보조기억장치
- 주기억장치의 저장 용량 부족을 보완하며, 비휘발성 특징을 이용해 데이터를 반영구적으로 저장하는 기억장치
- 하드 디스크, 플로피 디스크, CD, DVD, 플래시 기억장치 등
- 기억장치의 계층적 구조에서 가장 하위 단계에 위치
- 동작 속도는 저속이고 가격이 저렴하지만 많은 양의 데이터 저장 가능
- 2가지 연결 방식
- IDE: 병렬 케이블을 이용하여 1개 채널에 2개씩 장치 연결 가능(Master, Slave)
- SATA: 비교적 빠른 직렬연결을 이용하여 연결(3~6 Gbit/s)
CPU, ROM, RAM, 보조기억장치의 관계
- 컴퓨터 전원을 켜면 CPU는 자동적으로 ROM에 저장된 프로그램들을 실행시켜서 부팅을 수행
- 완전하게 부팅이 되면, 사용자는 보조기억장치에 저장된 응용 프로그램을 실행시켜서 주기억장치의 RAM에 프로그램 명령들을 적재
- CPU는 RAM에서 실행할 명령어와 데이터를 가지고 와서 처리
- 처리된 결과는 다시 RAM으로 보냄
- 모든 처리가 완료되면 RAM에 저장된 결과들이 보조기억장치에 저장
보조기억장치의 분류
| 분류 방법 |
분류 기준 |
| 접근 방법 |
순차적 접근 |
| 직접 접근 |
| 컴퓨터 규모 |
중대형 컴퓨터 보조기억장치 |
| 개인용 컴퓨터 보조기억장치 |
접근 방법에 따른 분류
- 순차적 접근
- Sequential Access
- 데이터가 저장되는 순서에 따라 접근 순서가 결정되며, 접근 시간은 데이터의 저장 위치에 따라 다름
- 대표적인 보조기억장치로는 자기 테이프와 카세트테이프가 있음
- 직접 접근
- Direct Access
- 원하는 데이터가 저장된 기억장소 근처로 이동한 다음, 순차적 검색을 통해 원하는 데이터에 접근하는 방법
- 접근 시간은 원하는 데이터의 위치와 이전 접근 위치에 따라 결정
- 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM 등
컴퓨터 규모에 따른 분류 - 중대형
- 자기 테이프 장치
- Magnetic Tape
- 투명 플라스틱 테이프 표면에 자성 재료인 산화철 분말을 바른 것
- 전원의 변화와 전자석의 작용에 의해 자성 분말에 자장을 만들어 반영구적 상태로 저장
- 자기 디스크 장치
- Magnetic Disk
- 금속 원판을 여러 장 동일 축에 고정시키고, 디스크에는 원주를 따라 동심원 트랙이 있고 각각의 트랙은 섹터로 나눠지는 구조를 가짐
- 개인용에서 사용하는 하드 디스크와 비슷한 구조
- 자기 드럼 장치
- Magnetic Drum
- 알루미늄 합금제 원통형 표면에 자성 재료를 바른 기억장치로 트랙들은 각각 자신의 헤드를 가지고 있음
- 1932년에 최초 개발되어 처음에는 주기억장치로 사용되다 보조기억장치로 사용됨
- 자기 카드 장치
- Magnetic Card
- 용량이 큰 기억장치로 테이프의 주행장치와 제어 회로로 구성
- 순차적으로만 자료를 읽고 쓸 수 있는 기억장치
컴퓨터 규모에 따른 분류 - 개인용
- 플로피 디스크
- 이동성을 갖는 보조기억장치로 플로피 디스크 드라이버를 통해 데이터를 저장하고 읽을 수 있음
- 보통 디스켓(Diskette)이라고 함
- 90년대에 주로 사용
- 3.5인치 플로피 디스크 용량: 1.44MB
- 하드 디스크
- 컴퓨터에 내장되어 있어 가장 많이 쓰이는 비휘발성 기억장치
- 기억장치 기술의 급속한 발전으로 인해 가격대비 성능이 가장 우수한 기억장치
- 점차 SSD로 대체되는 추세
- 주로 SATA 방식의 인터페이스 사용 (3~6 Gbps)
- CD-ROM
- 멀티미디어 데이터를 저장할 수 있는 기억장치로 용량과 가격 비율이 가장 저렴(지름 12cm)
- 읽기 동작만 가능하고 1, 2, 4, ... , 24 배속 등의 속도로 발전
- 1982년 개발
- 최대 700MB 용량
- CD-RW
- 읽기만 가능한 CD-ROM의 단점을 극복하여 쓰기 동작이 가능한 매체
- DVD
- 고품질의 멀티미디어 데이터를 저장할 수 있는 대용량의 저장장치로 CD-ROM보다 7배 이상 더 저장할 수 있음
- 소음과 변형이 적어 뛰어난 안정성을 갖고 있음
- 1995년 등장
- 보통 4.7GB 이상 저장
보조기억장치의 평가 기준
- 저장 용량: 보조기억장치의 가장 중요한 성능 평가 요소
- 접근 속도: 접근 시간은 기억장치에서 데이터를 판독/기록하는 데 걸리는 시간
- 접근 속도는 밀리 초로 측정되며, 기억장치 계층 구조에서와 같이 하드 디스크는 플로피 디스크보다 빠르고 자기 디스크는 자기 테이프보다 빠름
- 전송률: 데이터가 인출되어서 주기억장치로 전송되는 데 걸리는 시간
- 크기: 다양한 휴대용 디지털 기기가 개발되었고, 상황에 따라 작은 크기의 휴대용 소형의 보조기억장치가 필요할 수 있음
- 분리 여부: 탈착이 가능한 하드 디스크는 이동성과 여러 컴퓨터에 쉽게 장착 가능
- 비용: 저장 용량에 비해 그 비용은 저렴한 편, 접근 속도가 빠를수록 가격도 높아짐
자기 기억장치
- 자기성을 유지하여 자석의 방향에 따라서 2진 정보를 기억하는 장치
- 비휘발성 기억장치로서 자기 코어와 같은 주기억장치와 자기 디스크, 자기 테이프 등의 보조기억장치로 사용
자기 테이프
- 산화 물질로 코팅된 강성 폴리에스테르 테이프 사용
- 일반 자기 녹은 테이프가 아날로그 신호의 음악이나 소리를 기록하는 것과 다르게 디지털 정보를 기록하고 출력
- 자기 테이프의 구동 방식은 매우 복잡
- 1951년 최초 사용됨(UNIVAC I)
장점
- 간편하며 용량이 커서 데이터나 프로그램을 장기간 보관시키는데 많이 사용
- 입력과 동시에 입력신호의 정확도를 확인할 수 있도록 항상 입력헤드와 출력헤드가 쌍을 이루고 있어 높은 신뢰도를 유지할 수 있음
단점
- 자기 테이프를 설치하거나 해체하는 작업을 사람이 해야 하므로 번거로우며, 순차적 접근 방식으로 인해 속도가 느림
- 데이터의 양이 증가함에 따라 장치 자체가 커짐
자기 테이프의 구조
- 일반적으로 9개의 병렬 트랙을 가짐
- 1~8 트랙은 정보 코드 데이터, 9번째 트랙은 패리티 정보를 저장
- 데이터 기록 밀도는 하나의 트랙 기준으로 1600~6250 BPI(bit per inch)
- 컴퓨터가 자기 테이프에서 데이터를 읽고 기록할 때는 블록 단위로 수행
- 자기 테이프는 저장된 데이터들을 몇 개씩 하나로 묶어 블록을 형성
- 블록과 블록 사이에는 블록을 구별하는 IBG(Inter Block Gap)가 있음
자기 테이프의 기록 형식
- 고정 길이 블록 형식
- 블록의 길이가 고정되므로 블록의 총 수는 레코드의 전체 수를 의미
- 세 개의 고정된 레코드가 모여 하나의 블록을 형성
- 가변 길이 블록 형식
- 각 레코드의 길이는 동일하지 않지만, 각 레코드에는 자신의 길이를 표시하는 필드가 존재해 길이를 쉽게 파악할 수 있음
- 레코더들의 모임인 블록의 길이를 위한 블록 길이 필드가 존재
- 각 레코드의 길이를 표현하는 R 필드와 블록의 길이를 표현하는 B 필드가 존재
- 부정 형식
- 레코드의 길이가 각각 다른 것은 가변 길이 블록 형식과 동일하지만 자신의 길이를 표현하지 않음
- 기억 용량이 매우 크지만, 순차적 처리 방식이기 때문에 정보의 기억된 위치에 따라 검색 시간이 다르게 나타나는 단점 존재
자기 디스크
- 양면이 자성재료로 피복되어 있는 원형 평판으로 되어 있는 기록장치
- 원형 평판은 필요한 기억용량에 따라 1장 또는 6 ~ 12장까지 겹쳐서 사용
- 원형 평판의 면에는 트랙이 있으며, 헤드가 트랙에서 데이터를 읽거나 기록
- 주요 구성 요소는 원형 평판, 헤드, 디스크 팔, 구동장치 등이 있음
- 순차적 또는 직접 액세스가 가능하며 속도가 빠르고 기억 용량도 큼
- 1956년 최초 등장
자기 디스크의 구조
- 원형 평판
- 실제 정보가 저장되는 장소로서, 동심원 형태의 여러 개의 트랙으로 구성
- 트랙의 폭은 헤드의 폭과 동일하게 설계되어, 헤드가 이동하면서 트랙에 데이터를 기록하거나 읽게 됨
- 트랙들 사이에는 일정한 공간(Inter-track Gap)을 두어 트랙을 구분, 트랙 간에 일어날 수 있는 자기장의 간섭이나 헤드의 잘못된 정렬로 발생하는 오류 방지
- 자성 원판은 두께가 약 2mm, 지름이 36cm의 알루미늄 판을 기판으로 많이 사용
- 고밀도 기록 기술의 발전과 함께 최근에는 지름이 20cm, 13cm 등 소형이며 대용량도 개발
- 헤드
- 전도성 코일을 통해 원형 평판의 표면을 자화 시켜 데이터를 저장하거나 검색하는 장치
- 고정되어 있는 고정 헤드와 원형 평판 위를 이동하면서 쓰기와 읽기를 할 수 있는 이동 헤드로 구분
- 고정 헤드는 트랙 수만큼의 헤드가 있어, 헤드가 이동할 필요가 없음
- 이동 헤드는 하나의 헤드로 여러 개의 트랙에 읽고 쓸 수 있음
- 디스크 팔
- 헤드를 이동시키는 장치를 말하며, 구동장치는 디스크 팔을 움직이는 모터
- 쓰기 동작은 데이터(1/0)에 따라 헤드에 감긴 코일에 양/음 전류를 가해 자성 패턴을 디스크 표면에 기록
- 읽기 동작은 자장 내에 헤드(코일)가 이동할 때 코일에 전류가 발생되고, 그 전류의 극성에 의해 데이터가 검색됨
등각속도 방식
- CAV, Constant Angular Velocity
- 전자 장치의 단순화를 위해서 모든 트랙은 동일한 크기의 비트를 저장
- 각 트랙은 다수의 섹터로 구성, 각 섹터들은 일정한 공간(Inter-sector Gap)을 두어 구분
- 디스크의 안쪽 트랙 부분은 더 높은 밀도를 갖게 되어 동일 트랙 길이에서 보다 많은 비트를 저장할 수 있음을 의미
- 일정한 속도로 회전하는 상태에서 트랙의 위치에 관계없이 데이터를 동일한 비율로 액세스함
- 장점: 디스크를 읽고 쓰는 장치가 간단함
- 단점: 트랙의 바깥쪽이 안쪽보다 길지만 동일한 비트의 데이터를 저장하기 때문에 저장 공간이 낭비됨
디스크 포맷팅
- 디스크의 구성을 검사하고, 구성에 관한 정보와 트랙의 시작점, 섹터의 시작과 끝을 구분하기 위한 제어 정보 등을 디스크 상의 특정 위치에 저장하는 과정
- 트랙의 용량은 데이터를 저장할 수 있는 용량과 제어 정보를 저장하는 용량을 합한 크기와 같음
- 디스크 포맷팅에 의해서 생성된 자기 디스크의 트랙 형식
- 데이터 영역과 제어 정보 영역 사이에 일정한 간격을 두어 구분
- 제어 정보(ID 필드)는 섹터를 구분하는데 필요한 식별자 또는 주소
- SYNCH 바이트, 트랙 번호, 헤드 번호, 섹터 번호, 오류 검출 코드로 구성
- SYNCH 바이트는 트랙의 시작을 구분하는 특수한 비트 패턴
- 오류정정 부호는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 사용
디스크의 성능과 파라미터
- 자기 디스크를 읽고 쓰는 동작의 과정
- 해당 트랙으로 이동: 탐색 시간
- 데이터가 포함된 섹터가 회전되어 헤드 아래로 올 때까지 대기: 회전 지연
- 데이터 전송: 데이터 전송 시간
- 디스크 접근 시간 = 탐색 시간 + 회전 지연 + 데이터 전송 시간
- 탐색 시간: 디스크 팔이 원하는 트랙으로 이동하는 데 걸리는 시간
- TS = s + m × n
- TS: 탐색 시간
- s: 시작 시간
- m: 디스크 드라이브에 따른 상수
- n: 통과한 트랙 수
- 회전 지연: 원하는 데이터를 저장하고 있는 섹터가 헤드 아래로 회전되어 올 때까지 대기하는 시간
- 디스크의 회전 속도가 3600 rpm이라고 가정하면 한 바퀴 회전에 걸리는 시간(max)은 16.7 ms(60s/3600)이 되고, 평균적으로 해당 섹터를 찾기 위해 반 바퀴를 돈다고 생각하면 평균 회전 지연은 8.3 ms이 됨
- rpm: round per minute, 분당 회전수
- 플로피 디스크의 경우, 회전 속도가 300 ~ 600 rpm 정도라면 평균 회전 지연은 100 ~ 200 ms
- 데이터 전송 시간
- T = b / rN = (tr × b) / N
- T: 데이터 전송 시간
- b: 전송될 바이트 수
- N: 트랙의 전체 바이트 수
- r: 초당 회전 수 (회전 속도)
- tr: 1회전하는데 소요되는 시간 = 1/r
- 전체 평균 접근 시간
- 탐색 시간 + 평균 회전 지연(r/2) + 데이터 전송 시간
- Ta = TS + r/2 + b/rN = TS + r/2 + (tr×b)/N
- 디스크의 접근 시간은 데이터의 저장 패턴에 따라 달라짐
- 파일들이 순차적으로 인접한 트랙에 저장되어 있는 경우, 전체 디스크에 분산되어 있는 경우에 따라 달라짐
- 많은 수의 섹터를 읽고 쓰는 파일 접근의 경우, 순차적으로 파일의 모든 내용들이 인접하여 저장되는 것이 입출력 속도를 향상시킬 수 있음
플로피 디스크
- 자기 디스크의 알루미늄 원판 대신에 폴리에틸렌텔레프탈레이트 등의 얇은 플라스틱 원판을 사용하여 만든 것
- 플라스틱 원판 위에는 자성체가 발라져 있고, 원판이 저속으로 회전하면서 헤드와 접촉을 통해서 데이터를 읽고 저장하는 동작을 수행
- 저장 용량이 작지만 부피가 작고 다루기 쉬우며 값이 저렴해 PC의 대표적인 보조기억장치 중의 하나로 사용되었음
- 크기는 대표적으로 5.25인치와 3.5인치 두 종류가 있으며 최대 용량은 1.44Mb
- 자성체나 먼지, 열 등에 의해 기록된 내용이 파괴되기 쉽고 속도가 느림
- 용량은 훨씬 더 크면서 크기는 더 작은 USB 메모리에 밀려남
| 디스크 크기 |
3.5인치 |
5.25인치 |
| 표시 방법 |
2HD |
D |
2HD |
D |
| 용량 |
1.44MB |
720KB |
1.2MB |
360KB |
| 면당 섹터 수 |
18 |
9 |
15 |
9 |
| 면당 트랙 수 |
80 |
80 |
80 |
40 |
하드 디스크
- 자기 디스크를 소형으로 만들어 헤드와 함께 밀봉된 형태로 만든 것
- 내부에는 드라이브 주축 위에 디스크 평판이 있고 헤드는 앞뒤로 움직이는 작동 장치 위에 위치, 전원 접속 회로 존재
- 플로피 디스크와 비교해 회전 속도가 빨라 빠른 속도로 데이터에 접근할 수 있음
- 가격이 싸고 기억 용량이 커서 PC와 같은 소형 컴퓨터에 많이 사용
- 주로 3.5인치(8.9cm) 크기의 HDD를 PC용으로 많이 사용
- 평균 탐색 시간 10ms 이하
- 성능을 좌우하는 요인: 디스크의 회전 수, 데이터 접근 속도, 단위 면적 당 밀도 등 자기 디스크의 성능 요인과 동일
광 디스크
- 알루미늄 금속성 원판의 표면에 레이저 광선을 이용하여 정보를 기록하는 장치
- 디스크 표면에 레이저를 쏘아 태운 부분(0)과 그렇지 않은 부분(1)으로 정보를 기록
- 약한 레이저 광선을 쏘여서 그 반사광의 강약을 인지하여 읽어내는 대용량의 저장매체
- 반사된 빛을 광 다이오드에서 수신해 다시 전기 신호로 만듦
- CD-ROM, CD-RW, DVD, 블루레이 디스크 등 (파장 차이)
- 1981년 CD 최초 개발
장점
- 대용량 정보를 기록할 수 있어 멀티미디어 데이터를 저장하는데 주로 사용
- 자기 디스크 기억장치와 다르게 저장기간이 거의 영구적
- 표준규격이 정해져 있어 디스크 매체를 드라이브와 분리 가능하여 이동 및 휴대성이 좋고 가격이 저렴
정보 기록 여부에 따른 분류
- 읽기 전용(ROM) 디스크
- 이미 기록된 정보를 읽기만 하는 디스크
- 음악 CD나 백과사전을 한 장에 담아 놓은 CD-ROM 등이 이에 해당
- 한번 기록/읽기 전용(WORM, Write Once/Read Memory) 디스크
- 사용자가 사용하는 대용량의 데이터나 백업 데이터를 단 한 번에 한해 기록할 수 있으며, 기록한 후에는 정보를 수정하거나 기록할 수 없음(CD-R, DVD-R)
- 한 번 영구적으로 기록된 정보는 읽기 동작만이 가능하며, 필요할 때마다 접근하여 정보를 얻을 수 있음
- 재기록형 디스크
- 일반적인 플로피 디스크처럼 기록된 정보를 지우고, 새로운 정보를 기록하거나 정보를 수정할 수 있음
- CD-RW, DVD-RAM 등이 이에 해당
CD
- Compact Disk
- 디지털화된 음향 정보를 저장하는 디스크로 데이터를 한번 기록하면 다시 지우고 사용할 수 없으며, 오디오 데이터를 저장하는 CD-DA(Digital Audio) 방식을 사용
- CD의 표준은 12cm 디스크로 플레이어를 사용하여 음향 정보를 재생하는 경우 약 60 ~ 80분 분량의 음향 정보를 저장
- 1980년 소니와 필립스에 의해 개발됨
- 780nm의 적외선 레이저 사용
CD-ROM
- 오디오 CD와 동일하게 알루미늄에 단단한 특수 플라스틱을 씌워서 만듦
- 데이터를 저장할 때는 레이저 광선을 사용하여 표면상에 미세한 구멍의 흠집 피트(pit)를 만들어 디지털 정보를 저장
- 피트는 아주 작아서 훨씬 많은 데이터를 표현할 수 있어 대용량 데이터까지 저장
- 저장된 정보를 검색할 때는 저전력 레이저의 반사되는 빛의 강도로 신호를 검출
- 반사되지 않는 홈이 난 지역은 0비트로 해독하며 평평한 지역은 반사되어 1비트로 해독
- 장점: 상대적으로 대용량 데이터를 저렴한 가격으로 대량 복제 가능, 휴대성이 좋음
- 단점: 읽기 동작만 가능, 접근 시간이 자기 디스크 기억장치보다 훨씬 오래 걸림
CD-ROM의 회전 구동 방식
- 등각속도 CAV 방식
- 언제나 회전 속도가 일정
- 저장된 데이터를 읽는 속도는 원형 디스크의 회전속도와 동일
- 바깥쪽 트랙의 읽는 속도는 빠르고 안쪽 트랙의 읽는 속도는 느림
- 전 섹터에서 동일한 데이터 읽기 속도를 얻기 위해서는 각 섹터에 동일한 양의 데이터를 저장하므로, 바깥 트랙에 존재하는 일부 섹터는 사용되지 않고 용량을 낭비하게 됨
- 모터의 회전 속도가 일정하게 유지되기 때문에 특별한 기술이 필요하지 않아 구조가 간단한 장점
- 등선속도 CLV 방식
- 데이터 전송 속도가 일정, 회전 속도가 가변
- 낭비되는 저장공간 없이 데이터가 균일하게 저장 (바깥쪽 트랙 부분은 더 넓은 저장공간)
- 트랙의 위치에 따라 디스크의 회전 속도를 변경, 저장된 데이터의 읽기 속도를 동일하게 함
- 바깥쪽 트랙은 느리게, 안쪽 트랙은 빠르게 디스크를 회전
- 등선속도 방식은 오디오나 비디오 데이터를 저장하는 경우와 같이 트랙을 일정한 속도로 읽거나 써야 하는 광학 저장장치에 주로 사용
CD-R
- 최초 제작 시에는 비어 있는 디스크 판으로 만들어지고, 사용자는 CD-R에 한 번만 데이터를 기록하고 더 이상의 기록이나 수정은 불가능한 반면 읽기 동작은 제한이 없음
- WORM CDfkrheh gka
- 디스크 표면의 트랙에 해당되는 부분은 열을 가하면 태워져 없어지는 염료 성질을 가진 물질로 구성
- 한 번 태워진 부분은 복구가 불가능하기 때문에 한 번의 기록만이 가능
- 저장될 데이터가 0일 경우 레이저로 열을 발생시켜 염료층을 태워서 해당 피트 부분을 융해
- 읽기 동작은 강도가 낮은 레이저 빛을 이용하여 반사 명암에 따라 데이터를 검출
CD-RW
- 데이터를 반복하여 기록하고 삭제할 수 있는 기억장치
- 기본적인 구조는 CD-R과 동일하지만, 약 1000번 정도 재기록이 가능
- 기록면은 상태 변화를 통해 정보의 반복 저장 가능한 혼합 물질로 구성
- CD-RW는 주로 백업 매체로 사용하며, 용량은 보통 650 ~ 700MB 정도
- 은-안티몬-인듐-텔루트의 혼합물을 가열하면 액체 상태로 변화되는데, 이 액체 상태를 냉각하는 방식에 따라 0 또는 1에 해당되는 정보를 기록
| 결정 상태 |
비정질 상태 |
| 가열 후 서서히 냉각되어 형성 |
가열 후 급속히 냉각되어 형성 |
| 원자들이 규칙적으로 배열된 상태 |
원자들이 무질서하게 배열된 상태 |
| 입사되는 빛에 대하여 일정한 각도로 반사 |
입사되는 빛에 대하여 불규칙 난반사 |
| 디지털 정보 '1'이 기록됨 |
디지털 정보 '0'이 기록됨 |
DVD
- CD와 같이 동일한 지름 크기의 디스크에 레이저 광선을 사용하여 데이터 기록
- CD용보다 파장이 짧은 레이저(650nm)를 사용하여 CD보다 훨씬 작은 피트가 생성되어 7배나 더 많은 양의 데이터를 저장
- 다매체로 활용할 수 있는 '디지털 다기능 디스크(Digital Versatile Disc)'의 의미
- 규격은 단면 구조 디스크일 때 4.7GB, 단면 2층 레이어 구조에서 8.5GB, 양면 2층 레이어 구조일 때는 4배인 17GB까지 저장 가능
- CD와 마찬가지로 DVD도 쓰기가 한 번만 가능하고 제한 횟수 없이 읽을 수 있는 DVD-R이 있고 여러 번 쓰고 지울 수 있는 DVD-RW가 있음
블루레이 디스크
- Blu-ray, BD
- DVD는 고선명(HD) 비디오 데이터를 저장하기에 저장 용량이 부족
- DVD보다 5배 이상의 데이터 저장이 가능해 HD 비디오를 저장할 수 있으며, 차세대 고용량 광 기록 저장매체로 불림
- 저장된 데이터를 읽기 위해 DVD(650nm)에 비해 훨씬 짧은 파장(405nm)의 레이저를 사용하여 더 많은 데이터를 담는 것이 가능
- 단층(싱글 레이어)의 블루레이 디스크는 25GB 데이터를 기록할 수 있음
- 단층에서는 일반 영화 13시간, 고화질(HDTV)은 2시간 분량을 저장
- 데이터용 블루레이 디스크, 기록 가능 블루레이 디스크, 재기록 가능 블루레이 디스크 등 여러 종류 존재
- 저작권 보호 및 인증 기능이 추가되어서 무단 복제를 막고 디스크의 무단 제작을 막을 수 있음
- 2003년부터 시판되었으며, 주로 영화나 콘솔 게임 타이틀용으로 사용됨
기타 기억장치
RAID
- Redundant Array of Independent Disks
- 저렴하고 크기가 작은 여러 개의 독립된 하드 디스크들을 묶어 하나의 기억장치처럼 사용할 수 있는 방식
- RAID는 여러 개의 독립된 디스크들에 데이터를 나눠서 저장하고 성능을 향상시키는 기술을 의미
- 데이터를 나누는 방법들을 레벨이라 하며, 레벨에 따라 신뢰성, 성능 향상이 가능해짐
- 다수의 하드 디스크를 사용할 경우 오류 발생 확률도 커지므로, 이러한 신뢰도 문제를 해결하기 위해, 여분의 디스크들에 오류 발생 시 데이터를 복구하기 위한 패리티 정보를 저장
- 최초에 RAID가 제안되었을 때는 5가지 레벨이 존재했으며 이후에 다른 레벨들이 추가됨
- 0 ~ 6레벨까지의 7개 레벨로 구성
- 레벨에 따라서 서로 다른 신뢰성과 성능 향상을 보여줌
- 레벨에서 그룹화된 디스크들은 하나의 볼륨처럼 사용됨
RAID 레벨 0
- 2개 이상의 디스크를 사용하여 2개 이상의 볼륨을 구성한 구조로 여분 디스크를 포함하지 않아 오류 검출 기능은 없음
- 오류 검출 기능을 제공하지 않기 때문에 어떠한 오류도 복구하지 못함
- 데이터가 분할되어 있기 때문에 볼륨을 구성하는 디스크 하나만 고장이 나도 데이터를 복구할 수 없음
- 빠른 속도가 필요한 시스템에서는 적절한 방법이나 데이터의 안정성이 요구되는 시스템에서는 바람직한 방법이 아님
- 단순히 볼륨마다 디스크를 나열해 놓았기 때문에 스트라이핑(striping) 모드라고 하며, 높은 신뢰성을 요구하기보다는 성능과 용량을 중요시하는 시스템에 사용됨
- 특정 데이터를 기록할 때는 볼륨의 수만큼 나누어서 각 볼륨 내의 같은 디스크와 같은 섹터에 병렬로 분산 저장
- 데이터 접근 요구들이 하나의 디스크에 집중되지 않고 분산되며, 검색과 데이터 전송이 병렬로 이루어져 데이터 읽기/쓰기 성능이 향상됨
- 컴퓨터 시스템에서 초당 수천 개의 입출력 요구가 발생하는 경우 RAID 레벨 0은 여러 디스크에 입출력 요구들을 균등하게 분배함으로써 높은 입출력 처리율을 제공함
- 4개의 볼륨으로 구성되어 있고 각 볼륨은 4개의 디스크로 구성
- 각 디스크 스트립들은 각 볼륨에 순차적으로 배당되어 있어, 저장될 데이터가 라운드 로빈 방식으로 분산 저장
RAID 레벨 1
- 동일한 RAID 볼륨을 추가적으로 구성하는 방식
- 추가된 볼륨이 원래의 볼륨과 동일하기 때문에 미러링 모드라고 함
- 단순히 모든 데이터들을 반사 디스크에 복사하고 비교를 통해서 오류에 대한 검사와 수정 가능
- 디스크에 데이터를 읽고 기록할 때마다 동일한 작업이 반사 디스크에도 수행
- 볼륨 내의 디스크가 고장이나 오류가 발생하면 다른 볼륨의 디스크를 사용하여 정상적으로 읽기와 쓰기 작업이 가능
- 오류에 대해 강인하기 때문에 신뢰성이 높음
- 실시간으로 모든 데이터에 대한 복구가 가능하기 때문에 디스크에 오류가 발생하더라도 중요한 데이터는 즉시 사용이 가능하다는 장점이 있음
- 쓰기 동작은 두 개의 디스크 중 탐색 시간과 회전 지연이 더 긴 디스크에 영향을 받게 되므로 성능 저하가 발생함
- 동일한 물리적 디스크 공간을 두 배로 사용하기 때문에 시스템을 구성하는 비용이 많이 듦
- RAID 레벨 1은 시스템 소프트웨어와 데이터 및 중요한 파일을 저장하는 디스크로 사용됨
- 시스템이 읽기 동작만 요구한다면 레벨 0에 비해 2배의 성능 향상을 이룰 수 있음
RAID 레벨 2
- 레벨 0의 병렬 접속 기술을 사용하며, 여분의 디스크를 추가하여 오류 검사를 통해 신뢰성을 높인 방법
- 4개의 볼륨 구성에 3개 볼륨을 추가한 구조
- 패리티 정보가 각 데이터 볼륨에 대응되는 비트에 대해 계산되기 때문
- 볼륨 1과 2, 2와 3, 3과 4 간의 패리티를 계산해서 추가된 볼륨들에 별도로 저장
- 추가로 필요한 볼륨의 수는 데이터가 저장되는 볼륨의 수에서 1만큼 작음
- 패리티 정보는 헤밍 코드를 사용하기 때문에 단일 비트 오류에 대해 검출과 수정이 가능하고, 두 비트의 오류에 대해서는 검출만 가능
- 레벨 1에 비해 적은 수의 볼륨을 사용하지만 볼륨에 대한 비용이 많이 듦
RAID 레벨 3
- 레벨 2의 추가 볼륨의 단점을 조금 더 개선하여, 오직 1개의 볼륨만으로 패리티 정보를 저장할 수 있어 볼륨 추가 비용이 적게 듦
- 만약 한 디스크에서 오류가 발생하면, 추가 볼륨에서 패리티 비트와 각 볼륨의 스트립 디스크에 남아있는 다른 데이터 정보를 사용하여 결함이 발생한 데이터를 복구
- i번째 비트에 대한 패리티 계산: P1(i) = D1(i) ⊕ D2(i) ⊕ D3(i) ⊕ D4(i)
- 데이터 볼륨 4의 D4(i)에서 오류 발생하면 다음과 같이 D4(i)를 재구성
- D4(i) = P1(i) ⊕ D1(i) ⊕ D2(i) ⊕ D3(i)
- 이런 오류에 대한 복구 방식은 레벨 3 ~ 6까지 사용되고 있음
- 레벨 3는 저장된 데이터들이 매우 작은 스트립으로 분산되어 있어, 병렬 전송을 통해 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있음
- 만약 각 볼륨의 동일한 위치에서 동시에 오류가 발생하거나 고장이 날 경우 복구하기가 어렵다는 단점이 있지만, 최근 출시되는 디스크의 성능은 우수해서 동시에 오류나 고장이 나는 경우는 아주 드묾
- 데이터는 바이트 단위로 쪼개져서 모든 디스크에 균등하게 나누어 저장되고 패리티 정보는 별도의 전용 디스크에 저장됨
RAID 레벨 4
- 레벨 3는 바이트 단위로 데이터를 분할하고 패리티 정보를 계산하지만, 레벨 4는 미리 정해진 블록 단위로 데이터를 분할하고 패리티를 계산함
- 블록 단위로 데이터를 처리하기 때문에 레벨 3보다 좀 더 향상된 성능을 가짐
- 각 볼륨에 대한 접근이 독립적이므로, 독립적인 입출력 요구들을 병렬로 처리 가능
- 이 접근 방식은 레벨 4에서 레벨 6까지 적용
- 그러나 레벨 4는 데이터 볼륨들에서만 독립 접근이 가능하고 패리티 디스크에 대해서는 병목 현상이 발생함
- 패리티 정보를 구하는 관계식: P(i) = D1(i) ⊕ D2(i) ⊕ D3(i) ⊕ D4(i)
- 볼륨 2에서 D2(i)가 갱신되어 D2'(i)가 된다면 갱신된 패리티 정보 P'(i) = D1(i) ⊕ D2'(i) ⊕ D3(i) ⊕ D4(i)
- 이 과정에서 읽기 동작이 세 번 발생하고, 두 번의 데이터 쓰기가 발생하므로 성능 저하의 요인이 됨
- 디스크의 읽기와 쓰기를 최소화하는 관계식
- P'(i) = D1(i) ⊕ D2'(i) ⊕ D3(i) ⊕ D4(i) ⊕ (D2(i) ⊕ D2(i))
- = D1(i) ⊕ D2(i) ⊕ D3(i) ⊕ D4(i) ⊕ (D2'(i) ⊕ D2(i))
- = P(i) ⊕ (D2'(i) ⊕ D2(i))
RAID 레벨 5
- 레벨 4에서는 패리티 디스크들이 동일 볼륨에 속해 있기 때문에 데이터의 변화가 빈번한 경우 패리티 디스크 볼륨은 큰 부하를 받게 됨
- 레벨 5에서는 패리티 비트를 저장하는 볼륨을 별도로 설치하지 않고 데이터를 저장하는 볼륨에 패리티 비트를 분산하여 저장함
- N개의 데이터 볼륨을 필요로 하는 경우 레벨 5는 N+1개의 볼륨을 필요로 함
- 모든 패리티 비트들이 볼륨에 라운드 로빈 방식으로 분산 저장되어 패리티 볼륨에 대한 병목 현상을 방지함
- 용량과 비용을 중요시하는 응용 환경에 적합, 가격과 성능 측면에서 우수
- 최소 3개 이상의 하드디스크를 가지고 있을 때 사용하면 좋음
RAID 레벨 6
- 각 디스크에 패리티 정보가 두 번 독립적으로 분산됨
- 신뢰성이 좀 더 기반을 둔 구성, 아주 높은 데이터 신뢰성을 제공하는 장점이 있음
- 레벨 5에서는 2개의 볼륨에서 동시에 오류가 발생할 경우 복구하기 힘들지만 레벨 6는 패리티 정보를 하나 더 추가해서 동시에 오류가 발생해도 복구 가능
- 가로 방향과 세로 방향의 패리티 정보가 생성되고 각각 저장되어, N개의 데이터 볼륨을 필요로 하는 경우 레벨 6는 N+2개의 볼륨을 필요로 함
- p와 q가 두 종류의 패리티 정보를 나타냄
- 쓰기 동작을 할 때마다 두 개의 패리티를 갱신해야 하며, 두 종류의 패리티 정보를 저장할 수 있는 추가적인 볼륨이 필요한 단점이 있음
플래시 기억장치
- 저장 용량은 작지만, 휴대성이 좋고 튼튼하며 속도가 비교적 빠른 기억장치
- EEPROM의 한 종류지만 다르게 빠른 동작을 위해서 블록 단위로 접근할 수 있으며, RAM과 ROM의 중간적인 위치
- 하드 디스크보다 접근 속도가 빠를 뿐만 아니라 반도체 메모리이기 때문에 충격에 매우 강함
- 전력 소모도 매우 적어 노트북 컴퓨터에 사용할 수 있음
- 가격이 고가인 것이 단점이기는 하지만, 계속해서 저렴해지고 있음
- 데이터를 읽는 과정은 일반 RAM과 비슷하지만, 데이터를 기록하는 방법(쓰기 시간)은 달라서 상당히 오래 걸림
- 십만에서 백만 번 이상의 쓰기를 한 후에는 데이터를 더 이상 쓸 수 없기 때문에 주기억장치로 사용할 수 없음
- USB 기억장치: 플래시 기억장치와 USB 포트가 결합한 휴대용 기억장치
- 비교적 대용량의 데이터 저장이 가능한 저가의 기억장치
- 최근에는 바이러스 등을 유포하는 매개체로 사용되고 있어 보안적인 측면에서 보완이 요구되고 있는 기억장치
기억장치 카드
- 메모리 카드로 흔히 부르며 디지털카메라, 캠코더 등의 디지털 장치에서 사용되는 저장장치
- 카드 형태로 제작된 기억장치로 디지털 장치에 탈부착이 쉽다는 장점이 있음
- 대표적으로 SD 메모리 카드, 메모리 스틱, CF 메모리가 있음
SD 카드
- 휴대용 장치에 사용하기 위해 개발한 우표 크기의 플래시 메모리 카드
- 매우 안정적이고 높은 저장 능력을 가지고 있어 디지털 제품에 사용
- 동영상 재생 시 데이터 처리가 빠르고, 데이터 보안을 위한 암호 설정 가능
- 표준, 미니, 마이크로
메모리 스틱
- 소니에서 자사 제품에 적용하기 위해 개발해 1998년 등장한 소형 메모리 카드
- 디지털카메라, 디지털 오디오 플레이어, 휴대전화, 플레이스테이션, 휴대용 기기의 기록 미디어로 주로 쓰임
- 소니만의 독자 규격, 사실상 소니만 사용
CF 메모리
- 작은 카드 모양의 물리 인터페이스 규격, 또는 그 규격에 따라 만든 확장 카드를 의미
- 현재는 크기가 너무 커 SD 카드가 더 많이 사용되는 추세
- CF 카드 또는 CF로 부르며, 2005년까지 플래시 메모리 카드 중에서 크기가 가장 큼
- DSLR 카메라, HD 캠코더 등에 사용됨
