Flash, ROM, RAM에 대하여

컴퓨터의 뇌라고 할 수 있는 중앙처리장치(CPU)는 데이터를 읽고 쓰는 작업을 주로 합니다. 이를 위해 데이터를 일시적으로 또는 영구적으로 저장할 수 있는 저장장치가 필요합니다.

저장장치의 종류는 크게 세 종류로 나눌 수 있습니다.

 

첫 번째, 주기억 장치

비유하자면 책상 또는 작업대라 할 수 있고, 클수록 더 많은 서류를 올려놓을 수 있습니다.

 

두 번째, 보조 기억 장치

수납장에 비유할 수 있으며, 수납장에서 물건을 가져오는데 시간은 좀 걸리지만 많은 물건을 보관할 수 있습니다.

 

세 번째, 특수 기억 장치

이는 캐시 메모리와 가상 기억 장치로 나뉩니다. 캐시 메모리는 우리가 평소에 간단한 계산을 외우고 있는 구구단에 비유할 수 있고, 가상 기억 장치는 작업대가 작아서 수납장과 작업대를 함께 사용하는 것과 비슷합니다. 

 

이 외에도 여러 가지 기준으로 나눌 수 있습니다. 휘발성 메모리는 재부팅할 때 없어지는 데이터를, 비휘발성 메모리는 재부팅 후에도 남아있는 데이터를 저장하는 기억장치입니다.

휘발성 기억장치로는 대표적으로 RAM이 있으며, 비휘발성 기억장치는 플래시 메모리(SSD, USB 등)와 ROM 등이 있습니다.

 

RAM(Random Access Memory)은 앞서 작업대에 비유했던 대표적인 휘발성 메모리입니다. 정보를 한시적으로 저장하며, 전류가 없을 때는 정보가 모두 사라집니다. 주기억장치인 RAM은 중앙처리장치인 CPU와 보조기억장치 사이에 정보 교환하기 위해 고안된 고속 저장장치이므로, 용량에 비한 가격은 매우 높고, 휘발성 저장장치라는 큰 단점을 가지고 있기 때문에 대용량 데이터를 장기간 동안 저장하기보다는 일시적으로 어떠한 프로세스가 실행되는 동안에만 사용되는 특징이 있습니다.

RAM 중에서도 SRAM(Static, 정적)과 DRAM(Dynamic, 동적)이 있습니다. SRAM은 전원이 공급되는 한 정보를 보존합니다. 동작 속도가 매우 빠르나 비싸고 저장할 수 있는 용량도 한정적입니다. 반면 DRAM은 전원 공급이 되지 않으면 정보가 소멸되며, 속도가 SRAM에 비해 비교적 느립니다. 시간이 지나면서 capacitor 내에 쌓인 전하가 감소되기 때문에 저장된 데이터가 자연히 소멸되기 때문에 주기적으로 정보를 유지해주기 위해 전하를 충전하는 기능인 refresh가 필요합니다.

 

ROM(Read Only Memory)는 저장된 정보가 소멸되지 않는 비휘발성 메모리이며, 정보가 칩에 (반)영구적으로 저장됩니다. 전력 공급이 중단되더라도 RAM과는 다르게 정보가 소멸되지 않습니다. 그러나 ROM은 읽기 전용 메모리이므로, 쓰기는 불가능합니다. 전자제품에 초기 설정을 위한 소프트웨어를 저장하는 용도나 부팅에 필요한 프로그램들을 저장할 때 사용됩니다(컴퓨터의 경우에는 BIOS가 이에 해당합니다). 

 

수납장인 Flash Memory는 전기적으로 정보를 읽고 쓰는 비휘발성 저장장치를 의미합니다. 즉, 자성을 이용하여 물리적으로 정보를 읽고 쓰는 HDD는 이에 포함되지 않습니다. 플래시 메모리에는 SSD, USB, SD 카드, 핸드폰 등이 있습니다. 전원이 꺼지더라도 정보를 보존하는 ROM과 쓰기와 읽기가 자유로운 RAM의 장점을 모두 지니므로 대용량 파일을 저장할 때 보조기억장치로 많이 쓰입니다. NAND 플래시와 NOR 플래시로 나뉘며, NAND는 셀이 정보를 순차적으로 읽어내는 직렬구조이므로 속도가 느린 반면 NOR는 셀이 병렬로 연결되기 때문에 순서와는 관계없이 임의의 주소로 접근이 가능합니다(Random Access) 처리가 가능하기 때문에 속도가 전자에 비해 빠릅니다. 

 

결론적으로는, RAM은 한시적으로 정보를 저장하는 고속 메모리이며, 캐시로 이용되는 SRAM과 주기억장치로 이용되는 DRAM으로 나뉩니다. ROM은 영구적으로 저장이 가능한 장치입니다. Flash는 이 RAM과 ROM의 장점을 모두 지니고 있으나, RAM에 비해서는 속도가 느립니다. Flash는 NAND와 NOR로 나뉘며, NAND는 직렬, NOR는 병렬구조입니다. Flash Memory는 보조 기억 장치로 많이 이용됩니다.

 

 

메인 사진 출처: Unsplash

 

© 남찬우, 2021