다양한 보조기억장치

다양한 보조기억장치

 

하드 디스크 (자기 디스크)

자기적인 방식으로 데이터를 저장하는보조기억장치

하드 디스크는 CD나 LP와 비슷하게 동작함, 동그란 원판에 데이터를 저장하고, 그것을 회전시켜 뾰족한 리더기로 데이터를 읽는 점에서 비슷함

• 플래터: 하드 디스크에서 실질적으로 데이터가 저장되는 곳, 자기 물질로 덮여 있어 수많은 N (0)극와 S (1)극을 저장함
• 스핀들: 플래터를 회전시키는 구성 요소
• RPM: 스필들이 플래터를 돌리는 속도 (분당 회전수)
• 헤드: 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소, 바늘 같이 생긴 부품
• 디스크 암: 원하는 위치로 헤드를 이동시킴

 

디스크는 훨씬 더 많은 양의 데이터를 저장해야 하므로 일반적으로 여러 겹의 플래터로 이루어져 있고 플래터 양면을 모두 사용할 수 있음, 양면 플래터를 사용하면 위아래로 플래터당 두 개의 헤드가 사용됨 일반적으로 모든 헤드는 디스크 암에 부착되어 다같이 이동함

 

 

 

플래터

• 트랙: 플래터를 여러 동심원으로 나누었을 때 그중 하나의 원을 트랙이라고 부름
• 섹터: 트랙은 피자처럼 여러 조각으로 나누어지는데 이 한 조각을 의미함, 하드 디스크의 가장 작은 전송 단위
• 실린더: 여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적 단위

 

연속된 정보는 보통 한 실린더에 기록됨, 그 이유는 디스크 암을 움직이지 않고도 바로데이터에 접근할 수 있기 때문임

 

 

 

하드 디스크가 저장 된 데이터에 접근하는 시간

• 탐색 시간: 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간

 

• 회전 지연: 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간

 

• 전송 시간: 하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간

 

탐색 시간과 회전 지연을 단축시키기 위해서는 플래터를 빨리 돌려 RPM을 높이는 것도 중요하지만, 접근하려는 데이터가 플래터 혹은 헤드를 조금만 옮겨도 접근할 수 있는 곳에 위치해 있는 것도 중요함

 

 

플래시 메모리

전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 반도체 기반의 저장 장치

 

• 셀 (Cell): 플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가낭 작은 단위
  • SLC: 한 셀에 1비트를 저장 할 수 있는 플래시 메모리
    • 한 셀로 두개의 정보를 표현
    • MLC나 TLC 타입에 비해 비트의 빠른 입출력이 가능
    • 수명도 길어서 수만에서 수십만 번 가까이 데이터를 쓰고 지우고를 반복할 수 있음
    • 가격이 비쌈
    • 보통 기업에서 데이터를 읽고 쓰기가 매우 많이 반복되며 고성능의 빠른 저장 장치가 필요한 경우에  SLC 타입을 사용함 
  • MLC: 한 셀에 2비트를 저장 할 수 있는 플래시 메모리
    • 한 셀로 네 개의 정보를 표현
    • SLC 타입보다 일반적으로 속도와 수명을 떨어지지만, 대용화하기 유리함
    • SLC 타입보다 용량 대비 가격이 저렴함
    • 많은 플래시 메모리 저장 장치들이 MLC 타입으로 만들어짐
  • TLC: 한 셀에 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
    • 한 셀로 여덟 개의 정보를 표현
    • 대용화 하기 유리
    • SLC나 MLC 타입보다 수명과 속도가 떨어지지만 용량 대비 가격도 저렴

 

SLC: 썼다 지우기를 자주 반복해야 하는 경우 혹은 높은 성능을 원하는 경우

TLC: 저가의 대용량 저장 장치

MLC: 그 중간

 

구분	SLC	MLC	TLC
셀당 bit	1bit	2bit	3bit
수명	길다	보통	짧다
읽기/쓰기 속도	빠르다	보통	느리다
용량 대비 가격	높다	보통	낮다

 

• 페이지: 셀들이 모여 만들어진 단위
• 블록: 페이지가 모여 만들어진 단위
• 플레인: 블록이 모여 만들어진 단위
• 다이: 플레인이 모여 만들어진 단위

 

플래시 메모리의 특징

플래시 메모리에서 읽기와 쓰기는 페이지 단위로 이루어짐

삭제는 페이지보다 블록 단위로 이루어짐

 

 

페이지의 상태

• Free: 어떠한 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태
• Valid: 이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태
• Invalid: 쓰레기값이라 부르는 유효하지 않은 데이터를 저장하고 있는 상태를 의미

 

플래시 메모리는 덮어쓰기가 불가능해 Valid  상태인 페이지에는 새 데이터를 저장할 수 없음

그래서 최근 SSD를 비롯한 플래시 메모리는 이런 쓰레기값을 정리하기 위해 가비지 컬렉션 기능을 제공함

 

가비지 컬렉션: 유효한 페이지들만 새로운 블록으로 복사한 후 기존 블록을 삭제하여 공간을 정리하는 기능