다중 채널 메모리 구조

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1. 개요
2. 듀얼 채널 아키텍처
3. 트리플 채널 아키텍처
- 3.1. 작동 원리
- 3.2. 성능
4. 쿼드 채널 아키텍처
- 4.1. 작동 원리
- 4.2. 성능
5. 헥사 채널 아키텍처
- 5.1. 지원 프로세서
6. 옥타 채널 아키텍처
- 6.1. 지원 프로세서
7. 도데카 채널 아키텍처
참조

1. 개요

다중 채널 메모리 구조는 메모리 컨트롤러를 통해 CPU와 RAM 간 데이터 전송 속도를 향상시키는 기술이다. 듀얼 채널, 트리플 채널, 쿼드 채널, 헥사 채널, 옥타 채널, 도데카 채널 등 다양한 형태로 발전해왔으며, 각 채널은 여러 개의 메모리 모듈을 사용하여 대역폭을 증가시킨다. 듀얼 채널은 DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM 등에서 사용되었으며, 트리플 채널은 인텔 코어 i7-900 시리즈 프로세서에서 처음 도입되었다. 쿼드 채널은 인텔 LGA 2011 플랫폼, AMD G34 플랫폼에서 사용되었고, 헥사 채널은 퀄컴 센트릭 서버 프로세서와 인텔 제온 스케일러블 플랫폼에서 지원된다. 옥타 채널은 Cavium ThunderX2 서버 프로세서, AMD Epyc 플랫폼, 스레드리퍼 PRO 라인업에서 지원되며, 도데카 채널은 AMD Epyc 9004 플랫폼에서 DDR5 메모리와 함께 도입되었다.

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다중 채널 메모리 구조
다중 채널 메모리 아키텍처
유형	컴퓨터 메모리
소개 시기	2003년경
사용	데스크톱 컴퓨터 랩톱 컴퓨터 워크스테이션 서버
개요
설명	다중 채널 메모리 아키텍처는 단일 메모리 채널 아키텍처에 비해 데이터 처리량과 성능을 향상시키기 위해 둘 이상의 메모리 채널을 사용하는 기술이다.
작동 원리
작동 방식	다중 채널 아키텍처는 메모리 컨트롤러가 여러 메모리 모듈에 동시에 액세스할 수 있도록 하여 메모리 대역폭을 증가시킨다.
종류
유형	듀얼 채널 트리플 채널 쿼드 채널 헥사 채널 옥타 채널 데카 채널 도데카 채널
이점
장점	향상된 성능 증가된 메모리 대역폭 시스템 응답성 향상
단점
단점	추가 비용 호환성 문제 구성 복잡성 증가
적용 분야
활용 분야	게임 비디오 편집 과학적 시뮬레이션 서버 애플리케이션

2. 듀얼 채널 아키텍처

듀얼 채널 아키텍처는 두 개의 메모리 채널을 사용하여 데이터 전송 속도를 높이는 기술이다. 듀얼 채널은 병목 현상을 줄이기 위해 개발되었다.

듀얼 채널 메모리 슬롯 (이 메인보드는 주황색과 노란색으로 색상 구분됨)

PC 시스템에서 듀얼 채널 지원 메모리 컨트롤러는 두 개의 64비트 데이터 채널을 사용한다. 듀얼 채널은 더블 데이터 레이트(DDR)와는 다른 기술이며, 많은 메인보드가 듀얼 채널 구성에서 DDR 메모리를 함께 사용하여 두 기술의 이점을 모두 활용한다.

2. 1. 작동 원리

듀얼 채널(dual channel) 아키텍처는 램에서 메모리 컨트롤러를 거치는 데이터 양을 두 배로 늘리는 기술이다. 듀얼 채널을 사용하는 메모리 컨트롤러는 두 개의 64비트 데이터 채널을 이용하여 램에서 CPU로 데이터를 이동할 때 128비트의 대역폭을 활용할 수 있다. 이 기술은 DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, DDR4 SDRAM, DDR5 SDRAM에서 사용되고 있다.^[7]

듀얼 채널 기술은 병목 문제를 해결하기 위해 개발되었다. 프로세서 속도가 빨라짐에 따라 다른 부품들의 상대적으로 낮은 속도는 시스템 병목의 원인이 되었다. 싱글 채널 구조에서 메모리 속도보다 빠른 버스 속도를 가진 CPU는 병목 현상이 발생할 가능성이 크다. 듀얼 채널 설계는 CPU와 시스템 메모리 사이의 데이터 흐름을 관장하는 메모리 컨트롤러를 개선하여 병목 현상을 줄인다.

듀얼 채널 구성은 사용 가능한 메모리 대역폭을 두 배로 늘려 이 문제를 해결한다. 메모리 컨트롤러는 하나의 메모리 채널 대신 두 개의 병렬 채널로 구성되며, 두 채널이 동시에 작동하여 대역폭을 높인다. 듀얼 채널 구조는 기존의 램 기술을 활용하면서 메모리 관리 방식을 개선한다. 인텔과 AMD의 듀얼 채널 적용 방식은 다를 수 있지만, 기본적인 이론은 같다.

PC 시스템 아키텍처의 듀얼 채널 지원 메모리 컨트롤러는 2개의 64비트 데이터 채널을 사용한다. 듀얼 채널은 DRAM 클럭당 데이터 교환이 두 번 발생하는 더블 데이터 레이트(DDR)와 혼동해서는 안 된다. 두 기술은 서로 독립적이며, 많은 메인보드는 듀얼 채널 구성에서 DDR 메모리를 사용하여 두 기술을 모두 사용한다.

듀얼 채널 아키텍처를 사용하려면 듀얼 채널을 지원하는 메인보드와 2개 이상의 DDR 메모리 모듈이 필요하다. 메모리 모듈은 각기 다른 채널에 속하는 동일한 뱅크에 설치해야 한다. 일반적으로 일치하는 쌍의 메모리 모듈은 각 채널의 첫 번째 뱅크에, 용량이 다른 쌍의 모듈은 두 번째 뱅크에 배치할 수 있다.^[7] 속도가 다른 모듈도 듀얼 채널 모드로 실행할 수 있지만, 이 경우 메인보드는 모든 메모리 모듈을 가장 느린 모듈의 속도로 실행한다.

대부분의 메모리 제조업체는 호환성 문제를 방지하기 위해 동일한 쌍의 메모리 모듈을 사용하는 것을 권장하며, 일치하는 쌍의 DIMM "키트"를 판매한다. 일부 메인보드 제조업체는 "일치하는 쌍"의 모듈을 사용하는 구성만 지원하기도 한다. 일치하는 쌍은 다음 사항이 일치해야 한다.^[7]

항목	설명
용량	예: 1024MB (단, 특정 인텔 칩셋은 플렉스 모드에서 서로 다른 용량 지원)
속도	예: PC5300 (속도가 다르면 더 낮은 속도 사용)
CAS 레이턴시	CL (Column Address Strobe) 레이턴시. 두 모듈 중 더 높은 레이턴시가 사용됨
칩 및 면 수	예: 각 면에 4개의 칩이 있는 2면
행과 열 크기

이론적으로 메인보드가 이 아키텍처를 지원하는 경우, 일치하는 쌍의 메모리 모듈은 싱글 또는 듀얼 채널 작동으로 사용할 수 있다.

DDR5의 도입으로, 각 DDR5 DIMM은 두 개의 독립적인 서브 채널을 갖는다.

2. 2. 성능

이론적으로 듀얼 채널 구성은 싱글 채널 구성에 비해 메모리 대역폭을 두 배로 늘릴 수 있다. 이는 메모리 버스 클럭 신호의 상승 및 하강 에지에서 모두 데이터를 전송하여 DRAM 버스의 사용량을 두 배로 늘리는 더블 데이터 레이트 (DDR) 메모리와는 혼동해서는 안 된다.^[26] 탐스 하드웨어의 게임 성능 평가에 따르면, 현대 시스템 환경에서 싱글 채널과 듀얼 채널 구성 간에 눈에 띄는 차이는 없었다.^[26]

2. 3. 개별 모드와 비개별 모드

듀얼 채널은 원래 두 개의 64비트 버스를 단일 128비트 버스로 결합하여 메모리 처리량을 최대화하기 위해 고안되었다.^[8] 이는 사후적으로 "개별 모드"라고 불린다. 그러나 소비자 응용 프로그램에서 성능 향상이 기대에 못 미치면서,^[8] 듀얼 채널의 더 현대적인 구현은 기본적으로 "비개별 모드"를 사용한다. "비개별 모드"는 두 개의 64비트 메모리 버스를 유지하지만, 멀티스레딩과 멀티 코어 프로세서를 지원하기 위해 각 채널에 대한 독립적인 접근을 허용한다.^[9]^[10]

"개별" 대 "비개별"의 차이는 JBOD와 비교할 때 RAID 0이 작동하는 방식과 유사한 비유로 볼 수 있다.^[11] RAID 0 (이는 "개별" 모드와 유사)은 모든 사용 가능한 하드웨어 유닛(저장 장치 또는 메모리 모듈)을 더 잘 (이상적으로는 균등하게) 사용하고 전반적인 성능을 향상시키는 추가적인 로직 계층에 의존한다. 반면에, JBOD (이는 "비개별" 모드와 유사)는 모든 사용 가능한 하드웨어 유닛을 균등하게 사용하여 전반적인 성능을 향상시키기 위해 통계적인 사용 패턴에 의존한다.^[9]^[10]

3. 트리플 채널 아키텍처

DDR3 트리플 채널 구조는 인텔 코어 i7-900 시리즈에 사용된다. LGA 1366 플랫폼은 DDR3 트리플 채널(보통 1333, 1600 MHz)을 지원하지만, 일부 메인보드에서는 더 높은 클럭 속도로 구동할 수 있다.^[1]

3. 1. 작동 원리

DDR3 트리플 채널 아키텍처는 인텔 코어 i7-900 시리즈(인텔 코어 i7-800 시리즈는 듀얼 채널까지만 지원)에 사용된다. LGA 1366 플랫폼(예: 인텔 X58)은 DDR3 트리플 채널을 지원하며, 일반적으로 1333MHz와 1600MHz를 지원하지만, 특정 마더보드에서는 더 높은 클럭 속도로 실행될 수 있다. AMD 소켓 AM3 프로세서는 DDR3 트리플 채널 아키텍처를 사용하지 않고 대신 듀얼 채널 DDR3 메모리를 사용한다. 이는 LGA 1156 플랫폼(예: 인텔 P55)에서 사용되는 인텔 코어 i3, 코어 i5 및 코어 i7-800 시리즈에도 적용된다. 인텔에 따르면 1066MHz로 작동하는 DDR3가 장착된 코어 i7은 트리플 채널 인터리빙 모드에서 작동할 때 최대 25.6GB/s의 데이터 전송 속도를 제공하며, 이를 통해 시스템 성능 향상뿐만 아니라 전력 효율도 높아진다고 주장한다.^[12]

트리플 채널 모드에서는 인터리빙으로 인해 메모리 지연 시간이 감소한다. 즉, 각 모듈은 다음 모듈에 접근하기 전에 하나의 모듈을 완전히 채우는 대신 작은 데이터 비트에 대해 순차적으로 접근한다. 데이터는 하나의 모듈에 모두 저장하는 대신 교대 패턴으로 모듈 간에 분산되어 동일한 데이터 양에 대해 사용 가능한 메모리 대역폭을 잠재적으로 세 배로 늘릴 수 있다.

이 아키텍처는 세 개 또는 세 개의 배수의 메모리 모듈이 용량과 속도가 동일하고 트리플 채널 슬롯에 배치된 경우에만 사용할 수 있다. 두 개의 메모리 모듈이 설치되면 아키텍처는 듀얼 채널 아키텍처 모드로 작동한다.^[13]

3. 2. 성능

인텔 코어 i7-900 시리즈에 사용되는 DDR3 트리플 채널 구조는 듀얼 채널 구성보다 더 높은 메모리 대역폭을 제공할 수 있다. LGA 1366 플랫폼은 DDR3 트리플 채널(보통 1333, 1600 MHz)을 지원하지만, 일부 메인보드에서는 더 높은 클럭 속도로 구동할 수 있다.^[1]

4. 쿼드 채널 아키텍처

DDR3 쿼드 채널은 인텔 LGA 2011 플랫폼과 AMD G34 플랫폼에서 사용된다.^[29]^[30]

4. 1. 작동 원리

쿼드 채널 아키텍처는 인텔 LGA 2011 플랫폼, AMD G34 플랫폼 등에서 사용된다.^[29]^[30] 네 개 또는 네 개의 배수의 메모리 모듈을 동일한 용량과 속도로 쿼드 채널 슬롯에 배치해야 한다.^[13] DDR4 쿼드 채널은 인텔 X99 플랫폼과 AMD Threadripper 플랫폼에서 사용된다.^[16]

메모리 모듈이 2개 설치된 경우에는 아키텍처가 듀얼 채널 모드로 작동하며, 3개의 메모리 모듈이 설치된 경우에는 트리플 채널 모드로 작동한다.^[13]

4. 2. 성능

TweakTown에서 SiSoftware Sandra를 사용하여 수행한 벤치마크에 따르면, 쿼드 채널 구성은 듀얼 채널 구성에 비해 약 70%의 성능 향상을 보였다.^[17] 그러나 TweakTown에서 동일한 주제로 수행한 다른 테스트에서는 성능에 큰 차이가 없었는데, 이는 모든 벤치마크 소프트웨어가 다중 채널 메모리 구성에서 제공하는 향상된 병렬 처리를 활용할 수 있는 것은 아니라는 결론으로 이어졌다.^[17]

5. 헥사 채널 아키텍처

헥사 채널 아키텍처는 여섯 개의 메모리 채널을 사용하는 기술이다.

5. 1. 지원 프로세서

퀄컴 센트릭 서버 프로세서^[20]와 인텔 제온 스케일러블 플랫폼 프로세서에서 지원한다.^[21]

6. 옥타 채널 아키텍처

이미지는 왼쪽 4개와 오른쪽 4개의 램 슬롯을 보여준다. 이미지 중앙에는 소켓과 AMD 라이젠 스레드리퍼 프로 7995WX가 있다. — AMD 라이젠 스레드리퍼 프로 7995WX를 사용한 옥타 채널 구성

옥타 채널 아키텍처는 여덟 개의 메모리 채널을 사용하는 기술이다.

6. 1. 지원 프로세서

Cavium ThunderX2 서버 프로세서, AMD의 Epyc 플랫폼 서버 프로세서, 전문가급 워크스테이션 프로세서인 스레드리퍼 PRO 라인업에서 지원된다.^[22]^[23]^[24]

7. 도데카 채널 아키텍처

도데카 채널 메모리 아키텍처(12 채널 메모리 아키텍처)는 2022년에 출시된 AMD의 Epyc 9004 플랫폼의 서버 프로세서에 DDR5 메모리와 함께 도입되었다.^[25]

참조

_[1] 서적 Memory systems: cache, DRAM, disk Morgan Kaufmann
_[2] 웹사이트 AMD Confirms Twelve DDR5 Memory Channels For Zen 4 EPYC CPUs https://www.tomshard[...] Future US Inc 2024-04-22
_[3] 웹사이트 Opteron 6000 Series Platform Quick Reference Guide http://sites.amd.com[...] AMD 2012-10-15
_[4] 간행물 5000P memory controller http://ark.intel.com[...] Intel
_[5] 간행물 Intel LGA2011 socket x68 express chipset pictured http://www.techpower[...] Tech power up
_[6] 간행물 The Design and Verification of the AlphaStation 600 5-series Workstation http://www.hpl.hp.co[...] 2011-10-19
_[7] 웹사이트 Intel Dual-Channel DDR Memory Architecture White Paper http://www.kingston.[...] Infineon Technologies North America and Kingston Technology 2007-09-06
_[8] 웹사이트 AMD Phenom X4 Memory Controller in the Ganged/ Unganged Mode http://ixbtlabs.com/[...] 2014-01-09
_[9] 웹사이트 The Phenom / PhenomII memory controller: ganged vs unganged mode benchmarked http://www.ilsistemi[...] 2014-01-09
_[10] 웹사이트 BIOS and Kernel Developer's Guide (BKDG) For AMD Family 10h Processors http://support.amd.c[...] 2014-01-09
_[11] 웹사이트 JBOD (just a bunch of disks or just a bunch of drives) http://searchstorage[...] 2014-01-09
_[12] 간행물 X58 Product Brief http://www.intel.com[...] Intel
_[13] 간행물 Desktop Boards – Triple Memory Modules http://support.intel[...] Intel 2011-10-01
_[14] 웹사이트 Core i7 Family Product Comparison http://ark.intel.com[...] Intel
_[15] 웹사이트 Xeon Family Product Comparison http://ark.intel.com[...] Intel
_[16] 뉴스 AMD Ryzen Threadripper And Vega Attack Prey At 4K, Quad GPUs Shred Blender, Radeon RX Vega Hits In July https://hothardware.[...]
_[17] 웹사이트 Intel X79 Quad Channel and Z68 Dual Channel Memory Performance Analysis http://www.tweaktown[...] TweakTown 2013-11-30
_[18] 웹사이트 AMD Opteron 6300 Series processor Quick Reference Guide https://www.amd.com/[...] 2013-12-11
_[19] 웹사이트 AMD Opteron 6200 Series Processor Quick Reference Guide https://www.amd.com/[...] 2012-10-15
_[20] 뉴스 Qualcomm Centriq 2400 ARM CPU from Hot Chips 29 https://www.servethe[...] Serve The Home 2017-08-23
_[21] 웹사이트 Intel® Xeon® Bronze 3106 Processor (11M Cache, 1.70 GHz) https://www.intel.in[...]
_[22] 뉴스 AMD Prepares 32-Core Naples CPUs for 1P and 2P Servers: Coming in Q2 http://www.anandtech[...] Anandtech 2017-03-07
_[23] 뉴스 Cavium ThunderX2 and OCP Platform Details https://www.servethe[...] Serve the Home 2017-11-09
_[24] 웹사이트 AMD Threadripper Pro Review: An Upgrade Over Regular Threadripper? https://www.anandtec[...] 2021-08-18
_[25] 웹사이트 AMD 4th Gen EPYC 9004 Series Launched: Genoa Tested In A Data Center Benchmark Gauntlet https://hothardware.[...] 2023-12-07
_[26] 문서 병렬 처리, 2번째: RAM과 HDD | 탐스 하드웨어 http://www.tomshardw[...]
_[27] 웹인용 Intel Core i7 Family Product Comparison http://ark.intel.com[...]
_[28] 웹인용 Intel Xeon Family Product Comparison http://ark.intel.com[...]
_[29] 웹인용 http://sites.amd.com[...] 2012-10-15
_[30] 웹인용 http://www.amd.com/u[...] 2012-10-15

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