테라바이트 메모리 시대 온다…KAIST, MoS 기술 개발

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테라바이트 메모리 시대 온다…KAIST, MoS 기술 개발

디지털데일리 발행일 2021-03-16 14:07:49

김도현

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- 인텔 옵테인 대비 메모리 슬롯당 4배 저장용량

[디지털데일리 김도현 기자] 국내 연구진이 비휘발성 메모리(NVDIMM)와 초저지연 SSD(반도체 저장장치)가 하나의 메모리로 통합한 제품을 개발했다.

16일 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀(컴퓨터 아키텍처 및 운영체제 연구실)이 비휘발성 메모리와 초저지연 SSD를 하나의 메모리 공간으로 통합하는 메모리-오버-스토리지(MoS:Memory-over-Storage) 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

해당 기술은 인텔 옵테인 대비 메모리 슬롯당 4배 이상인 테라바이트(TB) 수준 저장 용량을 제공하면서 휘발성 메모리(D램)과 유사한 사용자 수준의 데이터 처리 속도를 낼 수 있도록 한다.

기존 NVDIMM은 운영체제 도움 없이 중앙처리장치(CPU)가 직접 비휘발성 메모리에 접근할 수 있다는 장점이 있다. 반면 NVDIMM은 D램을 그대로 활용하고 배터리 크기를 무한히 키울 수 없기 때문에 대용량 데이터를 처리할 수 없다는 게 문제다.

이를 해결하기 위한 대안으로 인텔의 옵테인 메모리와 메모리 드라이브 기술 등이 있다. 하지만 비휘발성 메모리에 접근할 때마다 운영체제의 도움이 필요해 NVDIMM에 비해 50% 수준으로 읽기/쓰기 속도가 떨어진다.

MoS 기술은 초저지연 SSD를 주 메모리로 활용하고 NVDIMM을 캐시메모리로 활용한다. 캐시는 자주 사용되는 데이터에 빨리 접근할 수 있도록 느린 메모리에 저장된 데이터를 빠른 메모리에 복사하는 기법이다.

SSD 대용량의 저장 공간을 사용자에게 메모리로 사용하게 해줌과 동시에 NVDIMM 단독 사용 시와 유사한 성능을 얻게 해 미래 영구 메모리 기술들이 가지는 한계점을 전면 개선한 것이다.

M메인보드나 CPU 내부에 있는 메모리 컨트롤러 허브(MCH)에 적용돼 사용자의 모든 메모리 요청을 처리하기도 한다. 사용자 요청은 일반적으로 NVDIMM 캐시 메모리에서 처리되지만 NVDIMM에 저장되지 않은 데이터의 경우 초저지연 SSD에서 데이터를 읽어와야 한다.

기존 기술들은 운영체제가 이러한 SSD 읽기를 처리하는 반면, 개발된 MoS 기술은 MCH 내부에서 하드웨어가 SSD 입출력을 직접 처리함으로써 초저지연 SSD에 접근 시 발생하는 운영체제(OS)의 입출력 오버헤드(추가로 요구되는 시간)를 완화하는 한편 SSD의 큰 용량을 일반 메모리처럼 사용할 수 있게 해준다.

MoS 기술은 소프트웨어 기반 메모리 드라이브나 옵테인 영구 메모리 기술 대비 45% 절감된 에너지 소모량으로 110%의 데이터 읽기/쓰기 속도 향상을 달성했다. 결과적으로 대용량의 메모리가 필요하고 정전으로 인한 시스템 장애에 민감한 데이터 센터, 슈퍼컴퓨터 등에 사용되는 현재 및 미래 영구 메모리를 대체할 전망이다.

정명수 교수는 "미래 영구 메모리 기술은 일부 해외 유수 기업이 주도하고 있지만 이번 연구성과를 기반으로 관련 시장에서 우위를 선점할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 의미가 있다ˮ고 강조했다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr