2. 메모리(RAM)와 CPU

박은서

Dec 02, 2025

1. 64비트 컴퓨터

64비트 컴퓨터란 CPU가 한 번에 64비트(=64개의 0과 1) 단위로 데이터를 처리하고, 64비트 크기의 주소를 사용해 메모리를 다룰 수 있는 컴퓨터

➡️ “64비트”는 성능, 메모리, 운영체제와 깊게 관련돼 있음

1️⃣ 64비트란 무엇인가?

여기서 비트 수는 CPU의 레지스터 크기와 주소 처리 능력을 의미

1) 64비트 CPU

한 번에 64비트(8바이트) 데이터 처리

메모리 주소도 64비트로 표현 가능

2) 32비트 vs 64비트

32비트 → 한 번에 32비트

64비트 → 한 번에 64비트 메모리(램)와 64비트의 관계

2️⃣ 메모리(RAM)와 64비트의 관계

1) 32비트의 한계

주소 공간 : 2³² = 약 4GB

실제로는 OS 때문에 3~3.5GB 정도만 사용 가능

2) 64비트의 장점

주소 공간: 2⁶⁴ = 이론상 16EB(엑사바이트)

사실상 수십 GB ~ 수 TB 이상 RAM 사용 가능

📌 그래서 8GB, 16GB, 32GB RAM은 64비트 OS가 필수

3️⃣ 64비트 운영체제(OS)

64비트 CPU + 64비트 OS 조합 필요

1) 프로그램 호환성

64비트 OS

✅ 64비트 프로그램 실행
⚠️ 대부분의 32비트 프로그램 실행 가능

32비트 OS

❌ 64비트 프로그램 실행 불가

4️⃣ 성능 차이

장점

더 큰 메모리 사용 가능

대용량 데이터 처리에 유리

최신 CPU 명령어 활용

보안 기능 강화 (주소 공간 난수화 등)

단점

프로그램과 포인터 크기 증가

메모리 사용량이 약간 늘어남

5️⃣ 언제 64비트가 중요한가?

✔ 다음 상황에서는 필수

RAM 4GB 이상

게임, 영상 편집, 3D, AI, 서버

최신 소프트웨어 사용

❌ 중요하지 않은 경우

아주 단순한 임베디드 장치

극도로 제한된 환경

2. 메모리(RAM)

1️⃣ 메모리(RAM)란?

메모리(RAM, Random Access Memory)

컴퓨터가 현재 실행 중인 프로그램과 즉시 사용할 데이터를 저장해 두는 휘발성 저장장치

CPU가 바로바로 꺼내 써야 하는 정보를 올려두는 책상 같은 역할

2️⃣ 메모리가 하는 일

실행 중인 프로그램

프로그램이 사용하는 데이터

운영체제(OS)의 핵심 부분

📌 CPU는 저장장치(SSD/HDD)보다 RAM에 있는 데이터를 훨씬 빠르게 처리

3️⃣ 메모리(RAM)의 특징

휘발성 메모리

→ 전원이 꺼지면 내용이 모두 사라짐

→ 저장용이 아니라 작업용

임시 작업 공간 역할

→ 실행 중인 앱, OS 작업, 연산 중인 데이터 등이 저장됨

고속 읽기·쓰기 가능

→ CPU가 프로그램을 빠르게 실행할 수 있도록 함

용량이 클수록 멀티태스킹 능력이 향상됨

4️⃣ 메모리 VS 저장장치

구분	RAM	SSD/HDD
속도	매우 빠름	느림
용도	작업 중 데이터	영구 저장
전원 OFF	데이터 삭제	데이터 유지
용량	상대적으로 작음	큼

5️⃣ 메모리의 종류

1) DRAM (주기억장치)

일반 PC용 RAM

DDR4, DDR5 등

2) SRAM

매우 빠름

비싸고 용량 작음

CPU 캐시 메모리로 사용

3. CPU(Central Processing Unit, 중앙처리장치)

1️⃣ CPU란?

CPU(Central Processing Unit, 중앙처리장치)

컴퓨터에서 계산과 명령 실행을 담당하는 중심 처리 장치로, 프로그램의 지시를 해석하고 처리하는 컴퓨터의 핵심 부품

컴퓨터의 두뇌

2️⃣ CPU의 핵심 기능

1) 연산

사칙연산(+, -, ×, ÷), 논리연산(AND, OR, NOT 등) → 모두 **ALU(산술논리연산장치)**에서 처리

2) 제어

프로그램이 내리는 명령을 해석하고, 실행 순서 관리하며 각 장치에 무엇을 하라고 지시함 → 제어장치(Control Unit) 역할

3) 데이터 처리

RAM에서 데이터를 가져와 처리 후 다시 저장

3️⃣ CPU의 기본 구송 요소

1) 연산장치 (ALU, Arithmetic Logic Unit)

산술 연산(+ − × ÷)

논리 연산(AND, OR, 비교)

2) 제어장치 (CU, Control Unit)

명령어 해석

각 부품에 신호 전달

3) 레지스터

CPU 내부의 초고속 메모리

연산 중인 데이터와 명령어 저장

4. 캐시 메모리(Cache Memory)

1️⃣ 캐시 메모리란?

CPU 안(또는 아주 가까이)에 있는 아주 빠른 임시 메모리

CPU와 RAM 사이에서 자주 사용하는 데이터나 명령을 임시로 저장해 CPU가 메인 메모리(RAM)에 접근하는 시간을 줄여 성능을 높이기 위한 고속 기억 장치

2️⃣ 캐시 메모리의 목적

CPU는 엄청 빠른데, RAM은 그에 비해 느림

CPU: 1초에 수십억 번 연산

RAM: CPU보다 수십~수백 배 느림

📌 이 속도 차이를 줄이기 위해 중간 완충 역할을 하는 것이 캐시 메모리

3️⃣ 캐시 메모리의 특징

① CPU에 가장 가까운 초고속 메모리

RAM보다 훨씬 빠른 속도로 동작

CPU가 필요한 데이터를 빠르게 가져올 수 있게 함

② 자주 쓰는 데이터를 저장

프로그램 실행 중 반복적으로 접근하는 데이터나 명령어를 저장

이를 통해 CPU가 RAM까지 매번 가지 않아도 됨 → 속도 향상

③ 휘발성 메모리

전원이 꺼지면 데이터가 사라짐

RAM과 같은 휘발성 메모리지만, 훨씬 더 빠르고 용량은 훨씬 작음

4️⃣ 캐시 메모리의 종류

1) L1 Cache

가장 빠르고 용량이 매우 작음(수십 KB)

2) L2 Cache

L1보다 느리지만 더 큼

3) L3 Cache

여러 CPU 코어가 함께 사용, 용량 큼(수 MB)

5️⃣ 캐시의 동작

1) 캐시 히트(Cache Hit)

CPU가 필요한 데이터가 캐시에 있음 → 즉시 사용 (빠름)

2) 캐시 미스(Cache Miss)

CPU가 필요한 데이터가 캐시에 없음 → RAM에서 가져와 캐시에 저장 (느림)

📌 히트율이 높을수록 성능이 좋음

필기 정리