RAM과 ROM의 차이

메모리(Memory)는 데이터를 기록하거나 읽기 위한 저장 공간으로 크게 램(RAM)과 롬(ROM)으로 분류할 수 있습니다. 이번 시간에는 램(RAM)과 롬(ROM)에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

램(RAM : Random Access Memory)

전원이 끊어지면 기억된 데이터들이 소멸되기 때문에 휘발성 메모리(Volatile Memory)라고도 부릅니다. 일반적으로 주기억장치 또는 메모리라고 부르는게 램이라고 보시면됩니다. 자유롭게 읽고 쓸 수 있는 기억장치로 RWM(Read Write Memory)라고도 부른다고 하네요. 데이터를 읽는 속도와 기록하는 속도가 같으며 주기억장치, 응용 프로그램 로딩, 데이터 일시 저장 등과 같은 곳에 사용됩니다.

램(RAM)은 크게 5가지로 분류되며 하나씩 살펴보겠습니다.

1. SRAM(Static RAM)

정적램이라하여 DRAM에 비해 용량은 적으나 5배정도 속도가 빠르고 가격이 비쌉니다. 전원이 공급되는 동안만 내용을 기억하고 있으며 Flip-Flop 방식의 메모리 셀을 가지고 있습니다. 따라서 DRAM처럼 Refresh를 계속 해줄 필요가 없으며 전원이 공급되는 한 기록된 데이터가 지워지지 않습니다.

각 인버터는 2개의 Transistor를 가지므로 SRAM은 기본적으로 6T SRAM Cell이 되고 작동에는 3가지(¹hold, ²write, ³read)가 있습니다. 자세한 동작 원리가 궁금하신 분들은 추가 검색으로 참고 부탁드리며 간략하게 표현하면 Word Line이 0일 경우 hold, 1일 경우 write or read 동작을 수행하게 됩니다.

2. DRAM(Dynamic RAM)

동적램이라고하여 IC 직접도가 SRAM에 비해 높기 때문에 용량은 크고 속도는 느리지만 비교적 가격이 저렴한 편입니다. DRAM의 1셀당 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 이루어져있으며 아래의 구조처럼 이루어져 있습니다.

트랜지스터 위에 커패시터가 수직 형태로 세워져있고 전하르 저장하여 전자의 유무에 따라 데이터를 저장합니다. NAND Flash처럼 셀을 수직으로 세워서 직접도를 높일 수 없기 때문에 미세선폭을 사용하고 많은 메모리 공정 및 작동 이슈가 생깁니다. 커패시터에 누설 전류가 발생하면 데이터 유실이 일어날 수 있기 때문에 이를 해결하기 위해서 커패시턴스(Capacitance)를 높이려는 시도를 하고 있습니다. ( 공식 : C=EA/d )

DRAM은 시간이 지나면 커패시터 내의 전하가 빠져나가 데이터가 지워지게 되므로 빠져나간 전하를 다시채워서 기억하는 과정(Refresh)이 필요합니다.

3. PSRAM(Pseudo SRAM)

Pseudo라는 이름에서 볼 수 있듯이 '유사 SRAM'이라고 생각하시면 되겠습니다. 보통 SRAM은 전원 공급이 유지되는 동안 데이터가 바뀌기 전까지 동일한 데이터를 유지하는 특성을 가지고 있어 안정적이지만 셀 구조가 복잡하기에 대용량 제품을 만들지 못합니다. 반면 DRAM의 경우 메모리셀 구조가 단순하여 생산 단가가 저렴하지만 일정 시간마다 Refresh 작업을 해야지만되는 특성이 있기에 잡음이 발생하는 단점이 있습니다.

PSRAM은 두 램의 장점을 합한 제품으로 DRAM의 단순한 회로 내부에 전하 충전 회로를 내장한 RAM입니다. 겉으로는 SRAM 같은 동작을 하지만 내부에 재기록 동작을 위한 전하 충전 회로가 있다고 보시면 되겠습니다.

4. SDRAM(Synchronouos DRAM)

DRAM의 발전된 형태로 100MHz 이상의 버스 속도를 유지하는 기능을 개발하여 내장한 DRAM입니다. 보통 DRAM 과는 달리 제어 장치 입력을 시스템 클록 속도(보통은 CPU의 속도)와 동시에 일어나도록 하는 동기식 DRAM이다.

5. DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)

Double Data Rate라는 말처럼 클럭 주파수를 변경하지 않고도 SDRAM보다 2배 빠른 RAM을 말합니다. 즉, 100MHz로 작동하는 DDR SDRAM은 200MHz로 작동하는 SDRAM과 같다는 말인데, 이것이 가능한 이유는 클럭의 Rising Edge와 Falling Edge 모두 동작시켜 같은 시간내에 2배의 데이터를 보내도록 하기 때문입니다.

롬(ROM : Read-Only Memory)

고정 기억 장치라고도 부르며 전원이 끊어져도 기록된 데이터들이 소멸되지 않기 때문에 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory)라고도 부릅니다. 데이터를 반영구적으로 저장하고 이를 지속적으로 사용하기 때문에 바이오스(BIOS)나 운영 체제(OS)또는 펌웨어의 저장에 쓰였으나 최근에는 일부분이 읽고 쓰기가 가능한 플래시 메모리 등으로 일부 대체 되었습니다.

롬(ROM) 역시 여러 종류가 있는데 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

1. MASK ROM

가장 기본적인 ROM으로 제조사가 ROM 제조시 데이터를 미리 저장해두는 메모리입니다. 즉, 사용자가 내용을 변경할 수 없습니다.

2. PROM(Programmable ROM)

1회에 한해서 내용을 지우고 다시 저장할 수 있는 ROM을 말합니다. 1회만 가능한 이유는 제조시 모든 메모리 비트가 퓨즈로 연결되어 1로 읽혀 생산되는데 이를 기록하면 퓨즈가 끊어져서 0으로 읽히기 때문이다. 다시 말해, 기록 과정 자체가 높은 전압(보통 12 - 21볼트)으로 롬 내부에 퓨즈를 끊는 물리적 과정이기 때문에 수정할 수 없습니다.