보조기억장치

하드 디스크

컴퓨터의 주요 데이터 저장 매체 중 하나로, 비휘발성 기억장치입니다. 하드디스크는 컴퓨터에서 파일, 프로그램, 운영 체제 등을 저장하고 필요할 때 빠르게 접근할 수 있게 합니다. 하드 디스크는 일반적으로 하나 이상의 회전하는 원판(플래터)과 그 위에 데이터를 저장하는 자기적으로 작동하는 헤드로 구성되어 있습니다. 헤드는 디스크 표면 위를 이동하면서 데이터를 읽고 쓰는 역할을 수행합니다. 디스크 표면은 마그네틱으로 코팅되어 있으며, 데이터는 이러한 자기적인 특성을 이용하여 저장됩니다.

일반적으로 하드디스크는 용량이 크고 상대적으로 저렴하여 많은 데이터를 저장하기에 이상적이지만 휘발성 기억장치는 RAM보다는 속도가 느리기 때문에 컴퓨터의 부팅 시간이나 파일 접근 속도에서 약간의 지연이 있을 수 있습니다. SSD와 같은 플래시 메모리 기반의 저장 장치들이 등장하면서 하드 디스크의 대체재로 쓰이기도 하지만, 여전히 많은 컴퓨터에서 중요한 데이터를 저장하기 위해 하드 디스크를 사용하고 있습니다.

 

플래터 데이터 저장

플래터에 데이터를 저장하는 과정은 크게 기록, 읽기, 지우기 세 가지 단계로 나눌 수 있습니다.

 

1. 기록은 디스크 헤드가 플래터 표면에 있는 특정 위치로 이동합니다. 헤드는 작은 자기장을 만들어 데이터를 저장하고자 하는 부분에 특정 방향으로 자기화를 수행합니다. 이로 인해 해당 지점에 자기적인 상태가 변하고, 이것이 비트로 표현되는 데이터입니다.
2. 읽기는 디스크 헤드가 원하는 위치로 이동하여 저장된 데이터를 읽어옵니다. 헤드는 자기적인 상태를 감지하여 "1" 또는 "0"으로 데이터를 해석하고 이를 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태로 변환하여 전달합니다.
3. 지우기는 플래터에 저장된 데이터를 지우기 위해 해당 위치의 자기화를 반대로 되돌려야 합니다. 이 단계에서는 헤드가 특정 자기장을 만들어 원래의 데이터 상태를 되돌립니다. 이렇게 되면 해당 비트가 다시 "0"으로 표현하게 됩니다.

플래시 메모리

비휘발성 기억장치로서, 데이터를 전원이 꺼져도 보존할 수 있는 메모리입니다. 주로 컴퓨터, 스마트폰, 디지털카메라, USB 등 다양한 전자기기에서 데이터를 저장하고 읽고 쓰는데 사용됩니다.

플래시 메모리는 하드 디스크와 대조되는 저장 장치 중 하나로서, 기존의 하드 디스크보다 속도가 빠르고 물리적으로 이동하는 부품이 없기에 충격이나 진동에 더 강합니다. 플래시 메모리라는 각 셀에 정보를 저장하는 방식으로 동작합니다. 각 셀은 일반적으로 여러 비트를 저장할 수 있으며, 일반적으로는 다음과 같은 두 가지 주요 형태로 구성됩니다.

• SLC는 각 셀 이 하나의 비트를 저장하는 형태로, 데이터의 안전성과 수명이 높지만 용량이 상대적으로 작습니다.
• MLC는 각 셀 이 여러 비트를 저장하는 형태로, SLC보다는 용량이 크지만 속도와 수명이 상대적으로 낮을 수 있습니다.

RAID

여러 개의 하드 디스크를 조합하여 데이터를 분산 저장하고 백업하여 더 높은 성능과 안정성을 제공하는 기술입니다.

RAID 레벨에는 다양한 것들이 있어 알아보겠습니다.

• RAID 0은 데이터를 여러 디스크에 쪼개어 분산 저장하는 방식으로 성능 향상을 목적으로 합니다. 데이터가 여러 디스크에 부산 되기 때문에 병렬적으로 읽기/쓰기가 가능하며, 디스크 간의 데이터 중복은 없습니다. 하지만 하나의 디스크가 고장 나면 해당 RAID 0 배열 전체의 데이터가 손실될 수 있으므로 데이터 보호 기능은 없습니다.
• RAID 1은 미러링이라고도 하며, 하나의 디스크에 데이터를 저장하고 나머지 하나의 디스크에 동일한 데이터를 복제하여 저장합니다. 이렇게 함으로써 데이터의 백업과 안정성을 확보할 수 있으며, 한 디스크가 고장 나도 다른 디스크에 복제된 데이터가 그대로 보존되어 데이터 손실을 방지합니다.
• RAID 4는 하나의 레벨로서, 데이터를 여러 개의 하드 디스크에 분산 저장하고 하나의 디스크에 패리티 정보를 저장하여 데이터 보호와 성능을 제공하는 기술입니다. RAID 4는 RAID 5와 매우 유사하지만 패리티 정보를 디스크마다 분산하지 않고 단일 디스크에 저장한다는 차이가 있습니다. 이로 인해 RAID 4에서는 패리티 디스크에 대한 읽기/쓰기가 병목 현상을 발생시킬 수 있습니다.
• RAID 5는 데이터 와 패리티 정보를 여러 디스크에 분산하여 저장하는 방식으로 성능과 데이터 보호 기능을 모두 갖추고 있습니다. 하지만 최소 3개 이상의 디스크가 필요하며, 데이터 무결성을 위해 패리티 정보를 저장하는 디스크가 고장 날 경우 데이터 손실이 발생할 수 있습니다.
• RAID 6는 RAID5와 비슷하지만, 두 개의 패리티 정보를 사용하여 더욱 안정성을 높인 방식입니다. 최소 4개 이상의 디스크가 필요하며, 두 개의 디스크가 동시에 고장 나도 데이터를 복구할 수 있습니다.