휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 차이점은 무엇입니까?

컴퓨터 사양에서는 여러 가지 기술에 대해 “메모리”라는 단어를 사용하는 경우가 많습니다. 이로 인해 휘발성 및 비휘발성 메모리가 실제보다 더 복잡해 보일 수 있습니다. 기본적인 구별은 전원이 꺼졌을 때 저장된 데이터가 살아남는지 여부입니다.

휘발성 메모리는 내용을 유지하기 위해 지속적인 전원이 필요하지만, 비휘발성 메모리는 전원이 꺼진 후에도 데이터를 유지합니다. 이것이 바로 컴퓨터를 종료할 때 기존 시스템 RAM이 지워지지만 SSD에 저장된 파일은 다음에 컴퓨터를 시작할 때 그대로 남아 있는 이유입니다.

변동성은 전원이 꺼졌을 때 데이터에 어떤 일이 일어나는지 설명할 뿐입니다. 그 자체로는 메모리 유형이 얼마나 빠른지, 얼마나 저장할 수 있는지, 어떤 작업을 수행하는지 알려주지 않습니다.

노트북이나 데스크탑 사양에 16GB 또는 32GB RAM이 표시되면 이는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)를 의미합니다. 이것은 프로그램이 실행되는 동안 데이터를 보관하는 컴퓨터의 주요 작업 메모리입니다. DDR5는 컴퓨터의 현재 DRAM 형태 중 하나이며, 휴대폰 및 기타 모바일 장치는 일반적으로 LPDDR5X와 같은 저전력 DRAM을 사용합니다.

각 DRAM 셀은 커패시터와 트랜지스터를 사용하여 비트를 저장합니다. 커패시터의 전하는 시간이 지남에 따라 누출되므로 DRAM은 시스템이 실행되는 동안 해당 내용을 반복적으로 새로 고쳐야 합니다. 전원이 꺼지고 새로 고침이 중지되면 저장된 데이터가 사라집니다.

DRAM은 데스크탑 PC에서 흔히 볼 수 있는 탈착식 스틱이 아닌 다른 형태로도 제공될 수 있습니다. 예를 들어 AMD의 Ryzen AI Max 칩은 최대 128GB의 통합 메모리와 함께 작동할 수 있습니다. 물리적 레이아웃이 기존 DIMM(마더보드 슬롯에 연결되는 메모리 칩이 늘어선 이동식 스틱 모양의 회로 기판)과 다르게 보이는 경우에도 기본 작업은 여전히 ​​임시 작업 메모리입니다.

정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)도 휘발성입니다. “정적”은 전력이 여전히 사용 가능한 경우 SRAM이 DRAM에 필요한 주기적인 새로 고침 주기 없이 상태를 유지할 수 있다는 사실을 의미합니다. SRAM은 비트당 여러 개의 트랜지스터가 있는 래칭 회로를 사용하므로 DRAM의 커패시터 및 트랜지스터 셀보다 더 빠른 액세스를 제공할 수 있습니다.

따라서 SRAM은 비교적 적은 양의 자주 필요한 데이터가 CPU 가까이에 위치할 수 있는 프로세서 캐시에 매우 적합합니다. Ryzen 9 9950X3D(저희 리뷰)는 L2 및 L3 캐시가 결합된 144MB를 갖춘 유난히 캐시가 많은 예입니다. 이는 메인 메모리로 사용되는 기가바이트의 DRAM에 비하면 여전히 작은 수준인데, 이는 두 휘발성 기술이 얼마나 다르게 사용되는지를 보여줍니다.

비휘발성 메모리는 장치의 전원이 꺼졌을 때 계속 사용할 수 있어야 하는 정보를 처리합니다. 현재 소비자 하드웨어에서 가장 친숙한 예는 SSD, 태블릿, USB 드라이브 및 메모리 카드의 영구 저장에 사용되는 NAND 플래시입니다.

SSD는 전원이 꺼져도 데이터를 저장하는 플래시 메모리와 해당 데이터를 쓰고 읽는 방법을 관리하는 컨트롤러라는 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 또한 컨트롤러는 동일한 셀에 반복적으로 쓰는 대신 오류를 수정하고 쓰기 작업을 여러 메모리 셀에 분산시키는 데 도움이 됩니다. 이는 일부 셀이 다른 셀보다 훨씬 빨리 마모되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이 기본 설정은 SATA 및 NVMe SSD 모두에 적용됩니다.

NOR 플래시는 또 다른 유형의 비휘발성 메모리이지만 일반적으로 대용량 파일보다는 코드에 사용됩니다. 장치는 이를 사용하여 하드웨어를 시작하고 운영 체제를 로드하는 펌웨어와 종료 후에도 계속 사용할 수 있어야 하는 다른 프로그램 코드를 저장할 수 있습니다. NOR 플래시는 프로세서가 해당 코드를 먼저 RAM에 복사하지 않고 플래시 칩에서 직접 실행할 수 있는 경우가 많기 때문에 임베디드 장치에 특히 유용합니다.

따라서 DRAM과 SRAM이 둘 다 서로 다른 용도로 사용되는 휘발성인 것처럼 NAND와 NOR은 “비휘발성”이 단일 유형의 구성 요소가 아닌 속성을 설명한다는 것을 보여줍니다.

사진 편집 앱을 열고 사용하면 메모리 계층 구조가 작동하는 방식에 대한 예가 제공됩니다. 앱과 저장된 사진은 비휘발성 저장소에서 시작됩니다. 이를 사용하면 시스템은 필요한 코드와 데이터를 DRAM에 로드합니다. 그런 다음 프로세서의 캐시는 자주 액세스하는 정보의 복사본을 CPU에 더 가깝게 유지하여 주 메모리에 다시 도달해야 하는 빈도를 줄입니다.

이러한 임시 복사본은 정상적인 종료 후에도 유지될 필요가 없습니다. 중요한 것은 저장한 변경 사항이 결국 비휘발성 저장소에 도달한다는 것입니다.

최대 절전 모드를 사용하면 구별을 특히 쉽게 볼 수 있습니다. Windows는 DRAM의 전원을 끄기 전에 휘발성 메모리의 내용을 비휘발성 저장소의 최대 절전 모드 파일에 쓸 수 있습니다. 컴퓨터가 다시 시작되면 Windows는 해당 파일을 읽고 메모리 내용을 복원합니다. 이는 세션이 RAM에 유지되고 전원이 꺼지면 손실되는 절전 모드와는 다릅니다.

이것이 “16GB 메모리 | 512GB SSD”와 같은 노트북 사양이 두 개의 별도 리소스를 설명하는 이유입니다. 첫 번째 그림은 시스템이 활성 작업을 위해 얼마나 많은 작업 공간을 갖고 있는지를 나타냅니다. 두 번째는 전원이 꺼진 후에도 남아 있어야 하는 운영 체제, 앱 및 파일에 사용할 수 있는 영구 저장소의 양을 알려줍니다.