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고정 기억 장치

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목차

1. 개요

고정 기억 장치(ROM)는 데이터를 영구적으로 저장하는 데 사용되는 메모리 유형이다. 초기에는 마스크 롬 형태였으나, PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등으로 발전했다. ROM은 컴퓨터의 BIOS나 펌웨어 저장에 활용되며, 비휘발성 메모리 특성을 통해 전원이 꺼져도 데이터가 유지된다. 오늘날에는 그래픽 카드, 하드 디스크 드라이브 등 다양한 장치의 펌웨어 저장에 사용되며, 임베디드 시스템, 정보 보안, 룩업 테이블 등에도 활용된다. 플래시 메모리는 ROM의 일종으로, SSD, USB 메모리 등 다양한 저장 장치에 사용되며 빠른 쓰기 속도를 제공한다.

2. 역사

가장 단순한 형태의 솔리드 스테이트 ROM은 반도체 기술 그 자체만큼 오래되었다. 조합 논리 게이트를 수동으로 연결하여 n비트 주소 입력을 임의의 값의 m비트 데이터 출력(순람표)으로 할당할 수 있었다. 집적 회로가 발명되면서 마스크 롬이 탄생되었다. 마스크 롬은 워드 줄(주소 입력)과 비트 줄(데이터 출력)이 선택적으로 트랜지스터 스위치와 결합된 형태로, 정규적인 물리적 설계와 예측 가능한 전달 지연을 갖는 임의의 순람표를 표현할 수 있다.

마스크 롬은 데이터가 물리적으로 회로에 인코딩되어 제조 시에만 프로그래밍이 가능했다. 이는 여러 단점을 야기했는데, 대량 구매를 해야 경제적이고, 설계 완성 및 제품 수령까지 시간이 오래 걸리며, 잦은 수정이 필요한 연구 개발 작업에 비현실적이었다. 또한 결함이 있는 마스크 롬이 제품에 장착된 경우 제품 리콜을 통해서만 교체할 수 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위해 1956년 PROM이 발명되어, 사용자가 고전압 펄스로 구조를 변경하여 콘텐츠를 한 번 프로그래밍할 수 있었다. 1971년에는 EPROM이 발명되어, 강한 자외선으로 반복적인 초기화가 가능해졌다. 1983년에는 EEPROM이, 1980년대 중반에는 도시바가 플래시 메모리를 발명하여 1990년대 초 상용화했다. 플래시 메모리는 EEPROM의 일종으로, 손상 없이 수천 번 삭제와 재프로그래밍이 가능하다.

가장 최근의 개발은 낸드 플래시이며, 이 역시 도시바가 발명하였다.

2. 1. 종류

고정 기억 장치(ROM)는 읽기 전용 메모리로, 초기에는 내용을 다시 쓸 수 없었다. 하지만 EPROM 종류와 같이 특정 조건에서 쓰기가 가능한 것도 ROM이라고 불린다.

  • 마스크 ROM: 가장 간단한 형태의 고체 전자 ROM으로, 조합 논리 회로 논리 게이트를 수동으로 연결하여 만들 수 있다. 집적 회로의 발명으로 워드 라인과 비트 라인의 그리드로 구성된 마스크 ROM이 등장했다.
  • PROM: 1956년 웬 칭 초가 발명했으며, 사용자가 고전압 펄스를 가하여 내용을 한 번 프로그래밍할 수 있다.[5][6]
  • EPROM: 1971년 인텔의 도브 프로먼이 발명했으며, 강한 자외선에 노출시켜 반복적으로 재설정할 수 있다.[9][10]
  • UVEPROM
  • EEPROM: 1972년 전기 기술 연구소에서 개발되었으며, 외부 소스를 통해 제자리에서 프로그래밍할 수 있다.
  • 플래시 메모리: 1980년대 초 도시바의 마스오카 후지오가 발명했으며, EEPROM의 일종으로 칩 면적을 효율적으로 사용하고 특정 부분만 지우고 프로그래밍할 수 있다.[12][13] 낸드 플래시는 하드 디스크를 대체하는 것을 목표로 개발되었다.[14]


반도체 메모리도 참고

2. 1. 1. 반도체 소자 ROM

집적 회로가 발명되면서 마스크 ROM이 탄생되었다. 마스크 롬은 일련의 워드 줄(주소 입력)과 비트 줄(데이터 출력)으로 구성되어 있으며, 선택적으로 트랜지스터 스위치와 함께 결합되어, 정규적인 물리적 설계와 예측 가능한 전달 지연을 가지는 임의의 순람표를 표현할 수 있다. 마스크 롬의 경우, 데이터는 물리적으로 회로에 인코딩되므로 제조 시에만 프로그래밍이 가능하였다.[3]

마스크 ROM은 다음과 같은 단점을 가진다.

  • 사용자들이 자신들의 설계대로 파운드리와 계약해야 하기 때문에, 대량으로 구매해야 경제적이다.
  • 설계를 완성하고 완성된 제품을 받는 데 시간이 오래 걸린다.
  • 연구개발 작업에 비현실적이다. 개발자들이 설계를 개선하기 위해 자주 메모리 내용을 수정해야 하기 때문이다.
  • 결함이 있는 마스크 롬을 제품에 장착할 경우, 제품 리콜을 통해 물리적으로 롬을 교체해야 한다.[4]


1956년 웬 칭 초가 PROM을 발명하여[5][6] 사용자들이 고전압 펄스를 이용하여 물리적으로 구조를 딱 한 번 변경함으로써 콘텐츠를 프로그래밍할 수 있게 되었다. 이는 회사가 대량의 신규 PROM 칩을 주문하고 디자이너의 편의에 따라 원하는 콘텐츠로 프로그래밍할 수 있도록 하여 마스크 롬의 문제점 중 일부를 해결하였다.

1971년 인텔의 도브 프로먼은 EPROM을 발명하였는데,[9][10] EPROM은 강한 자외선에 노출시킴으로써 프로그래밍되지 않은 상태로 반복적으로 초기화가 가능하여, 마스크 롬의 또 다른 문제점을 해결하였다.

2. 1. 2. 기타 ROM

IBM은 소형 System/360 모델, 360/85 및 최초의 두 System/370 모델 (370/155, 370/165)의 마이크로코드를 저장하기 위해 커패시터 판독 전용 저장 장치(CROS)와 변압기 판독 전용 저장 장치 (TROS)를 사용했다. 일부 모델에는 추가적인 진단 및 에뮬레이션 지원을 위한 쓰기 가능한 제어 저장 장치 (WCS)도 있었다. 아폴로 유도 컴퓨터는 전선을 자기 코어에 통과시켜 프로그래밍하는 코어 로프 메모리를 사용했다.[1]

3. 용도

ROM은 주로 다음과 같은 용도로 사용된다.


  • 펌웨어 및 BIOS 저장: 컴퓨터 부팅에 필요한 기본적인 입출력 시스템(BIOS)이나 펌웨어를 저장한다. 오늘날 PC에서 "ROM"은 프로세서의 기본적인 부트스트랩 펌웨어뿐만 아니라 그래픽 카드, 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 광 디스크 드라이브, TFT 화면 등과 같은 독립형 장치를 내부적으로 제어하는 데 필요한 다양한 펌웨어를 저장하는 데 사용된다.[15] 이러한 "읽기 전용" 메모리, 특히 BIOS/UEFI는 펌웨어 업그레이드가 필요한 경우 제자리에서 재프로그래밍할 수 있도록 EEPROM 또는 플래시 메모리로 대체되는 경우가 많다.
  • 임베디드 시스템: 산업용 로봇에서 가전 제품 및 소비자 전자 제품(MP3 플레이어, 셋톱 박스 등)에 이르기까지 특정 목적을 가진 시스템에서 프로그램을 저장한다. 소프트웨어는 일반적으로 하드웨어와 긴밀하게 결합되어 있으므로 이러한 장치에서는 프로그램 변경이 거의 필요하지 않다.
  • 응용 소프트웨어 공급: 과거에는 롬 카트리지 형태로 게임 등의 소프트웨어를 공급하는 데 사용되었다. (예: 패밀리 컴퓨터, 닌텐도 64, MSX)
  • 데이터 저장: 수정이 필요 없는 데이터를 저장한다. ROM은 장치의 수명 동안 수정이 필요하지 않을 것으로 예상되는 데이터를 저장하는 데 적합하다. 예를 들어, 많은 컴퓨터에서 수학 및 논리 함수의 평가를 위한 룩업 테이블을 저장하는 데 사용되었다.

4. 대한민국에서의 ROM

대한민국에서 판매되는 스마트폰 제조사나 이동통신사의 카탈로그 등에서는 다시 쓰기가 가능한 내부 저장 장치를[51] RAM의 반대어로서 'ROM'이라고 표기하는 경우가 있지만, 이는 국제적으로는 잘 쓰이지 않는 표현이다.[52]

5. 관련 기술

도시바는 1980년대 중반 플래시 메모리를 발명하여 1990년대 초에 상용화하였다.[12][13] 플래시 메모리는 EEPROM의 일종으로, 손상 없이 수천 번 삭제와 재프로그래밍이 가능하다.

도시바는 낸드 플래시 또한 발명하였다. 낸드 플래시는 높은 집적도와 저렴한 가격이 특징이며, SSD, USB 메모리 등 다양한 저장 장치에 사용된다.

6. 같이 보기

참조

[1] 웹사이트 flash ROM Definition from PC Magazine Encyclopedia https://web.archive.[...]
[2] 웹사이트 https://pisiup.com/w[...]
[3] 웹사이트 ROM, EPROM, and EEPROM Technology https://web.eecs.umi[...]
[4] 웹사이트 CPSC, GE Security, Inc. Announce Recall of Carbon Monoxide Alarms https://www.cpsc.gov[...] 2024-11-08
[5] 서적 Embedded System Design with C805 https://books.google[...] Cengage Learning 2008-12-05
[6] 서적 Business Intelligence: Second European Summer School, eBISS 2012, Brussels, Belgium, July 15-21, 2012, Tutorial Lectures https://books.google[...] Springer 2013-01-17
[7] 간행물 1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated https://www.computer[...] Computer History Museum
[8] 웹사이트 Transistors - an overview https://web.archive.[...] 2019-08-08
[9] 특허 Floating gate transistor and method for charging and discharging same https://patents.goog[...]
[10] 웹사이트 1971: Reusable semiconductor ROM introduced https://www.computer[...] 2019-06-19
[11] 간행물 Electrically reprogrammable nonvolatile semiconductor memory 1972
[12] 웹사이트 1987: Toshiba Launches NAND Flash https://www.eweek.co[...]
[13] 서적 Flash Memories: Economic Principles of Performance, Cost and Reliability Springer Science & Business Media 2013-09-12
[14] 웹사이트 NAND Flash Applications Design Guide https://web.archive.[...] Toshiba 2003-04
[15] 문서 See chapters on "Combinatorial Digital Circuits" and "Sequential Digital Circuits" in Millman & Grable, ''Microelectronics,'' 2nd ed.
[16] 웹사이트 Semi-invasive attacks - A new approach to hardware security analysis https://citeseerx.is[...] 2005
[17] 서적 The Electronics Handbook https://books.google[...] CRC Press 2018-10-03
[18] 서적 The Art of Electronics Cambridge University Press
[19] 잡지 Technology Analysis: Oki P2ROM to Replace Mask ROM, Flash EEPROM http://techon.nikkei[...] 2003-07
[20] 간행물 CMOS ROM arrays programmable by laser beam scanning https://ieeexplore.i[...] 1987-08
[21] 웹사이트 IButton AN937 https://pdfserv.maxi[...]
[22] 서적 Ciarcia's Circuit Cellar https://books.google[...] Circuit Cellar 1981
[23] 간행물 No. 5 crossbar AMA translator https://www.worldrad[...] 2024-08-26
[24] 특허 Electronic Induction Number Group Translator
[25] 간행물 The "Braid Transformer Memory" https://ieeexplore.i[...] 2024-08-26
[26] 웹사이트 Core Rope & Woven-Wire Memory Systems http://madrona.ca/e/[...]
[27] 방송 Computer for Apollo https://www.youtube.[...] 1965
[28] 웹사이트 The HP 9100's PC-Board ROM http://www.hp9825.co[...]
[29] 뉴스 Memory Ic http://transparentc.[...] 2016-07-22
[30] 웹사이트 1965: Semiconductor Read-Only-Memory Chips Appear https://www.computer[...] 2019-06-20
[31] 웹사이트 1702A Datasheet http://bitsavers.tra[...] Intel 2019-07-06
[32] 웹사이트 A chronological list of Intel products. The products are sorted by date. https://web.archive.[...] Intel Corporation 2007-07-31
[33] 웹사이트 2708 Datasheet https://www.datashee[...] Intel 2019-07-06
[34] 간행물 Electrically alterable avalanche-injection-type MOS READ-ONLY memory with stacked-gate structure 1976
[35] 서적 μCOM-43 SINGLE CHIP MICROCOMPUTER: USERS' MANUAL https://en.wikichip.[...] NEC Microcomputers 2019-06-27
[36] 웹사이트 Intel: 35 Years of Innovation (1968–2003) https://www.intel.co[...] Intel 2019-06-26
[37] 웹사이트 2716: 16K (2K x 8) UV ERASABLE PROM https://amigan.yatho[...] Intel 2019-06-27
[38] 웹사이트 1982 CATALOG http://bitsavers.tra[...] NEC Electronics 2019-06-20
[39] 웹사이트 2732A Datasheet https://www.datashee[...] Intel 2019-07-06
[40] 서적 Component Data Catalog http://bitsavers.tra[...] Intel 1978
[41] 웹사이트 Memory http://maltiel-consu[...] 2019-06-25
[42] 웹사이트 2764A Datasheet https://www.datashee[...] Intel 2019-07-06
[43] 웹사이트 27128A Datasheet http://archive.pcjs.[...] Intel 2019-07-06
[44] 웹사이트 27256 Datasheet https://datasheet.oc[...] Intel 2019-07-02
[45] 웹사이트 History of Fujitsu's Semiconductor Business https://www.fujitsu.[...] Fujitsu 2019-07-02
[46] 웹사이트 MBM 2764 https://retrocdn.net[...] Fujitsu 2019-06-21
[47] 웹사이트 D27512-30 Datasheet https://www.datashee[...] Intel 2019-07-02
[48] 웹사이트 History: 1990s https://www.skhynix.[...] 2019-07-06
[49] 웹사이트 Japanese Company Profiles http://smithsonianch[...] Smithsonian Institution 2019-06-27
[50] 웹사이트 ASUS「Zenfone 9」を11月4日発売、“片手で使える”高パフォーマンスを追求 https://k-tai.watch.[...] 2022-11-02
[51] 문서 2022年現在はNAND型フラッシュメモリ|NAND型のフラッシュメモリが用いられるが、これは構造としてはEEPROMの一種である。
[52] 뉴스 知らないと恥ずかしい？　メモリの「RAM」と「ROM」の違い https://www.itmedia.[...]
[53] 뉴스 남북한 공통 정보화교육 용어사전 나온다 http://www.mt.co.kr/[...]
[54] 웹인용 History of Computation - Babbage, Boole, Hollerith http://cgi.csc.liv.a[...] Paul E. Dunne


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