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RAM

Contents

1. 개요
2. 종류
2.1. SRAM
2.2. DRAM
2.2.1. SDRAM
2.2.2. SDR SDRAM
2.2.3. DDR SDRAM
2.2.4. RDRAM
3. 사실은 틀린 용어?
4. 업체
5. 주소할당 문제
6. 기타



삼성전자의 DDR4

Random Access Memory

1. 개요

사용자(User가 아니라 OS)가 자유롭게 내용을 읽고 쓰고 지울 수 있는 기억장치다. ROM과 함께 컴퓨터의 주 기억장치로, 롬과는 달리 '자유롭게 읽고 쓸 수 있다' 는 것을 기억해야 한다. 컴퓨터는 CPU에서 이뤄진 연산을 메모리에 기록하며 또 읽어온다. 때문에 메모리가 없으면 컴퓨터는 동작하지 못한다. Random Access 란 무작위가 아닌 어디로든 똑같은 시간으로 접근 가능하다는 의미로서, 메모리의 주소만 알고 그곳을 지정하면 별다른 절차 없이 단숨에 접근 가능하다는 의미이다. [1][2]

대신 RAM에 기억된 내용은 전원이 끊기면 지워지는 휘발성 기억장치이다. 이런 특성 때문에 속도는 느리지만 전원이 끊어져도 정보를 저장할 수 있는 자기 테이프, 플로피디스크, 하드디스크같은 보조기억장치가 나오게 되었다.

실질적으로 보조기억장치의 용량이 아무리 커도 메모리가 적으면 PC는 제 성능을 발휘하기 어려우나 PC가 점점 대중화되고 사용하기 쉬워지며 가격이 급락하는 바람에 그 존재감이 점점 옅어지고 있는데다가 메모리라고 하면 USB메모리와 착각당하기까지 하는 것이 바로 이 메모리라는 존재이다.

전원이 꺼져도 지워지지 않는 램도 있으나 현재의 RAM을 대체하지는 않는다. 간혹 얘기 나오는 PRAM, MRAM, FeRAM 등이 그것. 열로 인한 물질의 상전이나 자기장(을 사용한 스핀 정렬)같은 물질의 온갖 특성들을 동원해서 전원이 꺼져도 정보를 저장하는 방식이다. 실용화되면 처리와 저장을 동시에, 즉 CPU와 RAM과 하드디스크/SSD의 기능을 동시에 가질 수도 있다지만 아직 연구소 바깥으로 나오지 못했다. 자기장을 사용한 MRAM이 2012년 후반기에 실험적으로 자동차에 사용된 정도가 고작이며 실용화돼도 하나같이 차폐기술을 적용하지 않으면 우주선엔 사용이 불가능할 정도로 민감하다.

2014년 현재 상용화가 가까운 차세대 램은 MRAM(의 파생개량형 STT-MRAM; 도시바-하이닉스), ReRAM(혹은 RRAM; 소니-마이크론), PRAM(혹은 PCM; 삼성) 정도로 꼽을 수 있는데 이 중 ReRAM 2GB 단일 모듈을 소니-마이크론에서 시연했다. STT-MRAM은 자기를 이용하는 특성 때문에 읽기/쓰기 수명이 반영구적이며 다른 차세대 램에 비해 안정적으로 작동하는 편이다. 또한 랜덤엑서스가 비교적 빠른 편이라 유력한 차세대 램의 후보로 여겨졌으나 비교적 소비전력이 큰 편이고 SRAM의 동작 속도에 비해 다소 느린 편이며 셀 집적화의 한계로 고용량을 실현하기가 어렵기 때문에 현재로써는 SRAM 위주인 LLC(Last level cache)를 대체하는 정도가 될 것이라고 한다. 한편 PRAM은 빛을 이용하는 특성 때문에 소비 전력이 너무 커 개발이 더뎌진 상황이라 메모리 뿐만 아니라 스토리지 용도로도 사용될 수 있는 차세대 램은 ReRAM이 될 것이라고 한다. 여전히 비휘발성 차세대 램의 갈 길은 멀지만 지속적인 연구로 상황이 점차 나아지고 있다.

플래시 메모리는 램이 아니고 보조 기억 장치의 일종이다. 똑같이 읽고 쓰는 게 가능한데 어째서 RAM취급을 안해주냐면, CPU에서 직접 읽고 쓰는 게 돼야 하기 때문이다.

2. 종류

2.1. SRAM

Static RAM

정적 램은 내용을 한 번 기록하면 전원이 공급되는 한 내용을 그대로 가지고 있는 램이다. 기본적으로 트랜지스터 등으로 구성된 논리회로(기억능력을 가진 논리회로를 특별히 플립플럽[3]이라고 부른다.)로 이루어지며 외부 신호에 따라 내부의 값을 유지하는 식으로 정보를 기록한다.

정적 램은 접근 속도가 빠르지만 구조가 복잡하여 공간을 많이 차지하므로 집적도를 높이기 어려워 가격이 비싸고 대용량으로 제작하기가 어렵다. 따라서 빠른 속도가 요구되는 캐시 메모리(Cache Memory)에 주로 사용된다. CPU스펙에 표시되는 L1, L2, L3 등이 캐시 메모리를 말한다. 용량만 표기되고 속도가 표기돼있지 않은데, CPU속도와 동기돼서 동작하기 때문에 속도를 따로 표기하지 않는다. L1 캐시와 레지스터는 다른 개념이다.

2.2. DRAM

Dynamic RAM

동적 램은 기록된 내용을 유지하기 위하여 주기적으로 재충전(Refresh)이 필요하다. 기본적으로 캐패시터(Capacitor)로 이루어지며 이것의 충전 상태로 정보를 기록한다. 계속 재충전해야 하는 이유는 캐패시터가 시간이 지나면 저절로 방전되기 때문.

동적 램은 속도가 SRAM보다는 느리지만 구조가 간단하여 집적도를 쉽게 높일 수 있다. SRAM이 보통 트랜지스터 사이에서 루프를 돌리고 '상정되지 않은 입력'을 걸러내는 게(SDRAM의 경우 클럭에 대한 반응도) 필요한 플립플럽의 구조상 최소 4개 이상으로 셀 하나를 만들지만 DRAM은 트랜지스터 하나와 캐패시터 하나로 만들어져 있기에 고집적화가 가능하다. 또한 정적 램에 비해서 가격이 매우 싸고(파워 서플라이와 같이, 다이오드계열이 기초소자중 가장 비싸다) 전력 소비도 그렇게 많지 않아 CPU의 주 기억장치로 가장 많이 사용되고 있다.

2.2.1. SDRAM

Synchronous Dynamic RAM SRAM이랑 DRAM을 합쳐놓은게 아니다.

동기식 DRAM. 이름에서 알 수 있듯이 기존 DRAM의 파생형이다. 기존 DRAM은 변화가 생기면 최대한 빠르게 반응하는 비동기식 전송 방식이었으나 이것은 동기식 전송 방식을 이용해 클럭 신호와 동시에 반응하므로 컴퓨터의 시스템 버스와 동기화된다. 동기식 DRAM 방식은 기존 비동기식 DRAM 보다 빠른 속도로 진행이 가능함에 따라 칩에 더욱 복잡한 형태의 명령을 주는 것이 가능해진다.

SD 카드로 만든 램도 아니다.

2.2.2. SDR SDRAM

Single Data Rate SDRAM

DDR 방식이 나오자 기존의 SDRAM을 구분하기 위해 만들어진 명칭이며, 클럭 사이클당 한번만 전송을 하는 것에서 명명했다.

2.2.3. DDR SDRAM

Double Data Rate SDRAM

기존 SDRAM에 비해 메모리 대역폭이 2배 늘어난 것이 특징. 구체적으로는 클럭의 상승 에지와 하강 에지 모두에서 데이터를 전송할 수 있다. 그에 반해 SDR SDRAM은 상승 에지에서만 데이터를 전송한다. 2000년대 초반부터 사용되기 시작되어 현재는 PC계의 대세 메모리로 자리잡고 있다.

크게 시스템 메모리용인 DDR과 비디오 메모리용인 GDDR이 존재. 다만 XBOX360의 경우는 GDDR3 메모리를 CPU와 GPU가 공유하여 사용하는 방식. 2015년 2월 시점에서는 GDDR4, GDDR5까지 나와 있다.

DDR 과 달리 GDDR은 듀얼 포트 구조로 되어 있어 DDR의 경우 한 번에 읽기 또는 쓰기 동작 한 가지만 가능하나 GDDR은 입출력을 동시에 할 수 있다. 그러니까 대역폭이 일반 DDR에 비해 두 배. 무전기와 전화의 차이라고 할 수 있다.물론 그에 비례해 전력+가격+발열 삼단콤보

스마트폰등의 모바일 기기에 탑재되는 LPDDR(Low Power DDR)은 모바일 기기의 특성에 맞게 저전력과 멀티태스킹의 반응속도를 개선하는 방향으로 발전하고 있다. 2015년 2월 현재 LPDDR3 규격이 대중화되어 있으며 안드로이드진영과 애플진영 모두 2015년에 출시할 자사의 플래그쉽 스마트폰에 LPDDR4 RAM을 탑재할 계획을 가지고 있다.


2.2.4. RDRAM

미국의 반도체 회사인 램버스[4]에서 1992년에 개발한 초고속 데이터 전송 메모리였다. 대한민국에서는 삼성전자하이닉스가 제조 기술을 보유하고 있다. 메모리 자체의 속도가 600/700/800MHz로 RDRAM이 조금씩 알려진 1999년 당시에 일반적으로 많이 쓰이고 있던 PC100/133MHz SDRAM 저리가라 할 정도의 속도를 자랑했으며, 700MHz 사양이 주로 팔렸다. 이런 고속 메모리가 차기 PC 시장에서 일반화 될 것이라고 생각한 인텔에서는 440BX의 후속 메인보드 칩셋인 i820을 1999년 말에 출시했고 서버 및 워크스테이션용으로 RDRAM이 맞물리는 i840도 내놓았다.

그러나 RDRAM은 큰 단점이 있었으니... 굉장히 고가였다.

800MHz RDRAM은 1999년 당시 미국에서 대한민국 돈으로 RAM 1개가 무려 100만원이 넘어갔다. 거기에 RDRAM을 주구장창 밀던 인텔에서 i820을 개발을 마무리하던 중 RDRAM이 들어가는 슬롯인 RIMM[5]에서 RDRAM 인식상의 버그가 발생해 i820의 정식 출시가 연기되는가 하면, RDRAM 가격이 비싼 걸 알고 있던 인텔에서 i820에다가 PC100 SDRAM을 RDRAM으로 인식하게 해 주는 칩인 MTH[6]를 장착하여 100MHz SDRAM을 이용할 수 있게 한 i820 메인보드(CC820)를 내놓았으나 2000년 큰 결함이 발생해 전량 회수됐다. 인텔에서는 울며 겨자먹기로 RIMM이 달린 i820 메인보드인 VC820과 함께 128MB RDRAM을 패키지로 묶어서 전량 리콜해 주어야 했던 흑역사급의 사건이 발생했고, 결국 i820은 2001년에 단종됐다. 이 RAM 때문에 오히려 PC133 SDRAM과 AGP 4배속이 동시에 가능했던 VIA의 694X가 인기를 끌었다. 컴퓨터를 좀 아는 사람들도 이 RAM은 처음 들어 보았다고 할 정도였다. 그래도 RDRAM을 밀고 싶던 인텔의 의지를 꺾을 수는 없었는지 펜티엄4의 출시 초창기에 나온 인텔의 메인보드 칩셋인 i850까지 RDRAM이 장착됐다. 고로 펜티엄4 때문에 비로소 자기 이름을 알린 것. 하지만, 때는 이미 늦어버린 상황. 게다가, 비싼 가격으로 인해 가성비가 떨어진 건 여전했고, 결국 인텔두 손 들고 DDR SDRAM을 받아들이면서 RDRAM은 i820이 단종되고 난 얼마 후 PC 시장에서 완전히 사라지게 되었다.

3. 사실은 틀린 용어?

RAM은 정확히 말하자면 '임의 접근 메모리'이다. 메모리의 어느 위치로든 바로 접근할 수 있다는 의미[7]. RAM을 두 가지로 나누면 읽기만 가능한 메모리(Read Only Memory)인 ROM과 읽기 쓰기 메모리(Read Write Memory)인 RWM으로 나눌 수 있다. 즉, 우리가 흔히 부르는 RAM은 엄밀하게는 RWM이라고 해야 한다. 그런데 '알더블유엠'보다는 '램'이 부르기도 편하고 임의 접근 가능이라는 특성 역시 고스란히 가지고 있기에 ROM에 상반된 개념으로 그냥 RAM을 사용하게 되었다.

4. 업체

전자업체들간의 치킨 게임 끝에 삼성전자하이닉스과점 하다시피 했다. 덕분에 일반인들은 브랜드 정보 같은거 없이 용량만 보고 램을 고를수 있게 됐다. 메인보드시장에 대만회사들이 꽉 잡고 있다면, RAM 시장에는 한국회사들이 꽉 잡고 있는 상태.

2009년 후반까지만 해도 시장 주력은 DDR2였으나, 2010년부터는 DDR3가 시장의 주력으로 전환되었고, DDR3의 비중이 이미 절반을 넘어가는 추세다.관련기사

무시무시한 치킨레이스가 벌어졌던 부품으로, 2011년 초에는 DDR3 PC10600 2GB 제품이 2만 원대 초반의 가격이었지만, 1년도 지나지 않아 동년도 4분기에는 DDR3 PC10600 4GB의 가격이 2만 원 밑으로 떨어지기도 했다. 2012년 1월 현재 시스템 램용량을 8GB 이상으로 구성하더라도 가격 부담이 아주 적었다.

그런데 2012년 2월 말, 세계 3위 반도체 기업 엘피다가 파산 신청을 하면서, 램 가격이 오르기 시작했다. 사실상 한국기업인 삼성전자와 하이닉스가 치킨레이스에서 승리한 셈. 이 소식이 전해지자 가격이 하루만에 몇천 원씩 오르기도 했다. 원효대교 북단에 계신 그분들의 소행(...).

삼성전자에서 DDR4 DRAM을 개발했다고 한다. 2012년부터 양산한다고 했다.#

삼성전자에서 2013년에 반도체 투자를 대폭 축소한다는 기사가 나왔다.# 2012년 대비 30%이상 줄인다고 했다. 주변회사 다 죽여놓고 떠나기

2013년 3월 6일 현재 4기가 램이 19,000원에서 4만 2천 원으로 두 배 이상 뛰었다.아 망했어요 2013년 6월 23일 기준으로 삼성전자 메모리를 알아보면 2GB 메모리는 25,000원대, 4GB는 45,000원대 8GB는 무려 110,000원대였다.

2013년 7월 23일 현재 DDR3 12800 4GB가 3만7천 원대, 10600이 3만8천 원대였고, DDR3 12800 2GB는 1만7천 원, 10600은 2만4천 원대였다.

2013년 9월 5일 하이닉스 중국 공장에 화재가 발생하여 그 여파로 D램 가격이 올랐다.

치킨게임이 끝나고 업체들의 담합이 시작되었는지 2014년에는 DDR3 12800 4GB가 몇달 째 37,000원에서 변하지 않았다.

2014년 하반기에 DDR4가 출시됐다. 출시 초기라서 그런지 동일 용량 기준으로 DDR3의 2배 가격이다...

6. 기타

마이크로소프트에서 XP 서비스팩 2 출시 때 4GB 이상의 메모리 지원 여부를 검토하였다.[8] 그리고 이것 때문인진 알 수 없으나 얼마 뒤 2005년에 MS는 윈도우 XP의 x64 버전을 출시하였다.

듀얼채널 메모리를 구성하면 특히 메모리를 많이 이용하는 작업에서 약간의 속도 향상을 기대할 수 있다. (LGA 1366소켓을 사용하는)코어 i7 900대라면 트리플 채널도 지원한다. 거기에 한술 더 떠서 2011년 후반에 나온 LGA 2011소켓을 사용하는 샌디브릿지-E CPU는 쿼드 채널까지 지원한다(...).

과거에는 램값이 같은 중량의 값을 가뿐히 넘었다. 당장 1990년대 중반~말엽까지는 PC의 가격 중 무려 절반이 램값이었고, 중고시세도 좀처럼 떨어지지 않았다. 그래서 항상 프로그램이 요구하는 용량보다 적은 용량만 간신히 구입해서 컴퓨터에 달 수 있었다. 이런 이유로 인해 하드디스크의 일정 영역을 램처럼 사용하는 가상메모리 등의 기술이 만들어지게 된다.

하지만 램 가격은 빠르게 하락했고, 수백MB~2GB 정도의 램 용량이 주로 사용되던 시기에는 새 컴퓨터 본체를 구입할만한 비용이 없을 경우, 비어있는 램 소켓을 채울 겸 해서 램만 추가로 구입하는 업그레이드를 하는 경우도 많았다.

하지만 2011년의 시점에서는 위에 서술했다시피 32비트, 4GB의 벽에 막혀, CPU와 애플리케이션이 64비트를 지원하지 않는다면 속도에서 이득을 볼일은 전혀 없다.[9] 램을 추가로 구매하여 용량을 4GB이상으로 업그레이드 할 때에는 자신의 시스템이 64비트를 지원하는지 확인하는 것이 좋다[10].

물론 일반적인 사무용, 게임용 환경에서 어지간히 다중작업을 하지 않는 이상 메모리를 4GB 넘게 사용할 일은 거의 없다. 하지만 어느정도 성능 이상의 CPU를 사용하고, 운영체제가 윈도우7 이상이라면 유휴 램 용량을 메모리로 불러왔었던 데이터들의 임시저장고로 활용하기 때문에 애플리케이션의 2번째부터의 실행에서 로딩속도가 상당히 단축되는 것을 볼 수 있다.

또한 고해상도 사진파일을 다루는 포토샵이나 3D 맥스. 도면 및 설계작업에 쓰는 인벤터 같은 프로그램을 돌릴 때는 그저 램이 깡패다. 이와같은 프로그램을 돌릴 때에는 아주 큰 메모리 용량을 필요로 하는데, 램 용량이 모자랄경우[11] 하드디스크를 참조하는 가상메모리를 사용하게 되어 작업내용을 램에 비하여 속도가 매우 느린 하드디스크에 열심히 썼다 지웠다 하기 때문이다. 더 나아가 램 용량이 충분하다면 포토샵 작업시 수GB이상의 넉넉한 용량으로 설정한 램디스크를[12] 스크래치 디스크로 설정해 놓으면 작업의 능률향상에 도움이 된다.

램에는 용량이외에 데이터 전송속도도 중요한데 램을 여러개 꽂을 때 전송속도가 다르면 낮은 쪽에 맞춰진다[13]. 업그레이드시 주의. 데이터 전송속도는 램의 모듈네임으로 알 수 있다.DDR3영문 위키아래에 모듈네임과 전송속도 표가 있다.
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  • [1] 랜덤 액세스가 불가능한 저장매체로는 대표적으로 카세트 테이프를 생각하면 쉽다
  • [2] CPU에서 먼 쪽의 슬롯에 위치한다거나 하는 물리적 특성에 따라 접근 시간이 더 걸리는 경우가 있지만 이것은 seek time 적 의미이다.
  • [3] Flip-Flop, 플립플롭이라고 표기하기도 함. 기초적인 원리는 입력을 받으면 그 입력을 초기화명령을 받기 전까지 내부에서 루프를 돌려서 유지하는 것. 외부의 에너지 공급이 없으면 에너지 손실로 빠른 시간안에 정지.
  • [4] 특허 때문에 SK하이닉스와 법정 공방을 벌인 그 회사 맞다.
  • [5] SDRAM은 SIMM
  • [6] Memory Transfer Hub
  • [7] 이에 반해 순차적으로만 접근이 가능한 기억장치는 SAM=Sequential Access Memory라고 한다. 주기억 장치는 아니지만 하드디스크도 일종의 SAM.
  • [8] 윈도우 95~ME는 32비트 OS임에도 메모리 최대 인식 용량이 512MB이다. 그 이상인 경우 메모리 부족이라는 에러메세지가 뜨며, ini 파일 수정을 통해 메모리를 512MB로 제한하여야 한다. MS의 예측보다 하드웨어가 빠르게 발전한게 크리인 셈. 9x계열이 대세이던 시절에 512MB는커녕 128MB 메모리를 탑재한 컴퓨터도 구경하기 힘들었다는 것은 논외 기껏해야 64MB
  • [9] 물론 램을 많이 사용하는 프로그램을 한꺼번에 여러 개 돌린다면 이야기는 다르다. 단일 프로세스(스레드가 아니다!)가 응용 프로그램용 주소 공간 한계(보통 2GB. Win32용 PE 포맷의 경우 64비트 윈도우 상에서 4GB까지 사용할 수 있게 만들어줄 수 있다)를 초과하여 사용하려 하지만 않는다면 프로그램을 너덧개씩 돌려서 4GB가 넘는 램을 쓰는 것에는 아무런 문제가 없다. 단, CPU와 운영체제는 당연히 64비트를 지원해야 한다.
  • [10] 펜티엄4 LGA775 이후 대부분의 CPU는 64비트를 지원한다.
  • [11] 가상메모리를 사용할 때도 있지만 컴퓨터가 퍼져버리는 난감한 상황이 생길 수 있다. 램을 많이 사용하는 프로그램을 사용하게 될 경우 미리미리 램을 증설하자.
  • [12] 용량이 적으면 오히려 방해가 될 수 있다.
  • [13] 예를 들어, 1333MHz 클럭의 DDR3 램을 사용하다가 1600MHz 클럭의 램을 꽂게 되면 1333MHz로 다운클럭하여 동작한다.
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last modified 2015-03-10 18:51:43
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