Memory가 무엇인지, 어떻게 접근하는지? 어떤 종류가 있고, 요즘 SoC 설계에 들어가는 어떤 Memory가 있는지? Memory는 Hard IP를 쓰는데, 각 Pin의 역할은 무엇인지 공부하고 공유합니다.
컴퓨터 <-> 사용자 간 인터페이스 하기 위해선 Input, Output (이하 IO)를 거치게 됩니다.
사용자가 Input을 통해 신호를 전달하면, Control Unit은 해당 신호를 받아 처리한 후, output으로 전달합니다.
데이터 Load / Store를 하는 것에 쓰이는 그릇이 메모리입니다.
메모리는 사용처에 따라 다양하게 분류가 됩니다.
아래 그림은 memory hierarchy라고 불립니다.
위로 갈 수록, 비싼 대신 빠르고, 아래로 내려 갈 수록 싸고 느립니다.
Register -> Cache -> Main Memory > Third party memory 순서로 알아두시면 됩니다.
아래 사진은 Apple의 iphone 14pro, 13pro에 들어가는 A16과 A15 Processor의 Die shot입니다.
둘 다 Floor plan은 비슷하게 되어 있네요.
Register는 CPU Block 안에 들어있을 것이고, CPU와 가장 가까이 붙어있는건 Cache네요. 구석에 DDR이 붙어있는데, 저건 DDR을 interface해주는 controller에요.
SoC에 DRAM을 같이 설계해 놓으면 속도는 빨라지겠지만(물리적으로 가까워지니까.. 드라마틱하진 않더라도..) 수율 문제가 생길 수 있습니다.
그래서 애플에서는 SoC엔 안 올리지만 SoC 바로 옆에 DRAM chip을 붙여놓았습니다.
미세공정에서는 routing에 따른 Net delay도 크고, MTTV, IR Drop 문제도 심합니다. 이렇게 되면 Performance가 떨어지더라도.. cell들을 사이 사이에 넣어줘야해요.
Control Unit에서 Load/store 명령을 보내면,
CPU 안에 있는 register는 1 clock 만에 받겠지만
DRAM이나 SSD에는 수십 수백 clock을 기달려야 할 것입니다.
아, 그리고 SRAM과 DRAM은 구조도 다르고 소자도 다릅니다.
SRAM은 Transistor로만 구성되고(switching 속도가 매우 빠르나, 미세공정에서 Transistor는 수율 문제 있음.)
DRAM은 Capacitor가 같이 구성됩니다. (Capacitor는 충 방전을하며 데이터를 담기 때문에 느림)