혼자 공부하는 컴퓨터 구조 07. 보조기억장치 - swkim0128/PARA GitHub Wiki

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07.1 다양한 보조기억장치

하드디스크

하드 디스크(Hard Disk Drive)는 컴퓨터에서 가장 일반적으로 사용되는 보조기억장치 중 하나입니다. 하드 디스크는 회전하는 디스크 플래터 위에 자기적으로 정보를 기록하고 읽어올 수 있는 헤드로 구성되어 있습니다. 하드 디스크는 용량이 크고 저렴하며, 데이터의 안정성이 높아 많은 사용자들이 선호하는 보조기억장치입니다.

하드 디스크는 회전하는 디스크 플래터 위에 자기적으로 정보를 기록하고 읽어올 수 있는 헤드로 구성되어 있습니다.

하드 디스크 드라이브의 속도는 RPM(Revolutions Per Minute)으로 측정되며, 이것은 하드 디스크 드라이브 내부의 플래터가 1분에 몇 번 회전하는지를 나타냅니다.

하드 디스크의 데이터 저장 단위는 트랙(track)과 섹터(sector)입니다. 트랙은 원형 디스크 상에 위치한 원형의 트랙들로 구성되어 있으며, 섹터는 각 트랙에서 일정한 크기로 잘라낸 부분입니다. 섹터 단위로 데이터가 기록되고 읽혀집니다.

플래시 메모리

플래시 메모리(Flash Memory)는 전기 신호를 이용해 정보를 저장하고 읽어오는 반도체 메모리입니다. 일반적으로 USB 메모리나 SSD(Solid State Drive) 등에 사용됩니다.

플래시 메모리는 기존의 하드 디스크에 비해 용량이 작고 가격이 비싸지만, 더욱 빠른 속도와 내구성, 소비전력이 적다는 장점이 있습니다. 또한, 전기 신호를 이용하기 때문에 기계적인 구성 요소가 없으므로 더욱 가벼우며, 작은 용량의 메모리라도 사용이 가능합니다.

SLC 타입

SLC는 Solid-State Drive(SSD)에 사용되는 NAND 플래시 메모리 유형 중 하나인 Single-Level Cell의 약자입니다. SLC 메모리는 셀 당 하나의 데이터 비트를 저장하므로 내구성과 신뢰성이 높습니다. 그러나 SLC 메모리는 다른 유형의 NAND 플래시 메모리보다 비용이 더 높고 저장 용량이 적습니다.

MLC 타입

MLC는 Solid-State Drive(SSD)에서 사용되는 NAND 플래시 메모리 유형 중 하나인 Multi-Level Cell의 준말입니다. MLC 메모리는 하나의 셀에 여러 비트의 데이터를 저장하여 SLC 메모리보다 더 높은 저장 용량을 갖습니다. 하지만 MLC 메모리는 SLC 메모리보다 내구성과 신뢰성이 낮으며 일반적으로 더 높은 가격을 가집니다.

TLC 타입

TLC는 Triple-Level Cell의 약자로, Solid-State Drive(SSD)에서 사용되는 NAND 플래시 메모리 유형 중 하나입니다. TLC 메모리는 셀당 세 개의 데이터 비트를 저장하여 SLC 및 MLC 메모리보다 비용 효율적입니다. 그러나, TLC 메모리는 SLC 및 MLC 메모리보다 내구성과 신뢰성이 낮습니다.

셀들이 모여 만들어진 단위를 페이지(page), 그리고 페이지가 모여 만들어진 단위를 블록(block)이라고 합니다. 블록이 모여 플레인(plane), 플레인이 모여 다이(die)가 됩니다.

페이지에는 세 가지 상태가 있습니다: Free, Valid 및 Invalid입니다. Free는 저장된 데이터가 없으며 새 데이터를 저장할 수 있음을 의미하며, Valid는 이미 유효한 데이터가 저장되어 있음을 의미하며, Invalid는 유효하지 않은 쓰레기 데이터가 저장되어 있음을 의미합니다.

07.2 RAID의 정의와 종류

RAID의 정의

RAID(Redundant Array of Independent Disks)는 여러 개의 하드 디스크를 하나의 논리적인 디스크로 구성하는 기술입니다. RAID를 사용하면 데이터의 안정성을 높이고 성능을 향상시킬 수 있습니다. RAID는 데이터를 여러 디스크에 분산하여 저장하고, 필요에 따라 데이터를 복제하는 방식으로 동작합니다. 이를 통해 디스크 장애에 대비할 수 있고 데이터 손실을 최소화할 수 있습니다.

RAID의 종류

RAID(Redundant Array of Independent Disks)는 여러 개의 하드 디스크를 하나의 논리적인 디스크로 구성하는 기술입니다. RAID를 사용하면 데이터의 안정성을 높이고 성능을 향상시킬 수 있습니다. RAID는 데이터를 여러 디스크에 분산하여 저장하고, 필요에 따라 데이터를 복제하는 방식으로 동작합니다. 이를 통해 디스크 장애에 대비할 수 있고 데이터 손실을 최소화할 수 있습니다.

RAID의 종류에는 다음과 같은 유형이 있습니다.

  • RAID 0
  • RAID 1
  • RAID 4
  • RAID 5
  • RAID 6
  • RAID 10

RAID 0은 데이터를 여러 디스크에 분산 저장하지만, 데이터의 복제나 에러 검출 기능은 제공하지 않습니다. 따라서 성능 향상을 위한 데이터 스트라이핑(striping) 기능만을 제공합니다.

RAID 1은 디스크에 데이터를 복제하여 저장하는 미러링(mirroring) 기능을 제공합니다. 이로써 데이터의 안정성이 향상되지만, 저장 공간의 효율성은 낮아집니다.

RAID 4는 데이터를 여러 디스크에 분산 저장하고, 한 디스크에는 패리티 정보를 저장하여 에러를 검출하는 기능을 제공합니다. RAID 4는 성능 향상을 위한 스트라이핑(striping)과 에러 검출을 위한 패리티 정보 저장을 조합하여 안정성과 성능을 균형있게 제공합니다.

RAID 5는 데이터를 여러 디스크에 분산 저장하고 패리티 정보를 사용하여 에러를 검출하는 기능을 제공합니다. 이로써 데이터의 안정성과 저장 공간의 효율성을 모두 균형있게 제공합니다.

RAID 6은 RAID 5와 유사하게 데이터를 분산 저장하고 패리티 정보를 사용하지만, RAID 5보다 더 많은 패리티 정보를 저장하여 두 개 이상의 디스크 장애에 대비합니다.

RAID 10은 RAID 1과 RAID 0을 결합한 형태로, 미러링과 스트라이핑을 동시에 제공합니다. 이로써 안정성과 성능을 모두 향상시킬 수 있습니다.

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