주기억장치와 보조기억장치

기억장치의 분류

컴퓨터의 기억장치는 크게 두 가지로 나뉜다.

구분	역할	예시
주기억장치	CPU가 직접 접근하는 작업 공간	RAM, ROM
보조기억장치	데이터를 영구 저장하는 공간	HDD, SSD, USB

주기억장치는 속도가 빠르지만 용량이 작고, 보조기억장치는 느리지만 대용량 저장이 가능하다. CPU는 보조기억장치에 직접 접근하지 못하고, 데이터를 주기억장치로 올려서 처리한다.

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RAM (Random Access Memory)

임의 접근 메모리. 어느 주소든 동일한 속도로 접근할 수 있다는 뜻에서 Random Access라는 이름이 붙었다.

핵심 특징은 두 가지다.

• 임의 접근(Random Access): 저장 위치에 상관없이 접근 속도가 일정하다.
• 휘발성(Volatile): 전원이 끊기면 데이터가 사라진다.

RAM은 내부 동작 방식에 따라 SRAM과 DRAM으로 나뉜다.

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SRAM (Static RAM)

정적 램. 플립플롭(Flip-Flop) 회로로 데이터를 유지하기 때문에, 전원이 공급되는 동안 리프레시 없이 데이터를 그대로 보존한다.

• 속도가 매우 빠르고 안정적이다.
• 하지만 회로 구조가 복잡해 단가가 높고 집적도가 낮다.
• 대용량으로 만들기 어렵기 때문에 소용량 고속 메모리에 사용된다.

주요 사용처

용도설명

Cache (캐시 메모리)	CPU와 DRAM 사이의 속도 차이를 줄이기 위한 버퍼 역할. L1, L2, L3 캐시가 모두 SRAM이다.
Buffer (버퍼)	장치 간 속도 차이를 완충하는 임시 저장소

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DRAM (Dynamic RAM)

동적 램. 캐패시터(Capacitor)에 전하를 충전하는 방식으로 데이터를 저장한다. 캐패시터는 시간이 지나면 전하가 방전되기 때문에 주기적으로 리프레시(Refresh) 가 필요하다.

• SRAM보다 느리지만 집적도가 높고 단가가 낮다.
• 대용량 구현이 가능해 우리가 흔히 말하는 "메인 메모리(주기억장치)" 가 바로 DRAM이다.

DRAM은 기술 발전에 따라 여러 규격으로 나뉜다.

규격	Full Name	특징
RDRAM	Rambus DRAM	Rambus사가 개발한 고속 DRAM. 버스 폭이 좁은 대신 클럭이 매우 높다. 현재는 거의 사용되지 않는다.
SDRAM	Synchronous DRAM	CPU 버스 클럭과 동기화되어 동작하는 DRAM. 이전 비동기 방식 대비 안정성과 속도가 향상됐다.
DDR SDRAM	Double Data Rate SDRAM	클럭의 상승 엣지(Rising Edge)와 하강 엣지(Falling Edge) 양쪽에서 데이터를 전송한다. 같은 클럭에서 SDRAM의 2배 대역폭을 낸다. 현재 DDR4, DDR5가 주류다.

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ROM (Read-Only Memory)

읽기 전용 메모리. 이름 그대로 데이터를 읽는 것만 가능하고, 일반적인 방법으로는 쓰기가 불가능하다.

핵심 특징은 두 가지다.

• 읽기 전용(Read-Only): 데이터 변경이 불가능하거나 매우 제한적이다.
• 비휘발성(Non-Volatile): 전원이 꺼져도 데이터가 유지된다.

펌웨어, BIOS처럼 시스템이 부팅될 때 반드시 필요한 코드를 저장하는 데 사용된다.

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ROM도 기술 발전에 따라 여러 종류로 나뉜다.

규격	Full Name	설명
MROM	Mask ROM	제조 과정에서 데이터가 영구 기록된다. 생산 후 변경 불가.
PROM	Programmable ROM	공장 출하 후 사용자가 딱 한 번 데이터를 기록할 수 있다. 이후 변경 불가.
EPROM	Erasable Programmable ROM	자외선(UV) 을 쪼여 데이터를 지우고 재기록할 수 있다. 창문이 있는 IC 칩 모양이 특징이다.
EEPROM	Electrically Erasable Programmable ROM	전기 신호로 데이터를 지우고 쓸 수 있다. 바이트 단위 접근이 가능하다.
Flash Memory	—	EEPROM의 발전형. 블록 단위로 삭제·기록한다. SSD, USB, SD카드의 핵심 소자다.
NVRAM	Non-Volatile RAM	RAM처럼 읽기·쓰기가 자유롭지만 비휘발성이다. Cisco 라우터에서 startup-config를 저장하는 데 사용된다.