_컴퓨터 구조_ 07. 보조 기억 장치

07-1. 다양한 보조 기억 장치

• 하드 디스크
  자기적 방식으로 데이터 저장(자기 디스크의 일종으로도 지칭)

-하드 디스크의 물리적 구성요소
 1. 플래터 : 실질적으로 데이터가 저장되는 하드디스크 내의 원판
 2. 스핀들 : 플래터를 회전시키는 요소
 3. RPM : 스핀들이 플래터를 돌리는 분당 회전수 단위
 4. 헤드 : 플래터 위에서 데이터를 읽고 쓰는 바늘같은 부품
 5. 디스크 암 : 헤드를 원하는 위치로 이동시키는 부품

하드디스크는 트랙과 섹터의 단위로 데이터를 저장

-하드 디스크의 논리적 구성요소
 1. 트랙 : 플래터를 여러 동심원으로 나누었을 때 그 중 하나의 원
 2. 섹터 : 트랙을 피자와 같이 여러 조각으로 나누었을 때 그 중 하나의 조각
 3. 실린더 : 여러겹 겹쳐놓은 플래터 상에서 같은 위치에 있는 트랙을 연결한 논리적 단위
  -> 연속된 정보를 하나의 실린더에 기록함으로서 디스크 암을 움직이지 않고 데이터에 접근

하드디스크가 저장된 데이터에 접근하는 시간은 크게 탐색시간,회전지연,전송시간으로 나누어짐

-하드디스크의 데이터 접근 시간
 1. 탐색 시간 : 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
 2. 회전 지연 : 헤드가 있는 위치로 플래터를 회전시키는 시간
 3. 전송 시간 : 하드디스크와 컴퓨터 간 데이터 전송 시간

• 플래시 메모리
  전기적 방식으로 데이터를 읽고 쓰는 반도체 기반 저장 장치(USB, SD카드, SSD)
  보조 기억 장치에만 국한되는 것은 아님

-플래시 메모리의 물리적 구성요소
 1. 셀 : 플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위(셀이 모여 MB, GB, TB용량을 가짐)
 2. SLC : 하나의 셀에 1비트를 저장가능한 플래시 메모리 타입
 3. MLC : 하나의 셀에 2비트를 저장가능한 플래시 메모리 타입
 4. TLC : 하나의 셀에 3비트를 저장가능한 플래시 메모리 타입

플래시 메모리 종류
-SLC 타입
 하나의 셀로 두 개의 정보 표현 가능
	장점 : 다른 타입 대비 빠른 비트 입출력, 긴 수명
	단점 : 용량 대비 비싼 가격
	-> 데이터 읽고 쓰기의 반복화, 고성능의 빠른 저장장치가 요구되는 경우 사용

-MLC 타입
 하나의 셀로 네 개의 정보 표현 가능
 현재 사용되는 많은 플래시 메모리가 MLC타입 기반으로 제작
	장점 : 저장 공간이 커 대용화에 유리, 용량 대비 싼 가격

-TLC 타입
 하나의 셀로 여덟 개의 정보 표현 가능
	장점 : 대용화에 유리, 용량 대비 싼 가격
	단점 : 일반적으로 SLC, MLC 타입보다 떨어지는 수명과 속도


플래시 메모리 단위
-셀보다 더 큰 단위
 페이지(셀을 모음) < 블록(페이지를 모음) < 플레인(블록을 모음) < 다이(플레인을 모음)

-> 플래시 메모리 기준 읽기/쓰기는 "페이지" 단위, 삭제는 "블록" 단위로 발생

-플래시가 가지는 상태
 1. Free : 어떠한 데이터도 저장하지 않아 새로운 데이터를 저장 가능한 상태
 2. Valid : 이미 유효한 데이터를 저장한 상태
 3. Invaild : 쓰레기값이라 부르는 유효하지 않은 데이터를 저장한 상태

! 하드 디스크와 달리 덟어쓰기 불가능 -> 새 데이터 저장X !

가비지 컬렉션
-플래시 메모리 동작 예시
 1. 블록X가 4개의 페이지로 이루어져있다고 가정, 그 중 2개의 페이지에 A, B 저장
 2. 새로운 데이터 C를 저장할 경우 페이지 단위로 데이터 저장
 3. A를 A`로 수정하는 경우 기존 A는 Invalid 상태로 변경, 다른 블록에 새로운 A`데이터를 저장
 4. Invalid 상태의 페이지의 공간낭비를 극복하고자함
  -> 유효한 페이지들만 새 블록으로 복사한 뒤, 기존의 블록을 삭제(가비지 컬렉션)

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07-2. RAID의 정의와 종류

RAID는 여러 보조기억장치를 더 안전하고 빠르게 활용하는 방법을 지칭

• RAID의 정의
  여러개의 물리적 보조기억장치를 하나의 논리적 보조기억장치처럼 사용하는 기술

1TB의 장치 다섯 개를 하나의 5TB 장치처럼 사용하고자 하는 개념

• RAID의 종류
  RAID의 구성 방법을 RAID레벨이라 지칭

-대표적인 RAID레벨
 1. RAID 0
  여러 개의 보조기억장치에 데이터를 단순히 나누어 저장하는 방식
  줄무늬처럼 나뉘어 저장되어 "스트라입"이라 지칭(스트라이핑)
  장점 : 분산 저장을 통해 데이터의 읽기/쓰기 속도 증가
  단점 : 저장된 정보의 불안전성

 2. RAID 1
  복사본을 만드는 방식
  완전한 복사본의 형태이기에 이를 "미러링"이라 지칭
  장점 : 복사본이 존재하므로 복구가 간단함
  단점 : 데이터 작성이 상대적으로 느림(두번 작성), 용량 감소, 비용 증가

 3. RAID 4
  완전한 복사본을 만들되, 오류 검출 및 복구를 위한 정보인 "패리티 비트"를 저장한 장치 보유
  장점 : RAID 1 보다 적은 하드디스크로도 안전한 데이터 보관이 가능
  단점 : 새로운 데이터 저장 시마다 패리티 저장장치에 병목 현상 발생

 4. RAID 5
  패리티 정보를 하나가 아닌 여러 디스크에 분산 저장하여 RAID 4의 병목 현상 해결

 5. RAID 6 
  일반적인 구성은 RAID 5와 동일, 서로 다른 두개의 패리티 저장장치를 보유
  장점 : 기존의 패리티 저장 방식보다 훨씬 안전한 구성
  단점 : 패리티를 두번 저장하므로 속도 감소소