레지스터드 메모리의 구성과 용도

레지스터드 메모리의 구성

앞서 설명한대로, 레지스터드 메모리는 레지스터가 달려있기 때문에 메모리 모듈 내의 칩 배치가 상당히 자유롭고, 보다 많은 칩을 장착할 수 있다. 그래서 많은 메모리 제조사들은 다양한 방법을 사용하여 고용량 메모리를 제조하고 있다.

이것은 가장 일반적인 레지스터드 메모리의 구성이다. 메모리 칩은 아홉개(ECC가 적용되었으므로)이며, 그 아래로 레지스터드 메모리가 위치해있다. 대개 이러한 경우 메모리 칩은 9개(단면) 혹은 18개(양면)가 탑재된다. 하나의 메모리 칩이 가지는 용량이 256Mbit라고 할 때, 하나의 모듈에서 512MB의 구성이 가능하다.

이것은 다열구조의 메모리이다. 언버퍼드 메모리에서는 메모리의 데이터 경로 길이의 차이로 인해서 다열구조의 메모리 구성이 불가능하지만, 레지스터드 메모리에서는 타이밍을 정렬해주는 레지스터로 인해서 이러한 다열구조 메모리가 만들어질 수 있다. 말 그대로, 메모리의 열이 두배로 늘어났기 때문에 탑재되는 메모리의 양도 두배로 늘어난다. 위와 같은 조건일 경우 양면으로 해서 하나의 모듈로 1GB의 고용량을 구현할 수 있다.

그러나 다열구조 메모리는 최근에는 잘 사용되고 있지 않다. 서버들의 크기가 점점 작아지고 있기 때문이다. 예전같으면 서버는 무조건 커다란 케이스에 이거저거 다 집어넣은 것이었지만, 요즘의 서버는 랙에 장착되는 경우가 많다. 이는 공간절약과 작업의 효율성 때문인데, 여하튼 1U 내지는 2U 서버 사용의 증가로 인해서 지나치게 높이가 높은 메모리는 서버에 장착한다는 것이 거의 불가능하다. 특히나 1U 서버라면 현재 판매되고 있는 일반적인 언퍼버드 메모리 정도밖에 장착할 수 없다. (그래서 메모리 슬롯이 30˚ 각도로 비스듬하게 장착되어 있는 메인보드도 있다.)

이러한 이유로 인해서 요즘은 고용량 메모리의 제작에 아래와 같은 스택(stack)형 메모리를 사용한다.

일단 겉보기에는 보통의 메모리와 다를바가 없어보인다. 그러나 자세히 보면 스택형 메모리의 특징이 드러난다. 바로 메모리의 복층구조이다.

메모리가 다른 메모리를 '업고' 있다. 이렇게 만들기 위해서는 공정이 좀 복잡해지기는 하지만 일반적인 메모리의 높이에서 두배의 메모리 용량을 구현할 수 있어서 TSOP 타입의 패키지를 사용하면서 고용량 메모리르 구현하는데에 자주 사용되는 방법이다.

특히 엘피다(elpida)사의 경우 TSOP 패키지가 아닌, TCP(Tape Carrier Package) 패키지를 사용해서 스택 구조에서도 일반 메모리에 비해서 두께가 많이 두꺼워지지 않는다.

엘피다 메모리의 TCP 스택구조
Copyright(c) by Elpida

엘피다의 2GB용량의 DDR SDRAM 메모리 모듈. 512Mbit 칩 36개를 사용하였다.
Copyright(c) by Elpida 

또는, 점점 고속화되가는 메모리로 인해서 아예 BGA 패키지를 사용하는 경우도 있다. BGA 패키지는 TSOP 패키지에 비해서 차지하는 면적이 월등히 좁기 때문에 같은 면적에 보다 많은 메모리를 탑재하는 것이 가능하다. 아래 사진에서 보이는 인피니언사의 1GB DDR333 레지스터드 메모리 모듈은 그러한 예를 단적으로 보여준다.

인피니언사의 1GB 레지스터드 ECC DDR333 메모리
Copyright(c) by Infineon

메모리의 높이는 일반적인 메모리와 거의 유사함에도 불구하고 한면에 18개의 메모리가 탑재되어 있다. 이것은 메모리가 BGA 타입으로 변경되면서 크기가 줄어들었기 때문에 가능해진 것이다. 물론 BGA 패키지는 그 특성상 스택이 불가능하기 때문에 고용량을 위해서는 이러한 형태를 취해야만 한다.

레지스터드 메모리의 용도

레지스터드 메모리가 사용될 필요성은 크게 두가지로 나눌 수 있다. 우선은 위와 같은 대용량 메모리의 구성이다. 18개를 초과하는 칩을 하나의 모듈에 탑재하기 위해서는 레지스터드가 필수적이다. 또 한가지는 바로 '보다 많은 메모리 모듈을 사용하기 위해서'이다. 단적인 예가 바로 다음과 같은 메인보드이다.

Supermicro사의 P4QH8 메인보드와, 이 메인보드에 사용되는 메모리 확장카드인 MEC2
Copyright(c) by Supermicro

위의 메인보드는 서버용으로 사용되는 제품이다. 4개의 Xeon 프로세서를 탑재하고, 무엇보다도 메모리를 최대 32GB까지 지원한다. 메모리 확장슬롯은 총 16개이며, 32GB의 메모리를 사용하기 위해서는 모듈당 2GB의 용량을 가지는 메모리를 사용해야 한다. 이것은 이 글에서 내내 언급했던 레지스터드 메모리의 필요성을 보여주는 것이다. 총 16개의 메모리 슬롯을 사용하기 위해서, 그리고 모듈당 2GB의 용량을 구현하기 위해서 레지스터드 메모리는 필수적이다.

굳이 이렇게 거창한 메인보드를 예로 들지 않더라도, 주변에서 쉽게 찾을 수 있다. 쉬운 예로, VIA의 Apollo KT266A 칩셋(오른쪽 사진)이 있다. KT266A 칩셋을 사용한 메인보드는 일반적으로 3개의 메모리 슬롯만을 가진채로 출시되었다. 그러나 데이터시트 상의 데이터에 의하면 총 4개의 메모리 모듈을 사용할 수 있었다.

이것은 KT266A(KT266도..) 칩셋이 언버퍼드 메모리를 사용해서는 3개까지의 모듈만을 지원하고, 레지스터드 메모리를 사용해야만 4개의 모듈을 모두 사용할 수 있기 때문이었다. 어차피 일반 사용자는 레지스터드 메모리를 잘 사용하지 않기 때문에, 업체의 입장에서는 굳이 4개의 메모리 소켓을 달아서 '4개를 사용하려면 레지스터드 메모리를 사용해라'는 등의 주의문구를 넣느니보다, 그냥 메모리소켓을 3개까지만 장착하는 것이 편리했던 것이다.

그래도 극히 일부 메인보드는 4개의 메모리 슬롯을 탑재하고 출시되었다.(물론 다 사용하려면 레지스터드 메모리를 사용해야 하고..)

이것은 AMD760 칩셋에도 마찬가지로 적용되어서 AMD760 칩셋에서 4개의 메모리 슬롯을 사용하기 위해서는 레지스터드 메모리만을 사용해야 했다. 그렇지 않으면 메모리 모듈 사용한계는 2개로 줄어들었고, 이 때문에 대개의 AMD760 칩셋 메인보드는 2개의 메모리 슬롯만을 가지고 있다.