RAM 없는 PC를 CPU 캐시로 실행하는 방법

CPU 캐시만으로 PC 부팅: RAM 없는 실험

개발자 PortalRunner는 RAM 모듈 없이 개인용 컴퓨터를 부팅하는 테스트를 진행했습니다. 이 시스템은 2009년 마더보드에 BIOS를 기반으로 하며, 성공적으로 부팅되어 간단한 Snake 게임을 실행했습니다. 사용 가능한 총 메모리는 CPU 캐시에 한정되었습니다: L1 — 코어당 64 KB, L2 — 코어당 512 KB, 6코어 프로세서의 코어당 L3 — 16 MB로 총 100 MB 미만입니다.

RAM을 비활성화하려면 BIOS를 조정해 메모리 슬롯을 강제로 무시하도록 해야 했습니다. 현대 UEFI 시스템은 추가 검사 때문에 이를 더 어렵게 만듭니다.

RAM 대안과 그 실패 이유

예비 테스트에서 대안들은 효과가 없었습니다:

• 디스크의 대용량 스왑 파일: I/O 작업으로 인한 과도한 지연.
• 구형 GPU의 VRAM: OS 시스템 요구사항과 호환되지 않음.

유일한 실행 가능한 접근법은 메모리 액세스를 CPU 캐시 레벨로 제한하는 것이었습니다. 프로그램은 어셈블리에서 줄 단위로 최적화되었으며, 그래픽은 기본 색상 팔레트를 사용한 ASCII 문자로 구성되었습니다.

기술 구현 세부 사항

BIOS가 탑재된 2009년 PC에서:

• RAM 슬롯 비활성화를 위해 BIOS를 플래시 (새 보드 첫 시도는 실패).
• 메모리가 캐시 한도 내에 머무르는 모드로 OS 부팅.
• 풋프린트를 최소화하는 플래그로 코드 컴파일 (예: GCC의 -Os).
• Snake로 테스트 — 게임이 풋프린트 < 50 KB로 원활히 실행.

L1/L2 캐시는 1–10 사이클 지연을 제공하며, L3은 최대 40 사이클로 동적 할당 없는 콘솔 앱에는 충분합니다.

RAM 가격 폭등 배경

2025년 말까지 DDR5 가격이 3개월 만에 252% 급등했습니다. 64 GB 키트 가격이 $1000을 넘어 기본 노트북 가격을 초과했습니다. 모듈 부족이 RAM 의존도를 줄이는 실험을 촉진하고 있습니다.

임베디드 시스템과 IoT는 이미 OS 없는 베어메탈 코드를 사용하지만, 레거시 코드 때문에 x86 데스크톱에서는 드뭅니다.

주요 요점

• 구형 하드웨어에서 CPU 캐시(L1–L3)로 RAM 없이 미니멀 앱 실행 가능.
• BIOS가 UEFI보다 해킹 쉽다; 2012년 이전 보드 찾기.
• 최적화 팁: 어셈블리, 정적 할당, 힙 피하기.
• 저수준 개발에서 메모리 계층을 깊이 이해하는 데 좋은 연습.
• RAM 가격 급등: 2026년 2월 DDR5-64GB > $1000.

— Editorial Team