[컴퓨터 구조] 보조 기억 장치

혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제(강민철 저, 한빛미디어)를 공부하며 내용을 정리한 글 입니다.

현재 블럭의 내용은 작성자의 의견 혹은 생각이며, 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 지적 감사드립니다.

 

하드 디스크

자기적인 방식으로 데이터를 저장한다.

• 플래터 : 동그란 원판. N극과 S극(0과 1)을 저장한다.
• 스핀들 : 플래터를 회전 시키는 구성 요소. 스핀들이 플래터를 돌리는 속도를 RPM으로 표현한다.
• 헤드 : 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소.
• 디스크 암 : 헤드를 원하는 위치로 이동시키는 구성 요소.

플래터는 트랙과 섹터 단위로 데이터를 저장한다.

여러 겹의 플래터를 사용하기도 하며, 여러 겹의 플래터에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 단위를 실린더라고 부른다. 연속된 정보는 보통 한 실린더에 기록된다.

 

하드 디스크가 저장된 데이터에 접근하는 시간은 크게 세 가지로 나뉜다.

• 탐색 시간 : 해당 트랙까지 헤드가 이동하는 시간
• 회전 지연 : 해당 헤드의 위치까지 플래터를 회전
• 전송 시간 : 하드 디스크에서 컴퓨터로 데이터를 전송하는 시간

플래시 메모리

전기적인 방식으로 데이터를 읽고 쓴다.

플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 단위를 셀 이라고 부른다.

• SLC : Single Level Cell. 한 개의 셀에 1 비트를 저장하며, 가격이 비싸다.
• MLC : Multiple Level Cell. 한 개의 셀에 2 비트를 저장한다.
• TLC : Tiple Level Cell. 한 개의 셀에 3 비트를 저장한다.

플래시 메모리의 단위는 아래와 같다.

• 페이지 : 셀들이 모인 단위
• 블록 : 페이지가 모인 단위
• 플레인 : 블록이 모인 단위
• 다이 : 플레인이 모인 단위

읽기와 쓰기는 페이지 단위로, 삭제는 블록 단위로 이루어진다.

 

페이지는 세 개의 상태를 가질 수 있다.

• Free : 데이터 비어있음
• Valid : 이미 유효 데이터 저장 중
• Invalid : 유효하지 않은 쓰레기값 저장 중

덮어쓰기가 불가하며, 삭제는 블록 단위로 이루어져 쓰레기값이 있다면 용량을 낭비하게 된다.

최근의 플래시 메모리는 가비지 컬렉션 기능을 제공하여 쓰레기값을 정리한다.

 

가비지 컬렉션은 유효한 페이지만 다른 새 블럭으로 옮긴 뒤, 기존 블럭을 삭제한다.

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RAID의 정의와 종류

RAID는 Redundant Array of Independent Disks의 약자다.

데이터의 안정성 혹은 높은 성능을 위해 여러 개의 물리적 보조기억장치를 마치 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술이다.

 

RAID를 구성하는 방법은 여러 가지가 있는데, RAID 레벨이라고 표현한다.

• RAID0 : 여러 개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장. 나눠진 데이터를 스트라이프라고 부른다. 단, 장치 중 하나에 문제가 생기면 모두 문제가 될 수 있다.
• RAID1 : RAID0 의 문제점을 보완하고자 원본과 복사본을 저장하는 방식. 저장소가 증가하며 비용이 증가한다.
• RAID4 : 오류를 검출하고 복구하기 위한 패리티 비트라는 정보를 함께 저장한다. RAID1보다 적은 용량으로도 데이터를 안전하게 보관할 수 있다.
• RAID5 : 패리티 정보도 분산하여 저장한다. RAID4 는 패리티를 저장하는 디스크에 데이터를 계속 쓰게 되므로 패리티를 저장하는 장치에 병목 현상이 발생할 수 있기 때문에 이를 보완한다.
• RAID6 : 기본적으로 RAID5와 같으나, 서로 다른 두 개의 패리티를 두는 방식이다. RAID5 보다 안전하지만, 쓰기 속도는 느리다.