포털:고등학교/정보·통신 계열 전문 교과(2015)/컴퓨터 구조/보조 기억 장치

1.보조 기억 장치의 개요

보조 기억 장치는 속도는 느리지만 많은 데이터를 저장할 수 있다. 워드프로세서 프 로그램, 각종 게임 등 실행을 위해서 주기억 장치로 복제된 프로그램들도 실행이 종 료되거나 컴퓨터가 종료되면 주기억 장치에서 없어지고 보조 기억 장치에만 남는다. 우리가 즐겨 듣는 음악, 동상 등이 보조 기억 장치에 저장되어 있다. 하드 디스크, DVD 등이 보조 기억 장치이다.

컴퓨터에서 보조 기억 장치 역활

컴퓨터를 켜면 중앙 처리 장치는 메인보드의 ROM에 저장된 프로그램들을 실행시 켜서 부팅을 수행한다. 부팅이 되면, 사용자는 보조 기억 장치에 저장된 응용 프로그램 을 실행시켜서 주기억 장치의 RAM에 프로그램 명령들을 적재한다. CPU는 RAM에 서 실행할 명령어 데이터를 가지고 와서 처리를 한다. 처리된 결과는 다시 RAM으로 보낸다. 모든 처리가 완료되면 RAM에 저장된 결과들이 보조 기억 장치에 저장한다. 

보조 기억 장치 특성

보조 기억 장치는 이름처럼 주기억 장치를 보조하는 역활을 한다. 특히 주기억 장치가 가지는 단점을 보완하는 성질을 가지고 있다. 대량의 정보를 기억, 관리하며 주기억 장치의 보조 역할을 하는 장치를 보조 기억 장치라고 한다.

• 보조 기억 장치는 프로그램과 자료를 다시 사용할 수 있도록 전원이 없어도 장기간 저장하고 있다.

• 보조 기억 장치는 주기억 장치에 비해 가격이 저렴하고, 용량이 크며, 주기 억 장치에 비해 속도가 매우 느리다.

• 보조 기억 장치는 기억 장소에 접근하는 방식에 따라 순차 접근 기억 장치와 직접 접근 기억 장치로 나눌 수 있다.

• 최근에는 자기 특성을 이용하는 하드 디스크(HDD) 대신 반도체를 이용해 데이터를 저장하는 보조 기억 장치로 SSD(Solid State Drive)가 있다. SSD 는 플래시 메모리의 일종이다. SSD의 가장 큰 장점은 데이터 입출력 속도이 다. 파일을 읽고 쓰는 속도가 HDD보다 3배 가량 빠르다.

2. 직접 접근 기억 장치

보조 기억 장치는 보조 기억 장치에 접근하는 방법에 따라 두가지 방법으로 나뉜다.

순차 접근(Sequential Access)

    - 반드시 순서대로 진행하며 접근하는 방식 ex) 자기 테이프

직접 접근(Direct Access) 또는 임의 접근

    - 저장 위치에 관계없이 직접 접근이 가능한 방식 ex) 하드 디스크

직접 접근 기억 장치는 특정 위치를 물리적인 순서에 구애받 지 않고 직접 접근하여 데이터를 기억시키거나 기록된 내용을 읽을 수 있다. 위치에 향을 받지 않으므로 순차적 접근 장치보다 빨리 데이터를 처리할 수 있다.

하드 디스크

*하드 디스크는 자성 물질로 덮여 있는 플래터(Platter)를 여러 장 겹 쳐 올린 구조로 되어 있고, 헤드의 전기적 신호로 플래터에 원형의 트랙을 따라 자료를 저장한다. 
*최초의 플래터의 크기가 큰 반면 저장 용량은 작았으나 현재의 플래터는 1장당 1TB이상의 자료를 저장한다.
*데이터 커넥터를 통해 자료의 입출력이 이루어지고 있다. 내부는 플래터가 고속으로 회전하기 때문에 산소 접촉에 따른 열 발생 문제를 없애기 위해 진공 상태로 되어 있다.
*하드 디스크는 트랙을 따라 자료를 저장 하며 트랙을 일정하게 잘라놓은 호 모양 의 공간이 섹터이며, 같은 여러 장의 플 래터에 같은 위치의 트랙을 모아 놓은 것 을 실린더라고 한다. 현재 많이 사용하는 SATA3 규격의 HDD는 이론적으로는 최대 600MB/s를 낼 수 있으나, 실제는 보통 200MB/s 정도의 읽기 속도를 낸다.

SSD(Solid State Drive)

하드 디스크의 단점들
*중앙 처리 장치에 비해 현저히 낮은 속도를 가지고 있음
*자료 전송 속도를 높이기 위해 플래터의 회전 소도를 높여야 하는데, 이는 물리적으로 한계가 있고 속도가 높아지면 소음이나 진동도 발생함

이런 문제들을 해결하기 위해 플래시 메모리를 이용한 보조 기억 장치가 SSD이다.SSD의 평균적인 속도는 500MB/s이며, 이는 평균 200MB/s로 동작하는 HDD보다 2배 이상 빠르다. 그러나 현재 주기억 장치로 많이 사용하는 12,800MB/s 속도의 DRAM보다는 25배 이상 느리다.

*SSD는 하드 디스크에 비해 월등히 빠른 자료 전송 속 도를 가지고 있으나, 기억 용량이 상대적으로 작고 가 격이 비싸다. 
* SSD는 특정 기억 공간에 10만 번 이상 집중해서 쓰면 그 기억 공간이 파괴되는 플래시 메모리의 기록 특성 때문에 내부에 DRAM 형태의 버퍼 메모리에 자료를 먼저 기록하여 자료의 쓰기 횟수를 가능한 한 줄인다.   
*SSD와 관련된 기술이 계속 발전하여 가격이 저렴해지 고 있어 추후 개인용 컴퓨터 보조 기억 장치의 주류가 될 것으로 예상된다. 

광 디스크

*HDD의 플래터와 비슷한 모양의 알루미늄이나 동판으로 만든 원판에 레이 저 광선을 사용하여 자료를 기록하거나 판독한다.
*HDD의 플래터와 달리 디스크 자체는 공기에 노출되어 있기 때문에 회전 속도가 HDD에 비하여 상대적으로 느리다. 
*영화, 음악, 구 보존용 자료 등과 같은 대량의 데이터 용량을 필요로 하는 정보를 보관하는 경우에 주로 사용된다. 
*대표적인 광 디스크에는 CD-ROM, DVD 등이 있다.

3.순차적 접근 기억 장치

기록 매체의 앞부분에서부터 원하는 위치까지 차례차례 접근해 가는 장치이며, 데이 터의 위치에 따라 찾는 시간이 달라진다. 

자기 테이프

*자기 테이프는 플라스틱 테이프의 표면에 자성 재료를 엷게 입혀서 만든 것 으로 릴 (reel)에 감아 놓은 형태로 사용되고 있다. 
* 자기 테이프는 요즘은 많이 사용하지 않지만, CD 이전 음악을 많이 저장한 녹음 테이프(카세트테이프)와 유사하게 만들어져 있으며, 컴퓨터용 자기 테 이프는 음악 테이프에 비해 플라스틱의 폭이 넓다. 컴퓨터용 테이프는 보통 1/2~3/4인치의 폭을 가진다. 

자기 테이프의 장점과 단점

장점: 자기 테이프는 중요한 보조 기록 매체이며, 고속의 입출력과 대량의 자료를 반구적으로 보관할 수 있 고 가격이 저렴하다는 장점을 갖고 있다
단점; 컴퓨터용 자기 테이프는 음악용 카세트테이프와 같이 릴에 감겨 있기 때문에 뒤쪽의 자료를 읽기 위해 서는 앞에서부터 순차적으로 자료를 검색하여 뒤쪽 자료에 접근할 수밖에 없다. 카세트테이프의 뒤쪽 음악을 들으려면 릴을 감아야 하는 것을 생각하면 이해하기 쉽다.