulo 4 = 0 이면 bank0
address modulo 4 = 1 이면 bank1
address modulo 4 = 2 이면 bank2
address modulo 4 = 3 이면 bank3
비동기식 버스(asynchronous bus)
송신측(sender)와 수신측(receiver) 모두 동의할 때만 다음 단계로 진행하는 일련의 처리 과정인 핸드쉐이킹 프로토콜(handshaking protocol)을 사용
버스에 연결될 수 있는 장치의 수 혹은 물리적인 길이 등으로 보아 입출력 버스에 적합하다
장점은 다양한 장치를 수용할 수 있고, 클록 스큐 혹은 동기화에 관련된 문제가 없기 때문에 길이가 긴 버스에도 사용 가능하다
단점은 핸드쉐이킹 신호를 송수신하기 위한 추가적인 제어선(control lines)이 필요 하고, 핸드쉐이킹 부담으로 인하여 비교적 속도가 느리다.
NOR / NAND Flash
NOR Flash는 읽는 속도는 빠른 반면 저장 용량을 확대하고 전력 소비량과 부피가큰 문제가 있고 NAND Flash는 저장용량이 NOR보다는 저장밀도가 높고 원가가 낮으며 그렇지만 쓰는 속도를 늘리는데 문제가 있다 주로 사용하는곳은 휴대폰에 주로 사용해서 MP3, 카메라 같은 것을 지원한다
전기적 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 기억 장치(EEPROM)
EEPROM은 사용자가 메모리 내의 내용을 수정할 수 있는 롬으로서, 정상보다 더 높은 전압을 이용하여 반복적으로 지우거나, 다시 프로그램 (기록)할 수 있다. EPROM 칩과는 달리, EEPROM은 기록된 내용을 수정하기 위해 컴퓨터에서 빼낼 필요가 없다. 그러나, EEPROM 칩은 일부 내용을 선택적으로 수정할 수는 없으며, 전체 내용을 지우고 다시 프로그램 해야만 한다. 이것은 또한, 사용할 수 있는 수명에도 제한이 있는데, 다시 프로그램할 수 있는 횟수가 10만회 미만으로 제한될 수 있다. 컴퓨터가 사용되는 동안 자주 다시 프로그래밍되는 EEPROM에서는, EEPROM의 수명이 아주 중요한 설계 고려사항이 될 수 있다고 한다.
SDRAM (synchronous dynamic random access memory)
SDRAM은 클록속도가 마이크로프로세서와 동기화되어 있는 DRAM의 다양한 종류를 모두 일컫는 일반 명칭이다. 클록속도의 동기화는 주어진 시간 내에 프로세서가 수행할 수 있는 명령어 개수를 증가시키는데 도움을 주고 속도는 나노초를 쓰지 않고 메가헤르츠(MHz)로 나타내는데, 이렇게 하면 버스 속도와 램 칩의 속도를 비교하기가 더 쉽기 때문이다.
그리고 DRAM의 발전된 형태고 보통 DRAM 과는 달리 제어 장치 입력을 클록펄스(Clock Pulse)와 동시에 일어나도록 하는 동기식 DRAM 이다.
DRAM (Direct-RAM-BUS)
DRAM은 REFRESH를 계속 해주어야한다 이유는 RAM이기 때문에 정보를 읽고 쓰는 것이 가능하나 전원 이 공급되고 있는 동안이라도 일정기간 내에 주기적으로 정보를 다시 써넣지 않으면 기억된 내용이 없어지는 메모리이기 때문이다. 그러나 Memory cell(기억소자)당 가격이 싸고 집적도를 높일 수 있기 때문에 대용량 메모리로서 널리 이용되고 있다. 하나의 기억소자는 1개의 트랜지스터와 1개의 캐패시터롤 구성되어 있다 SRAM과 다른점은
정적램이 반도체에 데이터를 저장하기 때문에 속도가 빠르고 다이나믹램과 같이 리프레시가 필요 없지만 다이나믹램에는 리프레시가 꼭 필요하다는게 차이점이다. (리프레시란 컨덴서란 전기 회로적 용어에 일정주기로 전력을 모아주는것을 말한다.) 이러한 리프레시를 일정기간에 한 번씩 해주어야 하므로 데이터를 처리하는데 상당한 성능 저하를 초래한다.
Watchdog Timer
카운터의 일종으로 계속 정기적인 리셋이 입력는 것이 정상상태이며, 비정상 상태에서 요구되는 리셋이 없어지고 카운터가 올라가면 시스템을 재부팅 시키는 펄스를 발생시키는 역할을 한다. 프로세스에 응용되는 프로그램을 작성하고 이식한 후 Run했을 때 동일한 루틴을 계속 반복하는 무한 루프(Endless Loop)를 돌거나 폭주 또는 프로그램 어드레스 영역 밖의 공간을 지정하게 되면 메모리에서 명령어를 가져와(patch) 실행할 수 없으므로 시스템이 정지된 상태가 된다. 이때 프로세서는 Holt, 즉 시스템의 안정성에 대해 신뢰할 수 없는 상태, 아무런 일을 할 수 없는 CPU가 죽은 때라 할 수 있다. PC도 어쩌다 발생할 경우가 있는데, 이 경우 사용자는 리셋 버튼을 눌러 빠져 나온다. 이렇게 CPU가 Holt 상태가 되었을 때 강제적으로 리셋을 눌러 초기화하는 감시용 타이머인 WDT(Watchdog Timer) 기능이 있는데 문자 그대로 집을 지키는 개를 뜻한다. 이는 주기적으로 개에게 밥을 주는데 일정시간이 지나도 먹이를 주지 않으면 주인을 물어 버리는 경우 즉, 강제적으로 리셋 또는 인터럽트(Interrupt)를 발생 시킨다 에서 유래되었다.
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