Chapter07 보조기억장치
1 다양한 보조기억장치
가장 대중적인 보조기억장치는 하드디스크와 플래시 메모리이다.
이들은 컴퓨터 시스템에서 데이터를 영구적으로 저장하는 데 사용된다.
하드디스크 (HDD: Hard Disk Drive)
하드디스크는 데이터를 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조기억장치이다.
저장 밀도가 높고 대용량 저장에 유리하여 현재까지 많이 사용되고 있다.
하드디스크의 구조
구성 요소 설명 플래터(Platter) 원판 형태로 데이터를 저장하는 자기 디스크 헤드(Head) 데이터를 읽고 쓰는 장치로, 플래터 위를 아주 가깝게 이동하며 동작 스핀들(Spindle) 플래터를 회전시키는 축 역할 디스크 암(Arm) 헤드를 이동시키는 기계적 팔 디스크 모터 디스크를 고속으로 회전시킴 (대표적으로 7200RPM 또는 15000RPM)
하드디스크의 데이터 구조
용어 설명 트랙(Track) 플래터의 동심원 형태의 원형 경로 섹터(Sector) 트랙을 나눈 조각, 하나의 섹터는 일반적으로 512바이트 블록(Block): 여러 섹터를 묶은 단위 실린더(Cylinder): 여러 플래터의 동일한 트랙 위치를 수직으로 연결한 논리적 단위
하드디스크의 동작 원리
용어 설명 탐색 시간(Seek Time) 헤드가 목표 트랙으로 이동하는 시간 회전 지연(Rotational Latency) 플래터가 회전하여 데이터가 헤드 아래에 올 때까지 기다리는 시간 전송 시간(Transfer Time) 데이터를 컴퓨터로 전달하는 시간
플래시 메모리 (Flash Memory)
플래시 메모리는 전기적으로 데이터를 읽고 쓰는 반도체 기반의 저장장치이다.
하드디스크에 비해 빠른 속도와 작은 크기 덕분에 아래와 같은 다양한 저장 장치에 사용된다.
우리가 흔히 사용하는 USB 드라이브, SD 카드, SSD가 모두 플래시 메모리 기반의 보조기억장치이다.
대부분의 저장 장치는 NAND 플래시를 사용한다.
일반적으로 플래시 메모리라고 하면 NAND 플래시를 의미한다.
종류 설명 특징 NAND 플래시 NAND 게이트 기반 회로 저장장치(SSD, USB 등)에 주로 사용 NOR 플래시 NOR 게이트 기반 회로 프로그램 코드 저장에 적합 (읽기 속도 빠름)
셀(Cell) 기반 저장 빙식
셀이란 플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가방 작은 단뒤이다.
저장 용량과 효율성에 영향을 미친다.
타입 설명 저장 비트 수 SLC (Single-Level Cell) 1개의 셀에 1비트 저장 1bit MLC (Multi-Level Cell) 1개의 셀에 2비트 저장 2bit TLC (Triple-Level Cell) 1개의 셀에 3비트 저장 3bit
항목 SLC MLC TLC 저장 비트 수 1bit 2bit 3bit 수명 김 보통 짧음 읽기/쓰기 속도 빠름 보통 느림 용량 대비 가격 높음 보통 낮음
플래시 메모리의 구조
페이지(Page) : 셀들이 모인 가장 작은 읽기,쓰기 단위
Free : 빈 상태, 쓰기 가능
Valid: 유효한 데이터
Invalid: 쓰레기 데이터 (덮어쓰기 불가)블록(Block) : 여러 페이지가 모인 단위, 삭제는 블록 단위로만 가능
플레인(Plane) : 블록들이 모인 구조
다이(Die) : 플레인들이 모인 구조, 플래시 메모리의 기본 단위
가비지 컬렉션 (Garbage Collection)
Invalid 페이지가 쌓이면 새로운 블록으로 Valid 데이터만 복사 후 기존 블록을 삭제하는 정리 과정
SSD의 성능 유지와 수명 관리를 위한 핵심 기능
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