보조기억장치

HDD

HDD는 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 장치를 의미한다.

 

HDD의 중요한 구조는 트랙과 섹터이다. (102동 704호처럼 Track이 102동, Sector가 704호라고 생각하면 된다.)

하나의 섹터는 512bytes정도의 데이터를 읽고 쓸 수 있다. 하지만 새로운 데이터를 쓸 때는 기존에 위치한 섹터의 정보를 지우는 것이 아니라 overwrite하고 그 횟수도 정해져있다.

 

HDD는 여러 겹의 플래터가 겹쳐있는데, 여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적인 단위를 실린더라고 한다. 연속된 정보는 보통 한 실린더에 기록된다.

 

HDD가 저장된 데이터에 접근하는 시간은 다음과 같다.

• 탐색 시간 : 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
• 회전 시간 : 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간
• 전송 시간 : HDD와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간

L1 캐시 참조와 메모리 참조 시간과 비교하면 하드 디스크에서 대량의 데이터를 탐색하고 읽어들이는 시간이 매우 오래 걸린다는 것을 알 수 있다.

L1 캐시 참조 시간	0.5ns
메모리 참조 시간	7ns
하드 디스크 탐색 시간	10,000,000ns
하드 디스크에서 1MB를 순차적으로 읽는 시간	30,000,000ns

 

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플래시 메모리

전기적으로 데이터를 읽고 쓰는 반도체 기반 저장 장치이다.

범용성이 넓기에 보조기억장치에만 속한다고 보기에는 어렵다.

 

플래시 메모리는 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있다.

• NAND 플래시 메모리 : 오늘날 대용량 저장 장치로 사용되는 메모리
• NOR 플래시 메모리

플래시 메모리에서 데이터를 저장하는 가장 작은 단위는 셀이다.

이 한 셀에 몇 비트를 저장할 수 있냐에 따라 플래시 메모리 타입이 결정된다.

셀 ➡ 집

사람 한 명 ➡ 비트

SLC 타입

한 셀에 1개의 비트를 저장할 수 있는 타입이다. 한 집에 한 명이 있는 구조라고 비유할 수 있다.

• 한 셀에 두 개의 정보 표현 (0, 1)
• 비트의 빠른 입출력
• 긴 수명
• 용량 대비 고가격

MLC 타입

• 한 셀로 네 개의 정보 표현
• SLC보다 느린 입출력
• SLC보다 짧은 수명
• SLC보다 저렴, 시중에서 많이 사용함

TLC 타입

• 한 셀로 여덟 개의 정보 표현
• MLC보다 느린 입출력
• MLC보다 짧은 수명
• MLC보다 저렴
• 시중에서 많이 사용함

 

셀들이 모여 만들어진 단위를 페이지라고 한다. 그리고 페이지가 모여 만들어진 단위를 블록이라고 한다.

플래시 메모리에서 읽기와 쓰기는 페이지 단위로 이루어진다.

하지만 삭제는 페이지보다 큰 블록 단위로 이루어진다.

즉, 읽기/쓰기의 단위와 삭제의 단위가 다르다는 것이 특징이다.

 

읽기/쓰기의 페이지 단위는 상태를 가지고 있다.

• Free : 어떤 데이터도 저장하고 있지 않은 상태
• Valid : 이미 유효한 데이터를 저장하고 있는 상태
• Invalid : 쓰레기값을 저장하고 있는 상태

플래시 메모리에서 데이터를 어떻게 읽고 쓰고 삭제하는지 알아보자.

 

다음과 같이 데이터가 저장되어있고, 각 칸의 단위는 페이지이다.

C를 메모리에 쓰려고 한다면 다음과 같이 빈 곳에 쓴다.

A	B

A	B
C

 

그런데 이번에는 A를 삭제하고 AA를 넣고 싶다.

삭제는 페이지 단위가 아닌 블럭 단위이기 때문에 AA를 메모리에 쓰고, A의 상태를 valid에서 invalid로 만든다.

그리고 valid한 페이지만 복사한 후에 기존 페이지를 삭제한다. 이러한 기능을 담당하는 것을 가비지 컬렉션이라고 한다. 

A(X)	B
C	AA

	B
C	AA