[Computer Architecture] RAM

3줄 요약
RAM은 데이터를 임시로 저장하는 휘발성 메모리
DRAM은 주 메모리, SRAM은 캐시에 사용됨
논리 주소와 물리 주소는 MMU에 의해 변환됨

💻 컴퓨터 구조 & 운영체제 시리즈

이 시리즈는 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 (강민철 저)

+ 인프런 강의를 기반으로 개인적으로 복습 및 정리한 기록입니다.

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💾 RAM

• 휘발성 저장 장치
  • RAM은 전원이 꺼지면 데이터가 사라지는 휘발성 메모리로, CPU가 빠르게 접근할 수 있는 작업 공간 역할
• 우리가 흔히 말하는 메모리
  • “이거 메모리 얼마짜리야?”
• 종류
  • DRAM
  • SRAM
  • SDRAM
  • DDR SDRAM

_{출처: 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 - 강민철 저}

🔸 DRAM (Dynamic RAM)

• 저장된 데이터가 동적으로 사라지는 RAM
• 데이터 유지를 위해 주기적인 재충전(재활성) 필요
• 주 메모리로 사용됨
  • 소비 전력 낮음
  • 저렴함
  • 집적도 높아 대용량 설계 용이

🔸 SRAM (Static RAM)

• 저장된 데이터가 사라지지 않는(정적인) RAM
• DRAM보다 빠름
• 캐시 메모리로 사용됨
  • 소비 전력 높음
  • 비쌈
  • 집적도 낮음
  • 소량, 고속이 필요한 영역에 사용

🔸 SDRAM (Synchronous DRAM, Single Data Rate SDRAM(SDR SDRAM))

• 클럭 신호에 동기화된 DRAM
• 기존 DRAM보다 효율적
• SDR(Single Data Rate) 방식

🔸 DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

• SDRAM의 발전된 형태
• 한 번의 클럭 사이클에서 두 번 데이터 전송

  일반 SDRAM은 클럭의 상승(edge)에서만 데이터를 전송하지만,
  DDR은 상승과 하강(edge) 모두에서 데이터를 전송하여 2배의 속도를 구현

• 대역폭을 넓혀 더 빠른 속도 제공
  • 대역폭은 데이터를 주고 받는 길의 너비
• DDR2, DDR3, DDR4 등 세대별 발전

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🧭 주소 공간 (Address Space)

_{출처: 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 - 강민철 저}

🔹 물리 주소 (Physical Address)

• 메모리 입장에서의 실제 주소
• 정보가 저장된 하드웨어 상의 위치

🔹 논리 주소 (Logical Address)

• CPU와 프로그램 입장에서의 주소
• 각 프로그램 입장에서 0번지부터 시작

🔸 주소 변환

• MMU (메모리 관리 장치, Memory Management Unit) 를 통해 논리 → 물리 주소로 변환
• 계산: 물리 주소 = 베이스 레지스터 값 + 논리 주소
  🧮 예시)
  논리 주소: 100
  베이스 레지스터: 15000
  → 물리 주소 = 15000 + 100 = 15100

🔸 레지스터 설명

• 베이스 레지스터: 프로그램의 가장 작은 물리 주소(프로그램의 첫 물리 주소)
• 논리 주소: 프로그램 기준 시작점으로부터의 거리(프로그램의 시작점으로부터 떨어진 거리)

🔒 메모리 보호

• 한계 레지스터 (Limit Register) 를 통해 다른 프로그램 침범 방지
• 베이스 레지스터가 실행 중인 프로그램의 가장 작은 물리 주소를 저장한다면,
• 한계 레지스터는 논리 주소의 최대 크기를 저장
• 범위 조건

  베이스 레지스터 값 ≤ 주소 < 베이스 레지스터 값 + 한계 레지스터 값
  

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✅ 마무리 정리

RAM은 CPU가 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있게 해주는 핵심 기억 장치
DRAM은 주 메모리, SRAM은 캐시에 사용
주소 공간과 MMU, 보호 메커니즘까지 이해하면 운영체제와의 연결성까지 보임

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📚 참고 자료

• 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 - 강민철 저
• 인프런 강의 - 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제 기반 강의

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