※ 본 글은 인사이트에서 출간한 브라이언 W. 커니핸 저자의 『1일 1로그 100일 완성 IT 지식』 책을 읽고 작성하였습니다.

🚀 003. HDD와 SSD의 차이

🏰 보조 기억 장치

• 보조 기억 장치는 전원이 꺼져 있을 때도 정보를 유지
• 주 기억 장치는 정보 저장 용량이 한정적인 데다 전원이 꺼지면 내용이 사라짐

🛴 보조 기억 장치의 종류

• 공통적인 특징

  • 메모리보다 많은 정보를 저장
  • 휘발성을 띠지 않아서 드라이브에 저장된 정보는 전력 공급이 없더라도 유지됨.
    ▶ 데이터, 명령어, 다른 모든 정보는 보조 기억 장치에 장기간 저장되고, 주 기억 장치로는 일시적으로만 옮겨짐.

• 용량의 크기

  • 1바이트는 대부분 일반적인 영어 텍스트 표현에서 알파벳 문자 1개를 저장

📌 하드 디스크(하드 드라이브)

• 자기 디스크는 회전하는 금속 표면에 있는 자성 물질의 미세한 영역이 자성을 띠는 방향을 설정하여 정보를 저장
• 데이터는 동심원을 따라 나 있는 트랙에 저장되며, 디스크는 트랙 간에 이동하는 센서를 이용하여 데이터를 읽고 씀

  • 오래된 컴퓨터가 작동할 때 들리는 윙윙거리고 딸각거리는 소리는 디스크가 센서를 금속 표면의 적절한 위치로 옮기면서 내는 소리
  • 디스크 표면은 고속으로(분당 5,400회 이상) 회전함
  • 디스크는 용량 면에서 RAM보다 바이트당 100배 정도 저렴하지만, 정보에 접근하는 속도는 더 느림
  • 디스크 드라이브가 금속 표면의 특정 트랙에 접근하는 데는 약 1/100초가 걸림.
  • 접근하고 나면 데이터는 초당 약 100MB의 속도로 전송됨

📌 SSD

• SSD는 회전하는 기계 장치 대신, 플래시 메모리를 사용함.
• 플래시 메모리는 비휘발성을 띔

  • 전원이 꺼져 있어도 개별 소자에 전하를 유지하는 회로에 정보가 전하 형태로 저장됨.
  • 저장된 전하를 읽어 값이 무엇인지 확인 가능하며, 삭제하고 새 값으로 덮어쓰기도 가능

• 플래시 메모리는 기존의 디스크 저장 장치보다 더 빠르고 가볍고 안정적임

  • 떨어뜨려도 고장이 덜 나고, 전략을 더 적게 사용하므로 휴대전화/카메라 등에 사용됨
  • 일반적인 노트북용 SSD는 250 ~ 500GB 정도를 저장

💡 디스크 드라이브는 컴퓨터의 논리적 구조와 물리적 구현 간의 차이를 보여주는 좋은 예

• 윈도우의 파일 탐색기나 맥OS의 파인더 같은 프로그램은 드라이브의 내용을 폴더와 파일의 계층 구조로 표시함.

• 데이터는 회전하는 기계 장치, 움직이는 부품이 없는 집적회로 또는 완전히 다른 형태의 장치에 저장됨.

• 드라이브라는 하드웨어와 파일시스템이라는 운영체제의 소프트웨어가 합작하여 조직화된 구조를 만들어 냄.

• 데이터를 저장하는 장치라면 완전히 다른 물리적 수단을 사용하더라도 이와 동일한 구조를 제공

  ex CD-ROM/DVD, USB, 카메라, 이동식 메모리 카드
  → 이는 컴퓨팅 곳곳에 스며들어 있는 아이디어인 추상화의 좋은 예

  • 추상화는 물리적인 구현의 세부 사항을 숨김.

• 파일 시스템은 다양한 기술의 물리적 작동 방식과 관계없이 그 내용을 사용자에게 파일과 폴더의 계층 구조로 보혀줌

📌 다른 장치들

• 입력 장치

  ex 마우스, 키보드, 터치스크린, 마이크, 카메라, 스캐너

• 출력 장치

  ex 디스플레이, 프린터, 스피커

• 네트워킹 구성 요소

  ex 와이파이, 블루투스

• 시각, 청각, 또는 다른 면에서 접근성을 겪는 사용자를 위한 다양한 보조 장치도 있음

• 장치의 물리적인 속성은 대개 더 낮은 가격으로 더 작은 패키지에 더 많은 기능을 제공하는 방향으로 빠르게 변해 왔음

  • 이러한 장치들이 어떻게 단일 기기로 합쳐지고 있는 지에도 주목해야 함
  • 스마트폰은 노트북과 추상적인 아키텍처는 같지만, 크기와 소모 전력에 제약이 있어서 구현 방법은 크게 다름

🚀 004. 가로세로 1cm 프로세서 칩

• 하드웨어 장치들의 내부는 과거 와 비교했을 때 많은 발전된 모습을 발견할 수 있다.

  • 예를 들어, SD카드는 겉보기에 차이는 없으나 용량은 100배까지 늘어났으며, 컴퓨터 부품이 올라가 있는 회로 기판에서는 부품의 수가 더 적어졌다.
  • 왜냐하면 20년 전보다 많은 회로가 부품 내부에 들어가 있고, 배선이 더 미
    세하며, 연결 핀의 수가 더 많고 훨씬 더 조밀하게 배치되어 있기 때문이다.
    

• 1990년대 말에 사용되던 데스크톱 PC의 회로 기판을 살펴보면, 프로세서와 메모리 같은 부품은 기판에 장착되거나 꽂혀있으며 회로 기판 반대쪽에 인쇄된 전선으로 연결된다.

• 컴퓨터의 전자 회로는 몇 가지 기본 소자가 매우 많이 모여 만들어진다.

🏰 논리게이트

• 컴퓨터의 전자 회로에서 가장 중요한 기본 소자
• 한 개나 두 개의 입력 값을 바탕으로 단일 출력 값을 계산
• 전압이나 전류 같은 입력 신호를 이용하여 전압이나 전류인 출력 신호를 제어
  • 이러한 게이트가 필요한 만큼 적절한 방식으로 연결되면 어떤 종류의 계산도 수행 가능

🏰 트랜지스터

• 회로 소자에서 가장 핵심적인 부분

• 1974년 벨 연구소에서 존 바딘, 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리가 발명

• 컴퓨터에서 기본적으로 스위치(전압의 제어를 받아 전류를 켜거나 끄는 장치) 역할을 함
  
  

• 한때는 논리 게이트가 개별 부품으로 만들어지기도 하였음

  • 에니악에서는 전구와 크기가 비슷한 진공관으로 만들어졌으며, 1960년대 컴퓨터에서는 지우개 정도 크기의 트랜지스터로 논리 게이트가 만들어졌음

• 아래 그림은 첫 번쨰 트랜지스터의 복제품, 진공관, 패키지에 들어 있는 프로세서를 보여줌.
  

• 프로세서에서 실제 회로 부분은 중앙에 있고 가로세로 1cm인 데 반해, 진공관은 길이가 약 4인치(10cm) 정도.

  • 최신 프로세서가 이 정도 크기라면 수십억개의 트랜지스터가 들어 있을 것임.

🏰 집적회로

• 논리게이트는 집적회로 상에서 만들어짐

• 집적회로는 흔히 칩 또는 마이크로칩이라고 함

• 집적회로는 모든 소자와 배선이 단일 평면(얇은 실리콘 판) 위에 들어가 있는데,
  이는 개별 부품과 재래식 전선이 없는 회로를 만들기 위해 일련의 복잡한 광학적, 화학적 공정을 거쳐 제조된 것임.

  → 따라서 집적회로는 개별 부품으로 만들어진 회로보다 훨씬 작고 견고함

• 칩은 지름이 약 12인치(30cm)인 원형 웨이퍼 상에서 한꺼번에 제조됨.

  • 웨이퍼는 각 칩으로 나뉘고, 칩은 하나씩 패키징됨.
  • 일반적인 칩은 시스템의 나머지 부분과 칩을 연결해주는 수십~수백개의 핀이 있는 더 큰 패키지에 장착됨.
  • 실제 프로세서는 중앙에 있고, 가로세로 길이는 각각 1cm 정도

• 집적회로는 1958년경에 로버트 노이스와 잭 킬비가 독자적으로 발명

• 집적회로는 디지털 전자 장치의 핵심 요소이기는 하지만, 다른 기술과도 함께 사용됨

  • 디스크에는 자기 저장 기술, CD와 DVD에는 레이저, 네트워킹에는 광섬유가 사용됨.