레지스터드 메모리

삼성전자의 PC133 Registered ECC SDRAM

레지스터드 메모리 ≠ ECC 메모리

킹스톤사의 512MB Registered ECC PC133 SDRAM의 레지스터

레지스터드 메모리가 그러한 이름으로 불리는 이유는 지극히 간단하다. 바로 레지스터(Register)가 달려있기 때문이다. 흔히, 레지스터드 메모리를 ECC 메모리와 혼동하는 경우가 있는데, 레지스터드 메모리와 ECC 메모리는 바로 레지스터의 유무를 보고 쉽게 분간할 수 있다.

대개 서버용으로 ECC가 사용되기도 하고 레지스터드 ECC가 사용되기도 한다는 점이 이러한 혼란에 일조하기도 하지만, 모든 레지스터드 메모리가 기본적으로 ECC가 적용된 것이기 때문에 '레지스터드' 대신 '레지스터드 ECC' 메모리라고도 불리고 있다는 것도 이러한 혼란을 불러일으키는 이유이다.

하지만, ECC와 레지스터드의 개념을 확실히 알고 있다면 외형적으로 완전히 틀리는 이들 메모리를 분간하지 못할 까닭은 없다.

레지스터와 레지스터드 메모리

레지스터의 역할은 신호왜곡(skew)의 제거, 쉽게말하면 신호의 정렬이며, 이는 곧 메모리 칩의 제어를 의미한다.

즉, 간소화된 메모리 컨트롤러가 메모리 모듈 상에 위치한다고 보면 된다. 이러한 구성은 시스템의 수준에서, 그리고 메모리 모듈 자체의 수준에서 각각 한가지씩의 잇점을 제공한다.

일반적인 언버퍼드 메모리의 경우 각 메모리 디바이스까지도 칩셋의 메모리 컨트롤러가 담당하는 구조를 가진다.

이러한 구조는 전체적인 구조가 간소화되며, 빠른 동작을 기대할 수 있다는 잇점을 가지지만, 반대로, 메모리 컨트롤러 하나가 모든 메모리 디바이스까지 직접 제어해야 하기 때문에 메모리의 확장이 쉽게 한계에 다다른다. 특히나 메모리의 속도가 빨라질수록 메모리의 타이밍이 대단히 민감해지기 때문에 컨트롤러 하나로 모든 메모리를 제어하는 방법에서는 다룰 수 있는 메모리 디바이스의 제한이 더욱 심해진다.

일반 사용자들이라면야 2개 혹은 3개의 모듈을 사용해도 별 상관이 없지만 수십 GB급의 고용량을 필요로 하는 서버 및 그에 준하는 시스템에서는 언버퍼드 메모리로는 메모리 확장에 답답함을 느낄수밖에 없다.

한편, 레지스터드 메모리는 이러한 문제점을 상당부분 해소한다.

각 메모리 디바이스의 제어는 메모리 모듈에 탑재된 레지스터에서 행하고 있기 때문에 메인 칩셋에 있는 메모리 컨트롤러는 단지 레지스터들만을 제어하면 된다. 이는 메모리 컨트롤러의 설계를 대단히 단순하게 바꿀 수 있을뿐만 아니라 메모리 모듈을 보다 많이 사용하게 해 줌으로써 대용량 메모리의 구현이 가능해진다.

또한, 메모리 모듈 자체에서 얻을 수 있는 잇점도 있다. 일반적으로 하나의 메모리 모듈에 탑재할 수 있는 메모리 칩의 개수는 한 면에 8개, ECC 칩까지 포함해서 9개이다. 그리고 양면 구성으로 18개까지가 가능하다. 현재 가장 많이 사용되는 메모리 칩의 용량은 256Mbit. 이 칩으로 단면 메모리를 구성하면 256MB가 된다. 그리고 양면 메모리를 만들면 512MB. 만약 1GB 용량의 모듈을 만들고 싶다면 어떻게 해야할까. 한 면에 9개의 칩이 아닌, 18개의 칩이 장착되어야만 한다.

이러한 구성을 위해서, 메모리는 복층구조, 혹은 다열구조를 가져야만 한다. 그러나 복층/다열구조를 가지게 된다면 문제가 발생한다. 바로 메모리의 위치 때문이다.

이런 메모리가 가능할까?

간단히 생각해 본다면, 메모리를 2열로 구성하면 메모리 용량이 2배가 되기는 한다. 이러한 구조가 되면서 메모리 디바이스의 수가 많아지고, 컨트롤러에서 이들 메모리를 제어하는게 힘들어진다는 것은 쉽게 생각할 수 있다. 그런데, 한가지 문제가 더 발생하는데, 바로 신호왜곡(skew)이 상당히 커진다는 것이다.

메모리 칩으로부터 모듈이 보드에 연결되는 핀까지의 거리가 윗 열과 아랫 열의 메모리 사이에 엄청난 차이가 생긴다. 안그래도 높은 클럭으로 인해서, 그리고 64bit라는 넓은 버스로 인해서 신호왜곡은 상당히 민감한 문제가 되고 있는데도 불구하고 여기에 어려움을 주는 대단히 큰 요소가 하나 더 등장한 것이다. 여기에 레지스터가 개입됨으로써 문제는 해소될 수 있다.

레지스터는 각 메모리 디바이스를 제어함과 동시에, 메모리 디바이스들로부터 신호를 받아서 이들의 타이밍을 재조정하여 출력함으로써 내부적으로 발생하는 신호왜곡을 제거하는 효과를 가진다. 대신, 레지스터드 메모리에서는 속도의 저하가 일어난다.

레지스터에서 각 칩의 신호들을 정렬하기 위해서는 한번의 클럭을 필요로 한다. 즉, 데이터의 전송과정에서 레지스터가 '까먹는' 클럭이 생기는 것이다. 이 때문에 레지스터드 메모리는 언버퍼드 메모리에 비해서 약간 낮은 성능을 갖는다. 일반 사용자들용 제품군에 레지스터드 메모리를 사용하지 않으려는 것은 가격도 가격이지만, 이러한 성능의 차이 때문이기도 하다.

여하튼, 이러한 특징으로 인해 레지스터드 메모리는 다열구조나 복층구조는 물론이며, 메모리 칩의 배치에서 상당한 다양성을 가질 수 있게 되며, 다수의 메모리 칩을 장착함으로써 대용량의 메모리를 만들 수 있다. 아래의 사진들은 그러한 '다양한' 메모리 배치의 사례를 보여주고 있다.

트랜센드(Trenscend) 사의 1GB 레지스터드 ECC PC133 SDRAM

인피니언사의 1GB 레지스터드 ECC DDR333 메모리

레지스터드 메모리의 반대말은 언버퍼드 메모리라고?

이제 레지스터드 메모리가 어떤 것인지 독자분들도 어느정도 감을 잡았을 것이라고 생각한다. 그런데, 분명 이러한 생각을 가지는 독자가 있을 것이다. '레지스터드의 반대말이 왜 언버퍼드인가? 언레지스터드가 아닌가? 또한, 언버퍼드의 반대말은 버퍼드가 되어야하지 않는가?'라고.

분명히 생길 수 있는 의문점이다.

이것은 이전부터 이어져내려온 관례라고 생각하는 것이 좋다. EDO 메모리가 한창 사용되던 때에 사용된 서버용 메모리는 '버퍼드(buffered)'라고 불렸다. 여기에서의 버퍼 역시 지금의 레지스터와 거의 유사한 역할을 한다. 그래서 이러한 메모리의 반대되는 말로 '언버퍼드(unbuffered)'가 사용되었다.

이후에, EDO 메모리의 영역을 SDRAM이 대체하게 되면서, 버퍼드 메모리는 레지스터드 메모리로 바뀌었다. 이것은 EDO 메모리와 SDRAM 간의 특성 차이로 인해서 이름이 변경된 것인데, 일반 사용자용 언버퍼드 메모리들은 어차피 달라지는 것이 거의 없어서 그대로 언버퍼드 메모리로 불리게 되었다.

결국, 현재에 이르러서도 '언레지스터드-레지스터드'가 아닌, '언버퍼드-레지스터드'로 불리고 있다.