혼자 공부하는 컴퓨터구조 < 7-1 다양한 보조기억장치 >

🌟 보조기억장치

흔히 사용하는 USB 메모리, SD 카드, SSD와 같은 저장 장치

대표적인 보조기억장치 : 하드 디스크, 플래시 메모리

💾 하드 디스크

자기적인 방식으로 저장하는 보조기억장치
( 자기 디스크의 일종으로 지칭하기도 한다 )

[ 하드 디스크 구성 요소 ]

• 플래터
  하드 디스크에서 실질적으로 데이터가 저장되는 구성 요소
  -> 회전하면서 도로 위를 이동하는 자동차의 바퀴에 해당하는 플래터는 회전하면서 데이터를 저장하는 역할
• 스핀들
  플래터를 회전시키는 구성 요소
  ( 단위 : RPM )
  -> 자동차의 축과 같이 스핀들은 플래터를 중심으로 회전시키는 역할
• 헤드
  플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소
  -> 자동차 엔진이 도로의 표면을 읽고, 필요에 따라 가속하거나 감속하는 것처럼 헤드는 플래터를 데이터를 읽고 쓰는 역할
• 디스크 암
  헤드를 이동시키는 구성 요소
  -> 자동차의 방향을 제어하는 조향 장치처럼 디스크 암은 헤드를 정확한 위치로 이동시켜 특정 부분의 데이터에 액세스할 수 있도록 함

[ 데이터 저장 ]

트랙과 섹터라는 단위로 데이터를 저장

트랙 : 큰 동그라미
섹터 : 트랙을 작게 나눈 하나하나 단위
-> 정확한 크기는 하드 디스크에 따라 차이가 있지만 일반적으로 512바이트 정도의 크기를 가지고 있다
-> 하나 이상의 섹터를 묶어 블록이라고 표현하기도 한다
실린더 : 여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적 단위
-> 연속된 정보는 보통 한 실린더에 기록된다

[ 저장된 데이터에 접근하는 과정 ]

• 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

+ '프로그래머가 꼭 알아야 할 컴퓨터 시간들'의 일부 발췌

-> 많은 시간이 걸린다
-> 시간들이 별것 아닌 것 같아도 성능에 큰 영향을 끼친다

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🔦 플래시 메모리

전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 잇는 반도체 기반의 저장 장치

[ 단위 알아보기 ]

• 셀
  플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위
• 페이지
  셀들이 모여 만들어진 단위
• 블록
  페이지가 모여 만들어진 단위
• 플레인
  블록이 모여 만들어진 단위
• 다이
  플레인이 모여 만들어진 단위

( 읽기와 쓰기는 페이지 단위로, 삭제는 블록 단위로 이루어진다 )

[ 플래시 메모리 종류 ]

하나의 셀에 몇 비트를 저장할 수 있느냐에 따라 플래시 메모리 종류가 나뉜다

SLC 타입

• 한 셀에 1비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
• MLC나 TLC 타입에 비해 비트의 빠른 입출력이 가능하다
• 용량 대비 가격이 높다
• 보통 기업에서 데이터를 읽고 쓰기가 매우 많이 반복되며 고성능의 빠른 저장 장치가 필요한 경우에 사용한다

MLC 타입

• 한 셀에 2비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
• SLC 타입보다 대용화하기 유리하며 용량 대비 가격이 저렴하다
• 시중에서 사용되는 많은 플래시 메모리 저장 장치들이 MLC타입(혹은 후술할 TLC타입)으로 만들어진다

TLC 타입

• 한 셀에 3비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리
• 대용량화 하기가 유리하다
• 일반적으로 수명과 속도가 떨어지지만 용량 대비 가격이 저렴하다

QLC 타입

• 한 셀이 4비트를 저장할 수 있는 플래시 메모리

[ 페이지 상태 ]

• Free 상태
  어떠한 데이터도 저장하고 있지 않아 새로운 데이터를 저장할 수 있는 상태
• Vaild 상태
  이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태
• Invaild 상태
  쓰레기값이라 부르는 유효하지 않는 데이터를 저장하고 있는 상태

( 플래시 메모리는 하드 디스크와는 달리 덮어쓰기가 불가능하여 Vaild 상태인 페이지에는 새 데이터를 저장할 수 없다 )

[ 가비지 컬렉션 ]

플래시 메모리는 쓰레기값을 정리하기 위해 가비지 컬렉션 기능을 사용한다

-> 유효한 페이지들만을 새로운 블록으로 복사하고 기존의 블록을 삭제하는 기능

출처: 혼자공부하는컴퓨터구조+운영체제