RAM은 Random Access Memory로서 프로세서가 빠른 액세스를 위해 데이터를 임시로 저장하는 일종의 휘발성 메모리입니다.
데스크톱과 노트북에서 스마트폰과 태블릿에 이르기까지 모든 최신 컴퓨팅 장치의 필수 구성 요소이며, RAM은 속도, 용량, 기술과 같은 다양한 요소에 따라서 여러 유형으로 분류할 수 있습니다. 이번 글에서는 RAM의 유형과 현재는 어떤 유형의 RAM을 사용하는지에 대해서 알아보겠습니다.
RAM 종류로는 크게 DRAM과 SRAM으로 구분됩니다.
1) DRAM (Dynamic RAM) 동적 RAM
DRAM은 오래된 유형의 RAM입니다. 데이터의 각 비트를 커패시터에 전하로 저장하는 메모리입니다.
이상적인 동작으로는 커패시터에 전하를 충전시켜 데이터를 써 놓으면 시간이 지나도 유지되어야 합니다. 하지만 실제로는 이 커패시터에 충전된 전하가 누설되어 빠져나가기 때문에 데이터가 점점 사라질 수 있습니다.
따라서 DRAM은 데이터를 유지하기 위해 주기적으로 데이터를 갱신(Refresh)시켜야 하므로 동적 RAM이라고 합니다. 이 리프레쉬 프로세스는 DRAM에 대기 시간을 발생시켜서 SRAM보다 느리게 만듭니다.
2) SRAM (Static RAM) 정적 RAM
SRAM은 2개의 bi-stable inverter를 사용하여 데이터를 저장하는 RAM입니다.
가운데 보이는 inverter가 그림처럼 엮여있으면, 아주 안정적으로 데이터를 유지하게 됩니다. SRAM은 DRAM과 달리 데이터가 갱신될 필요가 없이 유지되고 있기 때문에 DRAM보다 빠르고 비쌉니다.
SRAM은 자주 액세스하는 데이터를 저장하기 위해 프로세서에서 사용하는 소량의 고속 메모리인 캐시 메모리에 자주 사용됩니다.
DRAM과 SRAM 모두 아주 옛날부터 기본적으로 쓰이는 구조인데요. 요즘 최신 RAM인 DDR에 쓰이는 구조는 DRAM을 베이스로 변형된 SDRAM을 사용합니다.
DRAM이 더 느리고, 리프레시 작업이 필요한데 왜 계속 사용하는 걸까요?
답은 SRAM에 비해 DRAM의 면적이 훨씬 작기 때문입니다. SRAM 1개 cell을 만드는데 필요한 트랜지스터는 6개, DRAM은 트랜지스터 단 1개 + 커패시터 1개입니다. cell 한 개에서의 작은 면적 차이가, 몇 천 개의 cell에서는 엄청나게 크게 보이겠죠. 같은 면적에도 더 많은 용량의 RAM을 만들기 위해서는 DRAM의 구조가 훨씬 효율적입니다.
3) SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) 동기식 동적 RAM
SDRAM은 오늘날 최신 컴퓨터에서 사용되는 가장 일반적인 유형의 RAM입니다. 메모리에 대한 빠른 액세스를 제공하기 위해 시스템 버스에 사용되는 클럭에 동기화되어 사용되는 DRAM입니다. SDRAM은 프로세서의 클록 속도와 동기화되기 때문에 CPU와 입출력을 동일한 속도로 데이터에 액세스 할 수 있습니다.
SDRAM의 특징
- CPU의 클럭 속도와 동기화되어 더 빠른 데이터 전송 가능
- 데이터 버스트 전송 가능 : CPU가 데이터를 요청할 때, 단일 데이터가 아닌 전체 데이터 블록을 전송하므로, CPU가 수행해야 하는 요청 개수가 줄어들기 때문에 데이터 전송 속도가 빠름.
- 파이프라이닝(Pipelining) : SDRAM 컨트롤러가 현재 요청이 처리되는 동안 다음 메모리 액세스 요청을 보낼 수 있음.
- 리프레시 (Refresh) : 저장된 데이터를 주기적으로 읽고 다시 씀.
3-1) SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM)
각 클럭의 rising edge 또는 falling edge 중에서 한 번만 데이터를 전송하는 SDRAM입니다. flip-flop 회로처럼 클럭이 상승하는 순간 또는 하강하는 순간에 데이터를 전송하는 방법입니다.
3-2 ) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
각 클럭의 rising edge & falling edge에서 모두 데이터를 전송합니다. 데이터를 전송할 수 있는 시간이 2배로 줄어들었기 때문에, SDR 보다 DDR의 데이터 전송 대역폭이 2배 더 넓습니다.
SDRAM의 DDR 변형이 오늘날 가장 인기 있고, 널리 사용되는 RAM 유형입니다. 줄여서 'DDR'이라고들 많이 부르죠.
3-3 ) DDR의 특징
- 주파수 다중화 기술 도입, 듀얼 채널 기술, 사용 전압 낮춤
DDR SDRAM은 DDR2, DDR3, DDR4 등 다양한 속도로 제공되며 이중 채널 및 쿼드 채널 구성을 지원합니다. DDR에 대해서는 다음 글에서 더 자세히 파보도록 하겠습니다.
이상으로 SRAM의 다양한 종류와 오늘날 사용되는 DDR에 대해서 맛보기로 알아보았습니다. 도움이 되셨길 바랍니다.
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