랜덤 액세스 메모리

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컴퓨터에서 랜덤 액세스 메모리(영어: random-access memory, rapid access memory, 임의 접근 기억 장치, 문화어: 자유기억기, 읽기쓰기기억기, 자유접근기억기^[1] 순화어: 막기억장치) 즉 램(RAM)은 임의의 영역에 접근하여 읽고 쓰기가 가능한 주기억 장치다. 반도체 회로로 구성되어 있으며 휘발성 메모리다. 흔히 RAM을 ‘읽고 쓸 수 있는 메모리’라는 뜻으로 알고 있는데, 이것은 오해다. RAM은 어느 위치에 저장된 데이터든지 접근(읽기 및 쓰기)하는 데 동일한 시간이 걸리는 메모리이기에 ‘랜덤(random, 무작위)’이라는 명칭이 주어진다. 반면 하드 디스크, 플로피 디스크 등의 자기 디스크나 자기 테이프는 저장된 위치에 따라 접근하는 데 걸리는 시간이 다르다.

초기의 컴퓨터는 주 메모리 기능에 전자계전기나 기계식 카운터^[2], 지연선을 사용하였다.

최초의 실용적인 형태의 랜덤 액세스 메모리는 1947년 윌리엄스 관에서 비롯된다. 음극선관의 단면에 전기적으로 채워진 점들로 데이터를 저장하였다. CRT의 전자빔이 어느 순서로든 관 위의 점들을 읽고 쓸 수 있었으므로 메모리는 임의 접근(랜덤 액세스)이 가능했다.

자기 코어 메모리가 1947년 발명되어 1970년대 중반까지 개발되었다. 널리 쓰이는 형태의 랜덤 액세스 메모리가 되었고, 자화된 링들의 배열에 의존한다. 링의 자화의 성질을 변경시켜 데이터를 링 하나 당 한 비트로 저장할 수 있었다.

자기 코어 메모리는 1970년대 초 시작된 집적 회로의 솔리드 스테이트 메모리로 대체되기까지 메모리 시스템의 표준 형태로 자리잡혔다. 1968년 로버트 H. 데나드가 동적 램(DRAM)을 발명하였다.

집적 고정 기억 장치(ROM) 회로가 개발되기 전, 영구적인 (읽기 전용의) 랜덤 액세스 메모리가 주소 디코더에 의해 구동되는 다이오드 매트릭스나 특별하게 감겨진 코어 로프 메모리 플레인을 이용하여 제조되었다.

휘발성 메모리: 전원 공급이 중단되면 기억된 내용이 지워진다.

• 디램(DRAM, Dynamic Random Access Memory) 데이터를 유지하기 위해 일정 시간마다 재생(refresh)해 주어야 하는 램.
• 에스램(SRAM, Static Random Access Memory) 전원이 공급되는 동안 데이터가 유지되는 램. 일정 시간마다 재생해 주지 않아도 된다.

비휘발성 메모리: 전원 공급이 끊어져도 기억된 내용은 지워지지 않는다.

• 플래시 메모리(Flash Memory) 값이 싸고 집적도가 높지만 느리다.
• 에프램(FRAM, Ferroelectric Random Access Memory) 디램과 비슷하지만 데이터를 유지하기 때문에 재생해 주지 않아도 된다.
• 피램(PRAM, Phase-change Random Access Memory) 상변태를 하는 물질을 이용하여 저항차이로 데이터를 저장한다. 디램에 비하여 전력소모가 매우 작은 장점이 있다.

차세대 비휘발성 메모리

• 저항변화 메모리(ReRAM, Resistive Random Access Memory) 전압을 가해줬을 때 절연체층의 필라멘트 형성으로 인한 저항변화로 데이터를 저장한다.
• 자기저항 메모리(MRAM, Magnetoresistive Random Access Memory) 전압을 가해줬을 때 스핀의 방향에 따른 자기 저항 효과로 데이터를 저장한다.
• 유기저항 메모리(PoRAM, Polymer Random Access Memory) 전도성 저항 유기소재를 이용하여 데이터를 저장한다. 집적도가 높고 빠른 동작속도를 가지지만 수분에 약하다.
• 나노플로팅게이트메모리(NFGM, Nano Floating Gate Memory) 기존 플래시 메모리의 플로팅 게이트를 나노 크기의 dot으로 바꾼 메모리로, 플로팅 게이트에 저장되는 전자에 따른 정전용량의 변화로 데이터를 저장한다.

축전기에 전기를 흘려 주면 충전되며, 방전되는 시간이 느리다. 따라서 주기적으로 충전되어 있는 상태(리프레싱)를 유지해 주면 기억이 저장된다.

디램은 작은 축전기에 전하를 충전시키거나 방전시켜 디지털(1/0) 신호를 기억하는 반도체소자이다. 축전기에 전하가 충전된 상태를 '1'이라고 하며, 방전된 상태를 '0'이라고 한다. 그런데 충전된 전하는 시간이 지남에 따라 여러 경로를 통해 소실된다. 그러므로, 디램 소자는 기억된 데이터를 유지하기 위해 주기적으로 전하를 재충전시켜야 한다. 이를 메모리 리프레시(memory refresh)라고 한다.

최근 PC에 사용되는 메모리 램은 DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM같은 DDR SDRAM계열이다. 일반적으로 램은 메모리 저장 방식뿐만 아니라 같은 방식일지라도 클럭수의 속도가 다르면 함께 사용할 수 없거나 불안정할 수 있으나 최근 마더보드의 지원 성능에 따라 상호호환이 가능한 경우도 있을 수 있거나 2개 이상을 함께 사용해야 하는 경우도 있다. 그러나 여전히 마더보드 차원에서 지원하는 클럭수를 초과해서는 사용할 수 없다.

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