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램댁

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목차

1. 개요

램댁(RAMDAC)은 1987년 IBM이 비디오 그래픽스 어레이(VGA) 디스플레이 어댑터를 출시하면서 PC 용어로 정착된 용어이다. 램댁은 픽셀의 색상 값을 RAM 조회 테이블을 거치지 않고 DAC 입력으로 직접 전달하는 '직접 색상' 연산을 추가하며 발전했다. 1990년대 초, 램댁은 디스플레이 컨트롤러 칩에 통합되어 그래픽 카드 생산 비용을 낮추었고, 독립형 램댁 시장은 사라졌다. 현대의 램댁은 디스플레이 컨트롤러 칩에 통합되어 있으며, CLUT 기반 디스플레이 모드는 트루 컬러 디스플레이 모드로 대체되어 거의 사용되지 않는다. 램댁은 DAC와 SRAM으로 구성되며, SRAM은 CLUT 역할을 한다. 2006년 기준, 최신 그래픽 카드의 DAC는 400MHz 클럭 속도로 작동한다.

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램댁

2. 역사

램댁(RAMDAC)이라는 용어는 IBM이 1987년 VGA 디스플레이 어댑터를 선보이기 전까지는 널리 쓰이지 않았다.[2] 초기 램댁은 그래픽 카드에 별도의 칩으로 존재하며, 디지털 그래픽 데이터를 아날로그 모니터 신호로 변환하고 색상 팔레트를 관리하는 역할을 했다.

1990년대 초, 반도체 기술과 PC 처리 능력이 발전하면서 램댁은 점차 디스플레이 컨트롤러 칩에 통합되었다.[2] 이러한 통합은 그래픽 카드의 생산 비용을 낮추는 데 기여했으며, 독립적인 램댁 칩 시장은 점차 사라지게 되었다.[2] 이 시기에는 램댁의 기능 또한 발전하여, 색상 팔레트를 거치지 않고 직접 색상을 처리하는 기능 등이 추가되었다.[2]

현대의 PC 환경에서 램댁은 대부분 디스플레이 컨트롤러 칩의 일부로 통합되어 있다.[2] 초기의 주된 기능이었던 CLUT(Color Look-Up Table) 기반의 디스플레이 모드 지원은 트루 컬러가 보편화되면서 그 중요성이 줄어들었다.[2] 하지만 일부 CAD나 영상 편집 프로그램에서는 여전히 하드웨어 오버레이 기능을 위해 램댁의 일부 기능을 활용하기도 한다.[2]

최근에는 DVI나 HDMI 같은 디지털 인터페이스가 주류가 되면서, 아날로그 신호 변환을 담당하던 램댁의 DAC 부분은 점차 사라지는 추세이다.

2. 1. 초기 램댁

VGA 기판 위의 INMOS G171 램댁


램댁(RAMDAC)이라는 용어는 IBM이 1987년 VGA 디스플레이 어댑터를 출시하기 전까지는 일반적인 PC 용어로 널리 사용되지 않았다. IBM VGA 어댑터는 INMOS G171 램댁을 사용했는데, 이는 별도의 칩 형태로 존재했다. INMOS VGA 램댁은 262,144가지 색상 중 256가지 색상(8비트 CLUT)을 표시할 수 있었고, 초당 약 30 메가픽셀(Mpix/s)의 픽셀 속도를 지원했다.[2]

다른 하드웨어 제조사들이 IBM VGA 규격을 복제하면서 INMOS VGA 램댁 역시 함께 복제되었다. 이후 반도체 기술과 PC 처리 능력이 발전하면서 램댁에는 새로운 기능들이 추가되었다. 대표적으로 픽셀의 색상 값을 조회 테이블(LUT)을 거치지 않고 바로 DAC(디지털-아날로그 변환회로) 입력으로 전달하는 '직접 색상'(Direct color) 연산 모드가 가능해졌다. 또한, Edsun의 CEGDAC과 같이 선이나 벡터 그래픽을 그릴 때 계단 현상을 줄여주는 공간적 앤티앨리어싱 기능을 하드웨어적으로 지원하는 혁신도 있었다.

1990년대 초반에 이르러 PC 칩 산업은 램댁을 디스플레이 컨트롤러 칩 안에 통합하는 방향으로 발전했다. 이를 통해 그래픽 카드에 들어가는 개별 칩의 수를 줄이고 생산 비용을 낮출 수 있었다. 결과적으로 독립형 램댁 칩 시장은 점차 사라지게 되었다.

2. 2. 램댁의 발전과 통합



1990년대 초, PC 칩 산업이 발전하면서 램댁은 디스플레이 컨트롤러 칩에 통합되는 방향으로 나아갔다.[2] 이러한 통합은 여러 개의 개별 칩을 사용하는 대신 단일 칩으로 기능을 구현하게 하여 그래픽 카드의 생산 비용을 낮추는 효과를 가져왔다. 결과적으로 독립형 램댁 시장은 점차 사라지게 되었다.[2] 오늘날 독립형 램댁은 일부 틈새 시장용으로 제조 및 판매되지만, 그 규모는 매우 제한적이다.[2]

통합 추세와 더불어 램댁 자체의 기능도 발전했다. 반도체 제조 기술과 PC 처리 능력이 향상되면서, 픽셀의 색상 값을 RAM 조회 테이블을 거치지 않고 DAC 입력으로 직접 전달하는 '직접 색상'(Direct Color) 연산 모드가 추가되었다.[2] 또한, Edsun의 CEGDAC과 같이 라인/벡터 드로잉 연산을 위한 하드웨어 지원 공간적 앤티앨리어싱 기능을 갖춘 혁신적인 램댁도 등장했다.[2]

현대의 PC에서는 램댁이 디스플레이 컨트롤러 칩에 통합되어 있는 것이 일반적이다. 이는 애드인 보드 형태일 수도 있고, 마더보드의 코어 로직 칩셋에 내장된 형태일 수도 있다.[2] CLUT(Color Look-Up Table) 기반의 디스플레이 모드를 제공하는 램댁 본래의 목적은 트루 컬러 디스플레이 모드가 보편화되면서 거의 사용되지 않게 되었다.[2] 그러나 많은 CAD나 영상 편집 응용 프로그램에서는 사용자 인터페이스가 편집 중인 화면의 렌더링을 방해하지 않도록 하기 위해 프로그래밍 가능한 팔레트와 함께 하드웨어 오버레이 기능을 여전히 활용한다.[2]

최근에는 DVI, HDMI와 같은 디지털 인터페이스 기술이 주류가 되면서, 아날로그 신호 변환을 담당하는 램댁의 DAC 부분은 점차 사라지는 추세이다.

2. 3. 현재의 램댁

1990년대 초부터 PC 칩 산업의 발전으로 램댁은 디스플레이 컨트롤러 칩에 통합되기 시작했다. 이는 그래픽 카드의 생산 비용을 절감하는 효과를 가져왔고, 결과적으로 독립형 램댁 시장은 사실상 사라졌다. 오늘날 램댁은 주로 틈새 시장을 위한 응용 분야에서 제한적으로 제조 및 판매된다.[2]

현대의 개인용 컴퓨터(PC)에서 램댁은 그래픽 카드나 메인보드의 코어 로직 칩셋에 포함된 디스플레이 컨트롤러 칩의 일부로 존재한다. CLUT(Color Look-Up Table) 기반의 디스플레이 모드를 제공하는 램댁의 본래 기능은 트루 컬러 디스플레이 모드가 일반화되면서 거의 사용되지 않게 되었다. 프로그래밍 가능한 팔레트는 주로 오래된 소프트웨어와의 호환성을 위한 기능으로 남아있다.

그러나 CAD나 영상 편집과 같은 일부 전문 응용 프로그램에서는 여전히 하드웨어 오버레이 기능을 활용하기 위해 램댁의 프로그래밍 가능한 팔레트 기능을 사용한다. 이는 사용자 인터페이스 요소가 주 작업 영역의 렌더링을 방해하지 않도록 보장하는 데 도움을 준다.

한편, DVI나 HDMI와 같은 디지털 디스플레이 인터페이스 기술이 보편화되면서, 아날로그 신호 변환을 담당하던 램댁의 DAC(Digital-to-Analog Converter) 부분은 점차 사라지고 있는 추세이다.

3. 디자인

램댁(RAMDAC)은 컴퓨터 내부의 디지털 비디오 신호를 아날로그 모니터가 표시할 수 있도록 변환하는 집적 회로이다. 주요 구성 요소로는 DAC(Digital-to-Analog Converter)와 색상 정보를 저장하는 SRAM(Static Random Access Memory)이 있다.[1]

SRAM은 컬러 룩업 테이블(CLUT)로 사용되어 제한된 색상 팔레트를 구현하거나, 트루 컬러 모드에서는 DAC가 그래픽 데이터로부터 직접 색상 정보를 받아 처리하기도 한다.[1] 1990년대 중반 이후 그래픽 카드 설계에서는 트루 컬러 방식이 보편화되었고, CLUT 기능은 주로 오래된 소프트웨어와의 하위 호환성을 위해 유지되었다.[1]

3. 1. 램댁의 구성 요소

램댁(RAMDAC)은 주로 디지털-아날로그 변환기(DAC)와 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)로 구성된다. 각 램댁의 DAC 크기는 보통 6~10 비트이다.[1] SRAM은 컬러 룩업 테이블(CLUT) 역할을 수행하며, 일반적으로 256개의 항목(즉, 8비트 주소)을 가진다. SRAM의 단어 길이는 각 DAC 크기의 최소 3배 이상이어야 한다.[1]

예를 들어, DAC의 단어 길이가 8비트라면, 256 × 24비트 크기의 SRAM을 사용하여 총 16,777,216 (약 1,670만) 가지 색상 중에서 256개를 선택하여 디스플레이에 표시할 수 있다.[1] 이 SRAM의 내용은 프레임 사이의 수직 블랭킹 간격 동안, 즉 디스플레이로 픽셀을 전송할 필요가 없을 때 변경될 수 있다.[1]

SRAM은 우회될 수도 있는데, 이 경우 DAC는 트루 컬러 모드에서 디스플레이 데이터로부터 직접 색상 정보를 공급받는다.[1] 실제로 1990년대 중반 이후에는 이러한 트루 컬러 모드가 램댁의 일반적인 작동 방식이 되었으며, 프로그래밍 가능한 팔레트(CLUT) 기능은 주로 오래된 소프트웨어와의 하위 호환성을 위한 기능으로 남게 되었다.[1] 많은 최신 그래픽 카드에서는 SRAM 없이 DAC 부분만 사용할 때 트루 컬러 모드에서 램댁의 클럭 속도를 더 빠르게 할 수 있다.[1]

3. 2. 램댁의 작동 원리

각 RAMDAC의 크기는 6~10 비트이다. SRAM의 단어 길이는 각 DAC의 크기보다 최소 3배 이상이어야 한다. SRAM은 컬러 룩업 테이블(CLUT) 역할을 하며, 일반적으로 256개의 항목(따라서 8비트 주소)을 갖는다. 만약 DAC의 단어 길이가 8비트라면, 256 × 24비트 SRAM을 가지게 되어 디스플레이에서 1670만 가지 색상 중에서 256개를 선택하여 표시할 수 있다.[1] 이 SRAM의 내용은 각 프레임 사이의 수직 블랭킹 간격 동안, 즉 디스플레이로 전송할 픽셀을 생성할 필요가 없을 때 변경될 수 있다.

SRAM은 일반적으로 우회될 수 있으며, 이 경우 DAC는 트루 컬러 모드에서 디스플레이 데이터로부터 직접 색상을 공급받는다. 실제로 1990년대 중반 이후 RAMDAC은 주로 이 방식으로 작동했으며, 프로그래밍 가능한 팔레트(SRAM)는 대부분 구형 소프트웨어와의 호환성을 위한 레거시 기능으로만 유지되었다. 많은 최신 그래픽 카드에서는 SRAM이 없는 DAC 부분만 사용할 때 트루 컬러 모드에서 RAMDAC의 클럭 속도를 훨씬 빠르게 설정할 수 있다.

주어진 디스플레이 출력에 필요한 픽셀 클럭은 다음과 같이 추정할 수 있다.[4]

: 가로 픽셀 수 × 세로 줄 수 × 1.4 (블랭킹 요인 포함) × 디스플레이 업데이트 속도(재생 빈도)

선명한 가장자리를 표현하기 위한 빠른 색상 전환 능력은 일반적으로 RAMDAC의 픽셀 클럭 속도에 상당한 부담을 준다.

2006년 기준으로 최신 그래픽 카드의 DAC는 400 MHz의 클럭 속도로 작동했다. 하지만 비디오 카드 기반의 XGI Volari XP10은 420 MHz DAC로 작동했으며, PC 플랫폼용 생산 비디오 카드 중 가장 높은 DAC 주파수는 Barco의 BarcoMed 5MP2 Aura 76Hz 모델이 기록한 550 MHz였다.[5]

3. 3. 램댁의 성능

램댁 내부의 SRAM은 일반적으로 우회될 수 있으며, 트루 컬러 모드에서는 디스플레이 데이터가 직접 DAC에 색상을 공급할 수 있다. 실제로 1990년대 중반 이후 이 방식이 일반적인 작동 모드가 되었으며, 프로그래밍 가능한 팔레트(SRAM을 이용한 컬러 룩업 테이블)는 주로 구형 소프트웨어와의 호환성을 위한 레거시 기능으로 남게 되었다.[1] 많은 최신 그래픽 카드에서는 SRAM이 없는 DAC 부분만 사용할 때 트루 컬러 모드에서 램댁의 클럭 속도를 훨씬 빠르게 할 수 있다.

주어진 출력에 필요한 픽셀 클럭은 다음과 같이 대략적으로 추정할 수 있다.[4]

: (가로 픽셀 수) × (세로 줄 수) × 1.4 (블랭킹 요인 포함) × (디스플레이 업데이트 속도 또는 재생 빈도)

선명한 가장자리를 표현하기 위한 빠른 전환 능력은 일반적으로 램댁의 픽셀 클럭을 초과하는 성능을 요구한다.

2006년을 기준으로, 당시 최신 그래픽 카드의 DAC는 400 MHz의 클럭 속도로 작동했다. 그러나 비디오 카드 제조업체 XGI의 Volari XP10 모델은 420 MHz DAC로 작동했으며, PC 플랫폼용 생산 비디오 카드 중 가장 높은 DAC 주파수 기록은 Barco의 BarcoMed 5MP2 Aura 76Hz 모델이 달성한 550 MHz였다.[5]

참조

[1] 문서 Random+Access+Memory+Digital-to-Analog+Converter
[2] 웹사이트 Famous Graphics Chips: IBM’s VGA https://www.computer[...] 2024-04-13
[3] 서적 Modern processor design : fundamentals of superscalar processors Waveland Press
[4] 웹사이트 VESA's GTF calculation sheet http://www.cs.unc.ed[...]
[5] 웹사이트 https://web.archive.[...]


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