핀당 전송 속도, 데이터 버스 폭, DIMM·칩·스택 수를 입력하면 메모리 피크 대역폭을 구할 수 있습니다. 효율 계수를 더하면 실제로 쓸 수 있는 대역폭의 대략적인 추정치를 볼 수 있습니다. 주요 규격은 프리셋으로 제공됩니다.
| 규격 (단위) | MT/s | 버스 폭 (비트) | 피크 대역폭 |
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피크 값은 DDR4와 DDR5는 DIMM당, LPDDR5X는 64비트당, GDDR6는 칩당, HBM3는 스택당 값입니다. 전송 속도는 각 규격의 대표적인 속도 등급이며, 더 빠르거나 느린 제품도 있습니다.
다른 입력은 현재 값 그대로 두고, 선택한 입력만 현재 값의 1/4~4배 범위에서 바꿨을 때의 결과입니다. 빨간 점이 현재 값입니다.
메모리 피크 대역폭은 각 데이터 핀이 초당 전송하는 횟수(전송 속도)에 핀 수(버스 폭)를 곱하고, 비트를 바이트로 바꾸기 위해 8로 나눈 값입니다. DDR(Double Data Rate) 메모리는 클럭의 상승 에지와 하강 에지 모두에서 데이터를 전송하므로 전송 속도는 클럭 주파수의 두 배입니다. DDR4-3200은 1,600 MHz 클럭으로 3,200 MT/s를 냅니다. 64비트 버스라면 3,200 × 64 ÷ 8 = 25,600 MB/s, 즉 25.6 GB/s가 됩니다. MHz와 MT/s를 혼동하면 답이 절반이 되거나 두 배가 됩니다.
피크 대역폭은 매 사이클 데이터가 흐를 때의 이론적 상한입니다. 실제 DRAM은 저장된 전하를 유지하기 위한 리프레시, 사용 중인 뱅크에서 새 로우를 열어야 하는 뱅크 충돌, 버스 방향이 바뀔 때의 읽기/쓰기 전환으로 시간을 잃습니다. 따라서 지속 대역폭은 피크보다 낮습니다. 접근 패턴에 크게 좌우되지만, 피크의 대략 60~90%가 흔히 쓰이는 대략적인 기준입니다. 연속적인 순차 읽기에서는 높고, 랜덤 접근이나 읽기·쓰기가 섞인 경우에는 낮습니다.
대역폭은 핀을 늘리거나 핀을 빠르게 하는 방법으로 얻습니다. GDDR6는 칩당 좁은 32비트 버스를 핀당 16 Gb/s로 구동해 칩당 64 GB/s를 얻습니다. 반면 HBM3는 DRAM 다이 스택을 매우 넓은 1,024비트 버스로 연결하며, 핀당 6.4 Gb/s라는 비교적 낮은 속도로도 스택 하나가 약 819 GB/s에 이릅니다. HBM은 연결이 짧아 비트당 에너지가 적지만, 실리콘 인터포저 같은 비싼 패키징이 필요합니다. GDDR는 일반 기판에 실장할 수 있지만, 고속 신호 때문에 배선과 전원 설계가 어려워집니다.
메모리 장벽은 프로세서의 연산 성능이 메모리 대역폭과 지연 시간의 개선보다 빠르게 향상될 때 생기는 격차입니다. 이동하는 바이트당 연산이 적은 프로그램은 연산 유닛이 데이터를 기다리며 놀게 되므로 대역폭이 속도를 결정합니다. 루프라인 모델은 이를 나타내며, 달성 가능한 성능은 피크 연산 성능과 대역폭 × 연산 강도(바이트당 연산 수) 중 작은 쪽입니다. 예를 들어 100 GB/s에서 바이트당 연산이 1회라면 성능은 초당 1,000억 회 연산을 넘을 수 없습니다. 캐시에서 데이터를 재사용해 연산 강도를 높이는 것이 대역폭 한계를 완화하는 기본적인 방법입니다.
정답: B. 약 25.6 GB/s
피크 대역폭은 전송 횟수 × 버스 폭이므로 3,200 × 10⁶ 회/s × 8바이트 = 25.6 GB/s입니다. 이름의 'DDR4-3200'은 전송 횟수(MT/s)를 나타내고, 모듈 규격명 'PC4-25600'은 대역폭(MB/s)을 나타냅니다. 실제로는 리프레시, 행 전환, 읽기/쓰기 전환 시에 대기 시간이 생기므로 실효 대역폭은 피크의 70~80% 정도인 경우가 많습니다.
정답: C. 6.4 GB/s
대역폭은 동시에 처리 중인 데이터량을 대기 시간으로 나누어 구할 수 있습니다(리틀의 법칙). 미스가 하나라면 64 B ÷ 100 ns = 0.64 GB/s이고, 동시에 10개 처리할 수 있다면 10 × 64 B ÷ 100 ns = 6.4 GB/s가 됩니다. 주기억장치의 대역폭을 다 쓰려면 대기 시간을 줄이는 것뿐 아니라 많은 미스를 동시에 처리하는 메모리 레벨 병렬성이 필수입니다. 0.64 GB/s는 동시 1개일 때의 값 그대로이고, 0.064 GB/s는 반대로 10으로 나눈 값입니다.
3,200 MT/s × 64비트 ÷ 8 = 25.6 GB/s입니다. 이는 64비트 채널 하나(DIMM 1개)의 피크이며, 2채널이면 51.2 GB/s입니다. 실제로 쓸 수 있는 대역폭은 이보다 낮습니다.
MHz는 클럭 주파수이고, MT/s는 초당 데이터 전송 횟수를 백만 단위로 나타낸 것입니다. DDR 메모리는 클럭의 양쪽 에지에서 전송하므로 MT/s는 클럭 주파수의 두 배입니다. DDR4-3200은 1,600 MHz 클럭을 사용합니다.
DDR5 DIMM에는 독립된 32비트 서브채널이 두 개 있습니다(ECC 제외). 전체 폭은 DDR4와 같은 64비트이지만, 더 작은 독립 단위 덕분에 동시에 처리 중인 요청을 늘릴 수 있어 실효 효율이 높아지는 경향이 있습니다. DDR5-6400 DIMM 하나의 피크는 51.2 GB/s입니다.