[컴퓨터 길잡이] PC대탐험 (20);메모리 (8)-롬의 발전방향

그동안 반도체 메모리가 PC에서 어떻게 활용되는가를 살펴보았다.

S램은 캐시메모리, D램은 메인메모리 ROM은 롬바이오스, 플래시메모리는 HDD 를 대체할 수 있는 반도체 메모리로 요약되는 것.

물론 이들 반도체 메모리 활용은 반드시 이같은 등식으로 적용되는 것만은아니다. 때때로 D램이 캐시메모리로 활용되기도 하며 메인메모리로 S램을 사용할 수도 있기 때문이다.

고집적도와 고밀도의 회로설계로 PC의 주기판에 장착되어 활용되고 있는 반도체 메모리는 그 특성에 따라 CPU와 데이터를 주고받는 순서라든가 속도가 정해져 있다.

HDD, FDD등 보조기억장치는 이들 반도체 메모리의 하위개념으로 순서나 속도 면에서 상당히 떨어지고 있다.

PC에서 활용되고 있는 반도체메모리를 보다 쉽게 이해하기 위해 CPU와 반도체 메모리의 데이터접근 순서와 배치도를 살펴보면 좋을 듯싶다.

자기테이프 자기디스크등 보조기억장치까지 포함되는 메모리의 순서및 배치 도를 "메모리 구조계층"이라 칭한다.

구조계층은 메모리학습에 앞서 파악해야할 기초 지식이지만 메모리용어에 대한 생소함때문에 어느정도 용어가 친숙해질 반도체메모리의 마감분야에서 다루게 된 것이다.

메모리는 보통 용량과 속도 가격등으로 분류되는데 이 세가지 요소는 서로깊은 연관성을 지니고 있다.

속도가 빠르면 가격은 비싸고 용량이 크면 단가는 싸다. 물론 용량이 크면 반응 속도는 느리다.

그림1은 메모리의 특성인 가격 속도 용량별로 구분되는 메모리의 구조적 계층을 보여주는 도식도이다.

물론 CPU와의 데이터접근순서와도 일치하며 CPU와의 물리적인 거리를 표시하기도 한 것이다.

위로 올라갈수록 CPU와의 거리가 가까우며 CPU와의 접근 횟수도 많아진다.

반대로아래로 갈수록 전송되는 데이터의 단위는 커진다. 그림1의 도식도에각각의 반도체메모리와 보조기억장치를 적용하는 한편 이해도를 높이기 위해 역사선생님의 수업시간과 비교해 설명하기로 한다.

CPU레지스터는 선생님의 두뇌, 캐시메모리는 수업용 차트, 메인메모리는 교과서 보조기억장치는 고증사료로 비유된다.

역사를 전공한 선생님은 매일 수업을 하게 된다. 이는 컴퓨터의 CPU가 작업 을 하는 것과 마찬가지.

선생님이 강의할 때나 CPU가 작업을 할 때 모든내용을 스스로 기억하거나 저장해 둘 필요가 없다. 필요할 때 별도의 참고자료나 저장매체를 활용하면 되기 때문이다.

물론 CPU성능이 눈부시게 향상되어 별도의 메모리가 필요치 않거나 선생님의 기억력이 슈퍼컴퓨터를 능가한다면 상황은 달라지겠지만….

CPU는 작업순간에 메인메모리를 통해 수시로 자료를 입력받고 선생님은 강의순간에 수시로 교과서를 보게 된다.

그런데 메인메모리를 통해 CPU로 들어온 데이터와 교과서를 통해 선샘님 두뇌에 들어온 내용은 별도의 저장매체나 자료를 떠난 상태. 즉 CPU의 데이터 처리와 강의진행 바로 전까지의 짧은 순간에 두뇌와 CPU내에서는 메모리의 기능이 필요한 것이다.

작업을 명하고 행하는 CPU내에서 CPU레지스터와 내부캐시가 이같은 내부메모 리 역할을 하게 된다. 물론 선생님의 두뇌는 이미 추리와 사고를 담당하는 뇌와 기억을 담당하는 뇌(메모리에 해당)로 기능이 이원화되어 있어 별 문제 가 없다.

캐시메모리는 어떤가? 선생님이 강의도중에 참고하는 차트정도로 보면 이해가 쉽다. 역사수업을 진행하다 보면 가장 많이 이용하는 자료가 있게 마련이다.

실례로 미술이나 음악 또는 사상의 시대적 조류의 변천을 학습할 때 시대별 특성을 나무줄기 형식으로 적는 경우가 많다.

선생님은 매일 이같은 내용을 칠판에 적는 불편을 없애기 위해 많이 사용하는 강의내용을 별도의 차트로 준비한다.

CPU에서도 주요 내용을 메인메모리(교과서)에서 입력받고 있는데 자주 사용되는 데이터는 CPU바로옆에 별도의 소형메모리를 두어 데이터 처리속도를 향상시키고 있다.

물론 처리속도가 메인메모리보다 빠른 반면 용량이 작은 이 소형메모리로는주로 S램이 사용되는데 이를 캐시메모리라 한다.

선생님이 강의하는 모든 내용은 교과서에서 나오듯 CPU의 모든 행동을 그대로 담고 있는 곳이 메인메모리이다. 메인메모리에는 D램이 사용되고 있다.

앞에서 살펴보았듯 CPU내부의 레지스터, S램의 캐시메모리, D램의 메인메모 리등이 내부메모리라 불린다.

이들 메모리는 PC의 주기판위에 반도체로 장착되어 서로 밀접한 관계를 지니고 있기 때문이다.

자기디스크 광디스크 자기테이프로 분류되는 메모리에는 5, 6, 7계층이 있다. 흔히 보조기억장치로 분류되는 이들 메모리 계층은 선생님의 수업시간에 활용될 수 있는 모든 자료나 문헌으로 비교하면 된다.

교과서 내용이나 차트내용도 본래의 역사고증자료를 발판으로 삼듯 모든 데이터의 원류는 보조기억장치에 저장되어 있다.

메모리에 저장된 데이터의 흐름을 파악해보자.

우선 어떤작업을 행하겠다는 명령어가 하달되면 이에 필요한 모든 데이터를 보조기억장치에서 D램으로 구성된 메인메모리로 옮기게 된다.

메인메모리는 사용빈도가 높은 일부데이터를 역시 같은 D램으로 구성된 디스 크캐시에서 직접 전달받기도 한다.

본격적인 CPU의 작업장소와 작업내용을 담은 메인메모리는 CPU에 필요한 내용을 전달한다.

이때 S램으로 구성된 캐시메모리가 일부 메인메모리의 내용을 중간에 가로채 보관하고 있다가 직접 CPU에 전달하기도 한다.

CPU내부에서는 레지스터라는 기억장치가 존재해 CPU가 처리한 데이터를 외부로 전달하기에 앞서 보관하거나 외부에서 전달된 새로운 명령어 데이터를 임시 보관하기도 한다.

최근에는 메모리계층에도 변화가 오고 있는데 486 PC이상의 컴퓨터에서는 CPU의 레지스터와 캐시메모리가 합쳐진 형태로 제작되기도 하는것.

앞으로는 반도체 메모리의 기술발전으로 메모리계층이 점차 축소되어 궁극적 으로는 CPU가 모든 메모리기능과 데이터처리를 해내는 단일계층화할 지도 모른다. 신영복 기자