컴퓨터의 핵심 부품 - 메모리(RAM)

메모리(RAM - Random Access Memory)

RAM은 컴퓨터의 주 메모리로, 현재 실행 중인 프로그램과 프로세스에 대한 데이터를 일시적으로 저장하는 데 사용된다.

메모리(RAM) 주요 특징

• 휘발성 메모리: RAM은 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 저장된 데이터가 사라진다.
• 빠른 데이터 접근: 매우 빠른 데이터 접근 속도를 제공한다.
• 임의 접근: 메모리의 어떤 위치에도 직접 접근할 수 있으며, 이는 순차적 접근이 필요한 다른 저장 매체와 대비된다.
• 동적 및 정적 RAM: RAM은 두 가지 유형으로 나뉘며, 차이점은 아래와 같다.
  • DRAM(Dynamic Random Access Memory)
    • 대용량 데이터를 저장할 수 있으며, 비용 효율적이고 주 메모리로 널리 사용된다.
    • 일반적으로 SRAM보다 속도가 느리다.
    • 각 데이터 비트를 집적 회로 내의 별도 커패시터에 저장한다. 커패시터는 시간이 지남에 따라 전하를 잃는 경향이 있으므로 데이터를 주기적으로(초당 수백 번) 새로 고쳐야 한다. 이 새로 고침 요구 사항 때문에 “동적”이라고 한다.
  • SRAM(Static Random Access Memory)
    • 비용이 많이 들고 용량이 작다.
    • DRAM에 비해 빠른 접근 속도를 가진다.

메모리(RAM)의 기본 구조

• 셀(Cell): RAM의 기본 단위는 셀이며, 각 셀은 1비트의 데이터를 저장한다. 셀은 전하를 저장하는 커패시터와 그 상태를 읽거나 변경하는 트랜지스터로 구성된다.
• 주소(Address): 각 메모리 셀은 고유한 주소를 가지고 있어서 CPU가 필요한 데이터를 정확히 찾아서 읽거나 쓸 수 있다. 이 주소 시스템 덕분에 RAM은 ‘랜덤 액세스’ 메모리라고 불린다.
• 메모리 버스(Memory Bus): 메모리 셀과 CPU 사이의 데이터 전송을 담당하는 경로이다.

CPU가 메모리로부터 데이터를 가져오는 과정 ❗️

1. 명령어 실행: CPU는 메모리로부터 데이터를 읽어야 한다는 명령어를 실행한다.
2. 주소 계산: CPU는 데이터를 가져올 메모리 주소를 결정한다. 이 주소는 명령어에 직접 포함되어 있거나, CPU의 레지스터나 특정 연산을 통해 계산될 수 있다.
3. 메모리 요청: CPU는 메모리 컨트롤러(메모리에서 오고가는 자료를 관리)에 해당 주소의 데이터를 요청한다. 이 과정에서 메모리 주소 버스를 통해 메모리 주소가 전송된다.
4. 메모리 액세스: 메모리 컨트롤러는 받은 주소를 기반으로 RAM에 액세스하여 요청된 데이터를 찾는다.
5. 데이터 전송: 메모리에서 데이터를 읽은 후, 메모리 컨트롤러는 그 데이터를 데이터 버스를 통해 CPU로 전송한다.
6. CPU 처리: CPU는 전송받은 데이터를 레지스터에 저장하고, 이후의 연산이나 처리를 위해 사용한다.

메모리 버스와 데이터 버스에 차이점

• 기능: 메모리 버스는 메모리 위치와 컨트롤 신호를 전달하는 반면, 데이터 버스는 실제 데이터를 전송한다.
• 역할: 메모리 버스는 CPU가 메모리의 어느 부분에 접근할 것인지 결정하고, 데이터 버스는 데이터의 이동을 담당한다.