컴퓨터의 보조기억장치

 

 

이번 포스팅에서는 컴퓨터의 보조기억장치에 대해 살펴본다. 먼저 가장 고전적인 보조기억장치인 자기 테이프는 1928년 독일의 프리츠 플로이머가 개발한 보조기억장치로 플라스틱 테이프 겉에 산화철 등의 자성 재료를 바른 테이프이다. 주로 오디오, 비디오를 기록하는 데에 쓰인다. 순차 접근만 가능한 기억장치이며, 속도가 느리지만 그 대신 가격이 저렴하고 용량이 큰 까닭에 대용량의 데이터 백업을 위해 주로 사용된다. 

자기디스크는 자기테이프와 같이 기록장치의 물리적 순서에 따라 순차적으로 읽고 쓰는 순차접근 방식이 아니라, 원하는 위치를 지정하면 직접 그 위치에 접근하여 데이터를 읽고 쓸 수 있는 직접 접근 기억장치이다. 1956년 최초로 IBM사에 의해서 발명되었다. 자기디스크는 회전 모터가 있고, 디스크 표면의 위치에 기록되어 있는 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 헤드를 안이나 바깥으로 작동시킬 수 있어, 임의적 또는 직접적으로 데이터에 접근할 수 있게 하였다. 대표적인 예로는 플로피디스크와 하드디스크가 있다. 참고로 요새 청소년들은 플로피 디스크를 모른다고 한다. 플로피디스크는 주로 디스켓이라는 별명으로 불렸으며, 산화철로 코팅된 편평하고 둥근 플라스틱으로 구성되어 있다. 필자가 어릴 때 사용한 디스켓은 1.44MB 용량의 지름이 3.5인치였으나, 그 이전에는 8인지, 5.25.인치 등의 디스켓이 사용되었다고 한다. 

광디스크는 빛의 반사를 이용하여 자료를 읽는 보조기억장치로 데이터를 기억하는 방식에 따라 크게 ROM, WORM, RW로 구분된다. ROM은 데이터를 한 번만 저장할 수 있고, 저장한 데이터를 수정할 수는 없으나 반복적으로 읽을 수 있는 보조기억장치이다. 나선형 형태로 트랙이 구성되어 있으며, CD-ROM 등이 대표적이다. CD-ROM은 용량이 650MB 정도로 초창기에는 속도가 매우 느렸다. 그다음 등장한 DVD-ROM은 용량이 증가하여 4.7GB, 즉 CD-ROM의 6배까지 늘어나 영화를 저장할 수 있게 되었다. 그 이후 등장한 광디스크는 블루레이로 아직도 사용되고 있다. 적색 레이저가 아닌 청색 레이저를 사용하여 무려 25GB까지 저장할 수 있다. 참고로 BDXL 규격의 경우 100GB 또는 128GB까지 저장할 수 있다고 한다. 초기의 650MB와 비교하면 엄청난 발전이다. 

그다음 등장한 보조기억장치는 반도체이다. 매체 종류로는 USB 플래시 드라이브와 SSD가 있다. 최근에 플래시 드라이브보다는 단순 마이크로 SD 카드를 사용하고 있는바, 아래에서는 SSD를 중점으로 살펴보도록 하겠다. 전자식으로 작동하므로 기계식인 하드 디스크 드라이브보다 탐색 시간과 반응 시간이 짧고, 기계적 지연, 실패율, 소음을 많이 감소했다. 기존에는 하드 디스크보다 속도가 느린 경우도 있었지만, 최신 기술이 적용된 SSD의 경우, 대부분 하드 디스크 드라이브 이상의 읽기와 쓰기 속도를 낸다. 그런 이유로 개인용 컴퓨터인 노트북에 장착된 HDD를 SSD로 바꾸는 경우가 대단히 많다. 필자의 컴퓨터도 마찬가지이다. 하드디스크의 경우에는 데이터를 읽기 위해서는 데이터를 판독하는 헤드가 데이터가 기록된 위치로 물리적으로 이동해야 했다. 즉, 헤드의 이동에 일정한 시간이 소요된다. 또한 자주 사용되는 두 개의 연관된 데이터가 서로 물리적으로 떨어진 위치에 기록된 경우, 헤드가 쉴 새 없이 움직여야 해서 시간을 많이 잡아먹고, 쉽게 고장이 날 수도 있다는 단점이 있다. 하지만 최근 등장한 SSD의 경우 모든 데이터가 플래시 메모리에 저장되어 즉각 읽고 쓰기가 가능하므로, 하드디스크 드라이브와 달리 지연시간이 거의 없다고 보면 된다. 또한 데이터가 떨어져 있다고 해도 지연시간이 전혀 늘어나지 않아 빠르게 데이터를 주고받을 수 있다. 물리적으로 이동하지 않아 전력도 적게 들고, 발열도 거의 없으며 소음도 없다. 또한 무게도 가볍다는 장점이 있다. 하지만 수명 자체가 하드디스크보다 짧으며, 정전기에 취약해서 데이터 손실이 쉽게 오기도 한다. 

참고로 보조기억장치에서 데이터를 읽는 것은 주기억장치보다 매우 느리기 때문에, 동일한 페이지를 매번 읽고 쓰는 대신 처음 읽거나 쓸 때 주기억장치의 일부로 옮겨 놓고 그다음부터는 주기억 장치에서 왔다 갔다 하는 방식으로 처리하는 방법을 버퍼 캐시라고 한다. 버퍼 캐시를 위한 영역은 주기억장치의 성능을 고려해서 그 크기를 정하고 있다.

마지막으로 최근 모두가 주목하고 있는 신기술인 클라우드 기반 파일 저장 및 공유에 대해 알아본다. 클라우드 기반 저장 방식은 디지털 데이터를 클라우드 서비스 호스팅 업체가 소유, 관리하는 복수의 서버에 저장하는 데이터 스토리지 모델이다. 이러한 클라우드 스토리지 제공자들은 사용자들이 데이터를 늘 사용 및 접근할 수 있도록, 또한 물리 환경이 보호된 상태로 실행되도록 서비스를 제공한다. SLA라는 최소 서비스 제공 보장 조건을 내걸어 사용자들이 불편을 겪는 경우 이를 보상하기도 한다. 클라우드 사용자 개인 또는 사용 단체는 클라우드 스토리지 용량을 제공자로부터 구매 또는 임대하여 사용자, 단체의 데이터나 애플리케이션의 데이터를 저장한다는 특징이 있다. 클라우드 서비스를 사용하는 경우 무거운 저장장치를 외부로 들고 다닐 필요 없이 언제든 쉽게 접속할 수 있다는 장점이 있다. 참고로 클라우드 스토리지를 사용하는 경우 전기 사용량도 감소하며, 평균 사용량에 해당하는 비용만 내면 되기 때문에 일반적으로 자체 서버를 구축하는 것보다 비용이 감소한다. 가격도 저렴하고, 언제든 이용할 수 있다는 장점 덕택에 점점 많은 사용자가 클라우드 서비스를 보조 기억 장치로 활용하고 있다. 

 

 

출처: 픽사베이