메모리 램의 종류와 설명 Memory RAM

메모리 램의 종류와 설명 Memory RAM

일반적으로 쓰이는 메모리 램의 종류 개념도

 

• DRAM Dynamic RAM
  
  DRAM은 단일 포트를 가지고 한번 처리에 단 하나의 작업만을 할 수가 있는 RAM입니다. 그러므로 CPU에서 그래픽 카드로 데이터를 보내는 동안에는 모니터에 아무런 데이터를 보내주지 못하고 또한 모니터에 데이터를 보낼 때에는 CPU로부터 데이터를 받을 수 없다는 치명적인 문제를 가지고 있습니다. 메모리의 저장 구조는 행과 열로 이루어져있습니다. 그리므로 이런 행과 열이 모여서 메모리의 주소가 되는 것입니다. 그러므로 행과 열을 지정하면 당연히 메모리의 저장 주소를 알 수가 있게 됩니다.
  
  DRAM에는 이 어드레스를 지정하는 기능이 있으며 행과 열을 입력하여 데이터를 출력하는 방식을 취하게 됩니다. 바로 이 때에 각 데이터가 출력되는 시간이 엑서스 시간이라고 말하는데 흔히 말하는 10ns다 8ns다 하는 것이 이에 속합니다.  DRAM에서는 특정한 주소에 접근하기 위해서는 바로 이 행과 열이 필요하게 되는데 이를 RAS(Row Address Strobe) 와 CAS(Column Address Strobe)라고 합니다. RAS가 보내면 그 다음에 CAS 어드레스가 보내지게 됩니다. 이렇게 데이터가 읽히고 나면 CAS가 사라지는데 그와 동시에 데이터도 함께 유실되게 됩니다. 
  즉, 데이터의 접근은 CAS가 있는 동안만 가능하게 되는 것입니다. 

• SDRAM Synchronous DRAM
  
  오늘날 70%이상의 컴퓨터에서 일반적으로 시스템 램으로 사용되는 SDRAM은 2가지 종류로 이용되는데 하나는 익히 알려진 시스템의 메인 메모리로 사용되는 것이고 다른 하나는 VGA에 사용되는 프레임 버퍼로 사용되는 것입니다. 
  
  Main Storage : 메인 메모리로의 사용은 L2 캐쉬와 CPU 사이의 갭을 제거하기 위해서 보다 빠른 메모리가 요구됨에 따라 이용되고 있습니다. 큰 프로그램의 멀티테스킹은 L2 캐쉬의 성능 저하를 불러일으키게 됩니다. 이에 따른 시스템의 성능저하는 CPU가 DRAM에 데이터에 접근하기 위해서 기다려야 하는 데에서 발생하게 됩니다. 
  
  그렇기 때문에 이를 보다 효과적으로 관리하기 위해서는 큰 L2캐쉬와 보다 빠른 DRAM이 요구되는 것입니다. Frame Buffer : 일반적으로 SDRAM은 비디오 램으로 사용되기 시작했다. 엑서스 사이 클을 한번에 3개를 처리하는 장점으로 Wide I/O 인터페이스를 이용하여 그래픽 컨트롤 러를 통해 비디오 데이터의 병렬 처리를 지원하고 있다. 
  
  SDRAM은 CPU가 사용하는 메인클럭을 받아서 동작시키는 고속메모리로서 메인클럭에 IO를 동기시켜서 고속으로 동작이 가능하도록 해주는 것입니다.
  
  일반적으로 시스템의 메인 메모리로 사용되지만 요즘에는 저가라는 장점을 살려 VGA에 많이 이용되는 추세 입니다. 예전에 사용되는 EDO램보다 빠른 SDRAM은 처음에는 66Mhz 급이 출시되었으나 현재 에는 이보다 빠른 100Mhz급에서부터 150Mhz에 이르기까지 다양한 종류를 가지고 있습니다. 그리고 SDRAM은 속도 향상과 메모리에 로드된 데이터의 보호를 위해서 전원을 공급해 주는 딜레이를 없애버렸습니다.
  
  SDRAM은 원천적으로 64bit로 동작하기 때문에 상당한 성능을 보장해주게 됩니다. 데이터의 처리에 있어서 주소의 접근, 데이터 접근, 출력까지의 처리를 3개의 파이프 라인으로 분담하여 처리함으로서 각각의 클럭에 동기하여 처리가 가능합니다. 그러므로 초기 출력은 약간 느릴 수가 있지만 그 이후부터는 월등히 빠른 속도로 처리가 가능하게 됩니다. 

• VRAM Video RAM
  
  VRAM은 순전히 DRAM의 문제점을 개선하고자 나왔다고 볼 수가 있습니다. 단일 포트로서의 처리가 한계를 드러내면서 대안이 필요하게 되었고 그에 따라 이중 포트(Dual Port)를 사용하는 램이 필요하게 되었습니다. 그래서 나온 것이 바로 VRAM입니다.
  
  이중포트를 가짐으로서 동시에 읽기와 쓰기의 데이터 처리가 가능한 것입니다. 이중 포트는 각기 RAM포트와 SAM(Sequential Access Memory)포트로 불리는데 RAM포트는 일반 입출력을 담당하고 SAM포트는 데이터의 순차적인 접근을 위해서 사용됩니다.
  
  그렇기 때문에 상대적으로 처리가 빠른데 VRAM이라고 불린 이유는 이렇게 순차적으로 처리하는 방식이 모니터에 데이터를 보낼 때에 순차적으로 보내 주어야 하기 때문에 이에 적합하기 때문입니다. 이 두 포트는 서로 독립적으로 동작하는데 CPU와 데이터를 주고받을 때에는 RAM포트를 사용하고 비디오 컨트롤러가 모니터로 데이터를 전송할 때에는 SAM 포트를 사용합니다. 그렇기 때문에 두 배의 처리 양을 가지게 되고 이런 대역폭으로 인해 동시에 데이터의 읽기와 쓰기가 가능하게 되는 것입니다.
  
  이 이야기는 데이터를 화면에 뿌려주면서 동시에 데이터를 가져올 수가 있다는 것을 뜻합니다. 이것이 바로 듀얼 포트의 최대 장점입니다. 싱글포트로도 비슷한 것을 구현 할 수는 있지만 그 효율에서 상대가 되지 않습니다. 

• FPRAM Fast Page RAM
  
  FP램은 DRAM과 약간 틀린데 다음과 같이 정의 할 수가 있습니다. DRAM은 우선 접근을 하여 주소를 읽고 그 주소의 데이터를 버퍼에 읽습니다. 그러므로 버퍼는 주소를 가지므로 그것만으로 데이터에 접근을 하는 것이 가능해 집니다. 바로 이 데이터를 접근하는 것을 Fast Page 모드라고 합니다. 바로 이 것을 이용하는 램을 FPRAM이라고 합니다.
  
  데이터를 모두 접근 하는 것이 아니라 주소를 기억함으로서 데이터를 처리하기 때문에 더 빠른 처리를 기대할 수가 있습니다. 그러나 이 것도 한계가 있어서 40ns가 그 처리 속도의 한계입니다. 또한 클럭이 35ns에서28.5Mhz가 한계이므로 66Mhz의 기본 버스 클럭을 따라가지 못함에 따라 그 데이터 처리 능력에 문제가 생길 수밖에 없었습니다.
  
  즉, DRAM은 열 주소를 기준으로 그 열의 데이터를 전부 읽는 방식으로 되어있어서 그 데이터가 읽힌 이후에는 행 어드레스를 통해서 데이터를 검색할 수가 있는데 바로 이점을 이용한 것이 FPRAM인 것입니다. DRAM에 FP모드를 가지고 있는 것이라고 볼 수가 있습니다. 

• EDORAM Extended Data Output
  
  FPRAM을 개량한 것으로 DRAM에서 데이터에 접근을 하기 위해서는 CPU는 RAS와 CAS 신호를 보내게 됩니다. 데이터를 읽기 위해서는 CAS신호가 인가가 되어야만 하며 이 신호가 없어지면 데이터의 접근이 불가능하게 됩니다. 그러므로 다시 데이터에 접근하기 위해서는 CAS를 주어야 하고 그 동안의 클럭이 소모될 수밖에 없습니다.
  
  EDO는 그 클럭의 소모를 방지하기 위해서 출력을 CAS가 인가된 상태를 유지하도록 해줍니다. 그렇게 하기 위해서 출력단에 Latch를 달아서 데이터를 유지하게 합니다. 그럴 경우 그 만큼의 클럭의 소모를 줄일 수 있게 되기 때문에 그만큼의 데이터 처리속도의 향상을 얻을 수가 있습니다.
  즉, 최악의 경우 2배의 클럭이 소모될 수가 있는 일을 줄일 수 있다는 장점이 생기는 것입니다. 
  
  결론적으로 EDORAM은 FPRAM의 클럭 사이클 타임을 개선한 것이라고 볼 수가 있습니다. 하드웨어적으로는 FPRAM과 다를 바가 없는데 단지 FPRAM의 데이터버퍼에 데이터 유지 회로를 첨가함으로서 변형이 가능했기 때문에 호환성이 높았고 빠르게 보급이 가능했었습니다. EDORAM의 한계는 20ns로 알려져 있으며 이미 25ns램이 상용화가 되어 부두2 등에 이용되면서 일반에 널리 알려졌습니다

• SGRAM Synchronous Graphics RAM
  
  그래픽 작업에서 효율을 높이기 위해서 만들어진 이 램은 그래픽 작업에 있어서 그 능력을 최고조로 이끌어 낼 수가 있는 램입니다. 이전에 비해서 50%이상의 성능 향상을 동일 클럭의 다른 램에 비해서 가지고 있기 때문에 그만큼 빠른 처리 능력을 보여줍니다. 다만 이 램은 특이하게 싱글 포트로 구성되어있습니다. 50%의 성능향상은 이론적인 수치입니다.
  
  싱글 포트 메모리의 공통점은 일반적으로 해상도와 색상 수에 반비례하여 성능이 나타납니다. 즉 해상도와 색상수가 높아질수록 그 처리 성능이 떨어진다는 것입니다. 이는 싱글포트가 한번에 하나의 작업(읽기나 쓰기)를 하기 때문에 작업량이 늘어나면 늘어날수록 그 성능이 떨어지는 것은 당연한 결과입니다.
  
  이런 문제를 고클럭으로 작동 함으로서 많이 상쇄시킨 것이 바로 SGRAM입니다. 

• RDRAM Rambus DRAM
  
  미국의 램버스사가 개발한 램으로서 'RAMBUS'라고 명명된 기술을 사용합니다. 8bit의 버스를 이용하고 250Mhz의 클럭에 동기해서 데이터를 전송하는 특징을 가지고 있습니다. 이 램의 특성은 내부에 2개의 뱅크를 가지고 캐쉬를 이용한다는 점인데 이 캐쉬 기능을 이용해서 고속의 액서스를 가능하도록 하고 있습니다. 캐쉬를 사용함으로서 최대 500MB/S의 데이터 전송을 가능케 합니다.
  
  또한 대역폭이 600Mhz에 이른다는 장점을 가지고 있으나 램버스사의 독자적인 개발과 그에 따른 호환성을 확보하지 못해 어려움을 겪었지만 인텔에 의해 RDRAM이 시스템 메모리의 규격으로 인정을 받음으로서 차세대 시스템 메모리로 주목을 받고 있습니다. 

• MDRAM Multibank DRAM
  
  MoSys사에서 개발한 이 램은 이름 그대로 램 내부에 여러 개의 뱅크를 가지고 있어서 이 뱅크를 연속적으로 접근을 하는 것이 가능하도록 하여 듀얼 포트와 비슷한 효과를 내도록 하고 있습니다.
  
  메모리 인터리빙(Memory Interleaving)이라는 기술을 사용한 것인데 한쪽의 뱅크가 그래픽 데이터를 전송하면 다른 한 쪽에서는 또 다른 데이터를 전송을 받는 구조로 되어 있습니다. 실제 듀얼 포트로 처리를 하는 것과는 비교할 바는 아니지만 상당한 성능을 보여주기 때문에 많이 사용되었습니다. 

• WRAM Windows RAM
  
  삼성에 의해서 개발된 삼성의 기술력을 보여주는 램이라고 볼 수가 있는데 상당한 고속 처리와 듀얼 포트라는 장점을 가지고 있으며 고가형 VGA에만 사용될 정도로 그 능력이 탁월합니다.
  
  이 램은 VRAM을 기반으로 만들어졌으며 데이터의 블록전송이 가능하다는 특징을 가지고 있으며 그에 따라 빠른 데이터 처리를 보여줍니다. 하지만 만들 수 있는 클럭의 한계가 일찍 드러나게 되어 고속의 작동을 요구하는 요즘에는 사용되고 있지 않고 있습니다. 

• SRAM Static RAM
  
  이외에 잘 알려지지 않은 것 중에 SRAM이라는 것이 있는데 이는 캐쉬 램으로서의 용도로 사용되는 것으로서 CPU 등에 사용되는 캐쉬가 바로 이 SRAM이라면 쉽게 이해가 갈 것입니다.
  
  이 램은 오로지 캐쉬로만 사용됩니다. 이유는 고속으로 작동이 가능하지만 만들기가 어렵고 단가가 비싸 널리 보급되기가 힘들기 때문입니다.