RAM에 대하여 설명해보세요.

컴퓨터의 핵심 부품 중, CPU(중앙처리장치)는 연산 작업, 보조기억장치는 각종 데이터를 보관하는 작업을 수행한다. 보조기억장치로는 하드디스크, CD, DVD, 플로피디스크 등 다양한 종류가 존재하지만 지금의 컴퓨터에서는 대개 하드디스크 또는 SSD를 의미하는 경우가 많다. 따라서 컴퓨터에서 처리되는 대부분의 작업은 보조기억장치에 있는 데이터를 토대로 CPU가 이를 연산 처리하여 출력장치(모니터 등)로 그 결과를 표시하는 방식으로 이루어진다.

CPU와 보조기억장치 사이에 또 하나의 데이터 기억장치가 필요하다. CPU보다는 느릴지 몰라도 하드디스크보다는 훨씬 빠른, 그래서 양쪽 장치의 속도 차이로 인한 병목 현상을 줄여줄 수 있는 메모리 반도체, 그것이 우리가 흔히 말하는 램(RAM: Random Access Memory)이다.

램은 데이터를 자유롭게 쓰거나 지울 수 있지만, 전원이 꺼지면 내용이 모두 지워지는 '휘발성 메모리'이기 때문에 하드디스크처럼 (반)영구적으로 데이터를 보관할 수는 없다. 하지만 CPU의 데이터 처리 속도와 보조를 맞출 수 있을 만큼 빠르다.

일반적인 컴퓨터 작업의 과정을 살펴보면, 램은 보조기억장치로부터 일정량의 데이터를 복사해 임시 저장한 후, 이를 필요 시마다 CPU에 빠르게 전달하는 역할을 한다. 이후부터는 속도가 느린 보조기억장치는 배제하고 빠른 CPU와 램끼리만 데이터를 교환하므로 전반적인 작업을 고속으로 처리할 수 있다. 이에 따라 램은 주기억장치, 하드디스크는 보조기억장치로 분류된다.

프로그램을 처음 실행할 때의 '로딩' 과정이 바로 보조기억장치에서 데이터를 읽어 램으로 전송하는 과정을 의미한다. 램의 용량이 적거나 속도가 느리면 프로그램을 실행시키는 데 걸리는 로딩 시간이 길어지거나, 경우에 따라서는 아예 실행되지 않을 수도 있다.

DDR(Double Data Rate)은 한 번의 클록 사이클에서 두 번 데이터를 전송하는 DRAM 기술이다. “클록”은 디지털 시스템에서 규칙적으로 반복되는 신호로, 메모리가 언제 데이터를 주고받을지를 알려주는 신호로 이 신호가 위로 올라가는 순간을 ‘상승 에지’, 아래로 내려가는 순간을 ‘하강 에지’라고 한다. 예전 메모리는 에지 중 한 번만 데이터를 보냈지만, DDR은 상승 에지와 하강 에지 모두를 활용하여 데이터를 두 번 전달한다.

DDR 메모리는 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 이루어진 DRAM 셀에 데이터를 저장하고, 메모리 컨트롤러가 클록 신호에 맞춰 읽기·쓰기를 수행한다. 이런 ‘두 번 전송’ 방식 덕분에 DDR은 현대 시스템에서 높은 대역폭을 제공하는 핵심 메모리 기술로 사용된다.

DDR-SDRAM 기술도 점차 발전을 거듭했다. DDR4-SDRAM(이하 DDR4)은 2014년부터 출시되기 시작하여 PC·서버 시장의 표준으로 자리잡았다. 이후 DDR5-SDRAM(이하 DDR5)이 2021년 인텔 12세대 플랫폼(Alder Lake)과 함께 상용화되었으며, 2024년 이후 출시되는 신규 플랫폼에서 DDR4를 빠르게 대체하고 있다. DDR5는 DDR4 대비 2배 이상의 대역폭을 제공하며, 기본 전압이 1.1V로 낮아져 소비전력도 절감된다. 또한 DDR5부터는 온다이 ECC(On-Die ECC)가 내장되어 단일 비트 오류를 자체 수정할 수 있게 되었다. 다만 DDR4와 DDR5는 물리적 슬롯 형태가 달라 서로 호환되지 않으므로, 업그레이드 시 메인보드의 지원 여부를 반드시 확인해야 한다.