1강: 램의 기본 구조 및 종류 - DRAM vs. SRAM

1강: 램의 기본 구조 및 종류 - DRAM vs. SRAM

"RAM (Random Access Memory)"은 컴퓨터 시스템의 중요한 요소로, 데이터의 읽기와 쓰기가 자유롭게 이루어지는 메모리입니다. RAM은 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 저장된 데이터가 사라지는 특징이 있습니다. 오늘은 RAM의 구조와 종류에 대해 알아보고, 특히 DRAM과 SRAM의 차이점과 각각의 역할에 대해 깊이 다루겠습니다.

---

RAM의 기본 역할

RAM은 컴퓨터 시스템에서 임시 데이터 저장소로 사용됩니다. 컴퓨터가 프로그램을 실행할 때, 모든 데이터를 하드 디스크나 SSD 같은 저장 장치에서 직접 읽어들이기엔 속도가 너무 느립니다. 그래서 RAM이 CPU와 저장 장치 간의 중간다리 역할을 하며, 자주 사용되거나 실행 중인 데이터와 프로그램을 일시적으로 저장합니다.

RAM에 저장된 데이터는 CPU가 빠르게 접근할 수 있어, 작업의 처리 속도를 크게 향상시킵니다. 예를 들어, 문서 편집 프로그램을 실행하면 해당 프로그램의 주요 데이터를 RAM에 저장하고, 작업을 하면서 파일을 수정하거나 업데이트할 때마다 CPU가 빠르게 이 데이터를 처리할 수 있습니다.

---

RAM의 기본 구조

RAM의 구조는 기본적으로 메모리 셀로 이루어져 있습니다. 메모리 셀은 데이터를 저장하는 작은 회로로, 비트(0 또는 1)를 저장합니다. 이 메모리 셀들이 배열된 형태가 메모리 모듈이며, 우리가 사용하는 DDR4나 DDR5 같은 메모리 모듈도 이러한 기본 구조로 구성되어 있습니다.

메모리 셀은 매우 작은 전기 신호를 사용하여 데이터를 저장하거나 읽어냅니다. 메모리의 속도와 성능은 이 신호가 얼마나 빠르게 처리될 수 있는지에 따라 결정되며, 이에 따라 SRAM과 DRAM이 나뉘게 됩니다.

---

DRAM (Dynamic Random Access Memory)

DRAM은 가장 널리 사용되는 메모리 형태로, 컴퓨터, 스마트폰, 서버 등에서 사용됩니다. DRAM의 "동적(Dynamic)"이라는 명칭은, 데이터를 저장하는 방식에서 유래되었습니다. DRAM은 각 메모리 셀이 커패시터로 구성되어 있으며, 이 커패시터는 전하를 저장해 0 또는 1의 값을 나타냅니다. 그러나 시간이 지나면 이 전하가 점차 사라지므로, "주기적으로 데이터를 새로고침(refresh)"해야 합니다. 이로 인해 ‘동적’ 메모리라고 불립니다.

DRAM의 장점:

1. 높은 밀도: DRAM은 매우 작은 셀 크기를 가지고 있어, 같은 면적에서 많은 데이터를 저장할 수 있습니다. 따라서 대용량 메모리를 구현할 수 있습니다.
2. 저렴한 가격: 제조 공정이 비교적 단순하기 때문에, 대량 생산이 용이하고 가격이 저렴합니다.

DRAM의 단점:

1. 느린 속도: 커패시터의 재충전(Refresh) 과정 때문에 메모리 읽기/쓰기가 느려질 수 있습니다.
2. 전력 소모: 데이터 새로고침 과정에서 추가적인 전력 소모가 발생합니다.

DRAM은 주로 대용량이 필요하지만 속도보다는 가격이 중요한 일반 컴퓨터 시스템에 사용됩니다. DDR4, DDR5 메모리는 모두 DRAM 기술을 기반으로 합니다.

---

SRAM (Static Random Access Memory)

SRAM은 DRAM과 달리 "정적(Static)"입니다. 이는 SRAM이 데이터를 저장하는 동안 재충전이 필요 없다는 의미입니다. SRAM의 각 메모리 셀은 **플립플롭(flip-flop)**이라는 회로로 이루어져 있어, 데이터를 유지하기 위해 지속적인 전류가 필요하지 않습니다.

SRAM의 장점:

1. 빠른 속도: SRAM은 새로고침이 필요 없기 때문에 매우 빠르게 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다.
2. 안정성: 재충전 과정이 없기 때문에, 데이터를 매우 안정적으로 유지합니다.

SRAM의 단점:

1. 낮은 밀도: 플립플롭 회로는 DRAM의 커패시터보다 훨씬 크기 때문에, 같은 면적에서 훨씬 적은 데이터를 저장할 수 있습니다.
2. 높은 가격: 복잡한 구조로 인해 제조 비용이 비싸고, 따라서 용량 당 가격도 높습니다.

SRAM은 주로 캐시 메모리와 같이 소량이지만 매우 빠른 속도가 필요한 곳에서 사용됩니다. 예를 들어, CPU 내부의 L1, L2 캐시는 모두 SRAM 기반입니다.

---

DRAM과 SRAM의 차이점 정리

특징	DRAM	SRAM
데이터 저장 방식	커패시터를 이용한 동적 저장	플립플롭 회로를 이용한 정적 저장
데이터 새로고침	필요	불필요
속도	느림	빠름
밀도	높음	낮음
가격	저렴	비쌈
사용처	주 메모리 (RAM 모듈)	CPU 캐시, 일부 임베디드 시스템

---

마치며,

DRAM과 SRAM은 각각의 특성과 장점이 있기 때문에, 특정 상황에 맞게 사용됩니다. DRAM은 가격 대비 용량이 크고, 주로 일반적인 시스템 메모리로 사용되는 반면, SRAM은 빠른 속도가 요구되는 캐시와 같은 곳에서 사용됩니다. 결국, 두 메모리는 시스템의 성능을 극대화하는 데 서로 상호보완적인 역할을 합니다.

방금 다룬 기본 개념을 바탕으로,

다음 강의에서는 DDR 메모리의 발전과 각각의 세대가 어떻게 성능을 향상시켰는지에 대해 자세히 알아보겠습니다.