컴퓨터 구조 : 보조저장장치

하드디스크(HDD) : 디스크의 구조

• 트랙(track)
  • 디스크 평판 위의 동심원들, 데이터가 실제 저장되는 곳 (제일 바깥쪽 트랙 : 0번)
• 섹터(sector)
  • 트랙의 분할된 각 부분으로서, 데이터 전송 단위인 한 블록을 저장
• 실린더(cylinder)
  • 서로 다른 디스크 표면들 위에 있지만 동일한 반경에 위치하고 있는 트랙들의 집합

디스크 표면의 세부 구조 (CAV 방식)

< 용량 계산법 >   위 그림을 예로들어, 하나의 섹터당 1024byte 씩 데이터가 저장된다고 가정하면,

 

트랙 당 섹터 = 8 , 트랙 수 = 4, 디스크 (양면 4장) = 8면

용량 = 1024 * 8섹터 * 4트랙 * 8면 = 256 * 1024 = 256kByte (≒ 262,144byte)

 

Cylinder 정의의 이해를 돕기 위한 자료 "트랙들의 집합"

 

하드디스크 회전방법

• 등각속도(CAV, Constant Angular Velocity)
  • 중심부에 가까운 트랙을 액세스하든 멀리 위치한 트랙을 액세스하든, 항상 일정한 속도로 회전시키는 방식
  • 최근 시판되고 있는 고속 대용량 디스크들에서는 주로 5,400 및 7,200rpm의 회전속도가 사용됨
    • 10,000rpm 이상의 구동장치는 높은 발열량에 따른 냉각의 어려움 때문에 사용이 제한되고 있다. 
  • 구동장치 간단, 저장공간 낭비
    • CAV 방식을 사용하면 회전 속도가 일정하기 때문에 구동장치가 간단하지만, 길이가 더 긴 바깥쪽 트랙에 저장될 수 있는 데이터 비트 수를 길이가 더 짧은 중심부의 트랙에 저장될 수 있는 데이터 비트 수와 동일하게 해야한다. 이를 위해서는 바깥쪽 트랙의 저장 밀도를 낮추어야 하므로, 저장 공간의 낭비를 초래한다.

 

• 등선속도(CLV, Constant Linear Velocity)
  • 항상 일정한 선속도로 회전, 기록 밀도가 같음
    • n초동안 바깥쪽 트랙과 안쪽 트랙을 읽는 속도가 똑같도록 설계
  • 안쪽과 바깥족의 회전속도를 다르게 동작
    •  바깥쪽 트랙을 읽을 때 더 빠르게
  • CD, DVD에 사용

 

• 다중 영역 기록(MZR, Multiple Zone Recording)
  • 등각속도 방식의 단점을 개선
  • 디스크 상의 트랙들을 몇 개의 영역들로 나눔으로써 저장용량을 늘이는 방식

최근 개발되는 HDD는 저장공간의 낭비를 줄여 전체 용량을 증가시키기 위하여 MZR 방식 이용

디스크의 액세스 시간 = 탐색시간 + 회전 지연시간 + 데이터 전송 시간

 

 

RAID(레이드, Redundant Array of Independent Disks)

• 다수의 디스크들을 배열로 연결하여 용량증대, 신뢰성 향상, 액세스 속도 증가
  • RAID-0 (속도를 높이기 위함) 
    • 두 개의 디스크에 데이터를 나누어서 저장, 스트라이프 방식.
    • 액세스 속도는 2배 증가되지만, 데이터 유실 가능성이 2배 높아짐
  • RAID-1
    • 데이터를 두 개의 디스크에 중복하여 저장, 미러링 방식
    • 신뢰성을 높일 수 있음. 구축 비용이 2배 높음
  • RAID2~6
    • 복합적인 구성
  • RAID-01 : RIAD-0 + RAID-1
  • RAID-10 : RAID-1 + RAID-0

 

고장 수명

• MTTF(Mean Time To Failure, 평균고장수명)
  • 사용하기 시작해서 고장날 때 까지의 평균 시간
• MTTR(Mean Time To Repair, 평균수리시간)
  • 수리에 걸리는 평균 시간
• MTBF(Mean Time Between Failure, 평균고장간격)
  • 고장날 때 부터 수리해서 다시 고장날 때 까지의 평균 시간

 

플래시메모리 : CF,MMC, SD, SDHC, SDXC, 메모리스틱, USB메모리 . . .

• SLC(Single Level Cell)
  • 셀당 한 비트씩 저장하는 방식(2가지 값을 가짐, 0, 1)
• MLC(Multiple Level Cell)
  • 셀당 두 비트씩 저장하는 방식(4가지 값, 00, 01, 10, 11)
• TLC(Triple Level Cell)
  • 셀당 세 비트씩 저장하는 방식(8가지 값, 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111)

 

파일 시스템 : 저장장치에 파일을 저장하고 관리하는 체계

• 마스터 부트섹터는 항상 트랙 0번(가장 첫 번째)에 할당.
  • 해킹 시에 마스터 부트섹터를 노리는 이유는 이것만 다운되면 하위 체계 전부가 다운되기 때문
• 데이터를 삭제할 경우에 실제 데이터 영역을 삭제하지 않고 FAT(File Allocation Table, 파일 할당 테이블)에 있는 정보만 삭제
  • FAT에 있는 정보만 지우더라도 마치 실제로 데이터를 지운 것처럼 처리된다. 
    이와 같은 구조 덕분에 하드디스크 복원이 가능한 이유도 FAT 에 담긴 정보만 지워졌고 실제 데이터는 남아있기 때문에 가능한 것이다.
    반대로 하드디스크가 꽉 차서 원래 있던 데이터 위에 다른 데이터가 덮어씌워지는 경우에는 데이터 자체가 삭제되는 것이기 때문에 복원이 불가능하다.

HDD : NTFS   ,   USB : FAT32