[오늘 CS] 컴퓨터 구조 - 메모리(RAM)

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1. 메모리(RAM. Random Access Memory)

• 특징
  
  • 전원을 끄면 저장된 명령어와 데이터가 모두 날아감. 휘발성 저장 장치
  • CPU는 실행하고 싶은 프로그램이 보조기억장치에 있다면, RAM(실행할 대상이 저장되는 저장장치)으로 복사해 저장한 뒤 실행함
• 용량과 성능
  • RAM 용량이 작다면 보조기억장치에서 실행할 프로그램을 가져오는 일이 빈번해 실행 시간이 길어질 것
  • 하지만 RAM 용량이 충분하다면, 미리 RAM에 저장할 수 있고, 시간 절약이 가능
• 종류
  • DRAM(Dynamic RAM)
    • 저장된 데이터가 점차 사라지는 RAM으로, 시간이 지나면 데이터가 소멸됨
    • 데이터의 소멸을 막기 위해 일정 주기로 데이터를 재활성화(다시 저장)해야함
    • 장점 - 소비전력이 비교적 낮고, 저렵하고, 집적도(더 작고 빽빽하게 만들 수 있는 정도)가 높아 대용량 설계가 용이함
  • SRAM(Static RAM)
    • 시간이 지나도 저장된 데이터가 변하지 않는 RAM. 전원이 꺼지지 않는 한, 데이터가 소멸되지 않음
    • 주기적으로 데이터를 재활성화할 필요가 없으므로, DRAM보다 속도가 빠름
    • 이런 장점에도 불구하고, 메모리로 사용되는 RAM은 DRAM. WHY?
      • SRAM은 DRAM보다 집적도가 낮고, 소비 전력도 크며, 가격도 더 비쌈
      • 따라서 '대용량으로 만들어질 필요는 없지만, 속도가 빨라야 하는 저장 장치'인 캐시 메모리에서 사용됨
  • SDRAM(Synchronous Dynamic RAM)
    
    • 이름만 보면, SRAM+DRAM으로 오해하기 쉽지만 SRAM과 전혀 관계가 없음
    • 클럭 신호에 맞춰 CPU와 정보를 주고받을 수 있는 발전된 형태의 DRAM
  • DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)
    • CPU와 한 클럭에 한 번씩 데이터를 주고 받을 수 있는 SDRAM에 비해 DDR SDRAM은 두 배의 대역폭으로 한 클럭당 두 번씩 데이터를 주고받을 수 있음. 이런 의미에서 한 클럭에 한 번씩 데이터를 주고받을 수 있는 SDRAM을 SDR SDRAM이라고 부르기도 함
    • 최근 흔히 사용하는 메모리는 DDR4 SDRAM으로, SDR SDRAM보다 16배 넓은 대역폭을 가짐

 

 

 

2. 메모리의 주소 공간

• 메모리에 저장된 정보의 위치는 주소로 나타낼 수 있는데, 이 주소에는 물리 주소와 논리 주소가 있음
  
  • 물리 주소
    • 메모리가 사용함
    • 실제 저장된 하드웨어상의 주소
  • 논리 주소
    • CPU와 실행 중인 프로그램이 사용함
    • 실행 중인 프로그램 각각에 부여된 0번지부터 시작되는 주소
• 메모리 관리 장치(MMU, Memory Management Unit)
  • CPU가 이해하는 주소가 논리 주소라 해도, 메모리와 상호작용하려면 논리 주소를 물리 주소를 바꿔줘야함. 따라서 MMU 등쟝
  • CPU가 발생시킨 논리 주소에 베이스 레지스터 값을 더해 논리 주소를 물리 주소로 변환함

 

 

 

3. 메모리 보호 기법

• 한계 레지스터
  • 다른 프로그램의 영역을 침범할 수 있는 명령어는 위험함
  • 논리 주소 범위를 벗어나는 명령어 실행을 방지하고 실행 중인 프로그램이 다른 프로그램에 영향을 받지 않도록 보호할 방법

 

 

 

 

 

 

[출처] 혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제