서버/고성능 PC의 메인 메모리를 변화시키는 NVDIMM 기술

작성자
root
작성일
2018-01-30 21:12
조회
388
서버나 PC, 스마 폰 등의 메인 메모리는 보통 DRAM을 씁니다. 탑재되는 DRAM의 수는 용도에 따라 다릅니다. 탑재된 양이 많은, 즉 메인 메모리의 저장 용량이 큰 경우엔 다수의 DRAM을 DIMM(Dual-Inline Memory Module)이라 부르는 모듈에 장착합니다. DIMM은 직사각형 형태의 기판이며 메인보드의 DIMM 커넥터에 꽂아 씁니다.

일반적으로 DIMM 기반 대용량 메인 메모리를 필요로 하는 시스템은 서버나 하이엔드 PC입니다. 저장 용량의 크기가 한정된 노트북이나 스마트폰 등의 모바일 디바이스는 DIMM을 쓰지 않습니다. 쓴다고 해도 특수한 형태의 소형 DIMM(예를 들면 SO-DIMM)입니다.

이건 PC 사용자에게는 지극히 당연한 이야기입니다. 그러나 이런 전제를 설명해야 "DIMM 메모리가 본격적으로 바뀌려는 미래"를 설명할 수 있습니다.

DIMM은 왜 DRAM을 탑재할까요? 혹은 메인 메모리에 왜 DRAM을 쓰는 걸까요? DRAM은 다음과 같은 특징이 있습니다. 빠른 읽기/쓰기, 큰 저장 용량, 저렴한 비용의 3가지입니다. 엄밀히 말하면 이 세 가지 특징의 균형이 가장 좋은 메모리가 DRAM입니다. 이런 장점이 있기에 DRAM이 1970년대 초반에 등장한 이후 온갖 종류의 컴퓨터에서 메인 메모리로 채용됐다고 할 수 있습니다.

 

메인 메모리의 대용량화, 드러나는 DRAM의 단점
그러나 DRAM에 단점이 없는 건 아닙니다. 휘발성과 리프레시가 있습니다. 휘발성은 전원 전압이 크게 떨어지거나 전원 공급이 끊어지면 데이터가 손실되는 것입니니다. UPS를 써서 정전을 대비하고 전원 공급 능력에 여유를 둬도 근본적인 해결책은 아닙니다.

리프레시는 DRAM이 대기, 즉 메모리 액세스가 없어도 일정 전력을 계속해서 소비하는 것을 의미합니다. 메모리 셀에 저장된 데이터를 일정 시간 안에 다시 기록하는 동작이 DRAM에선 필수입니다. DRAM은 콘덴서를 충전해 데이터를 유지합니다. 캐패시터에 충전된 전하는 충전이 끝나면 바로 방전하기 시작합니다. 그래서 신호 전하가 손실되기 전에 DRAM의 모든 데이터 값을 다시 읽어와서 데이터를 재기록, 물리적으로 캐패시터를 충전합니다. 메모리 액세스 유무와 관계없이 DRAM에서는 데이터의 읽기/쓰기가 발생한다고 할 수 있습니다.

휘발성과 리프레시의 두가지 단점은 메인 메모리의 저장 용량이 빠르게 늘어나면서 드러나기 시작해, 이제는 무시할 수 없는 문제가 됐습니다. 2013~2014년 무렵부터 이 두가지 문제를 해결하기 위한 DRAM 모듈이 출시되기 시작했습니다. 주로 DDR3 DIMM 슬롯에서 낸드 플래시 메모리를 DIMM 기판에 넣는 식으로 문제를 해결하려 했습니다.

 

NVDIMM. 많은 백업 기능을 갖춘 DRAM DIMM
NAND 플래시 메모리를 DIMM 보드에 탑재하는 제품은 크게 2가지로 나뉩니다. 하나는 DRAM DIMM과 거의 비슷하게 생겼는데, 정전을 감지해 DRAM의 데이터를 NAND 플래시 메모리로 피난시키는 기능을 갖춘 DIMM입니다. DRAM의 단점 중 하나인 휘발성을 해결한 제품이라고 할 수 있습니다. 다른 하나는 DDR DIMM 보드에 NAND 플래시 메모리와 컨트롤러를 탑재한 제품입니다. DRAM의 또 다른 단점인 리프레시와 휘발성을 모두 해결하면서 DRAM DIMM보다 훨씬 큰 저장 용량을 제공합니다.

이 두 종류의 DIMM 제품 중에서 비휘발성 DIMM이나 NVDIMM (Non-Volatile Dual-Inline Memory Module같은 이름으로 판매된 것이 전자입니다. 따라서 NVDIMM를 백업 기능 DRAM 모듈이라 생각하는 사람도 적지 않습니다. 정확하게는 NVDIMM-N이라는 범주로 분류합니다.

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