패스트캠퍼스 환급챌린지 19일차 : 현실 세상의 컴퓨터공학 지식 with 30가지 실무 시나리오 초격차 패키지 Online. 강의 후기

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• 본 포스팅은 패스트캠퍼스 환급 챌린지 참여를 위해 작성하였습니다.

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공부 시작 시간 - 21:27

 

 

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이번에는 대표적인 보조기억장치인 하드디스크(HDD)와 플래시 메모리 기반 SSD의 구조와 동작 원리, 성능 특성을 ARABOZA.

 

우선 하드디스크는 크게 플래터, 스핀들, 헤드, 디스크암 네 가지 요소로 이루어진다. 플래터는 금속 원판 위에 자기 물질을 입혀 데이터를 저장하는 부품이다. 이 원판이 스핀들에 의해 분당 수천 회 회전하며 헤드가 플래터 표면 바로 위를 미세하게 떠다니며 데이터의 극성 변화를 전기 신호로 읽고 쓴다. 디스크암은 헤드를 트랙 간 이동시키는 역할을 하며, 음성 코일 액추에이터나 스테퍼 모터로 구동된다.

플래터 표면은 동심원인 트랙으로 나뉘고, 각 트랙은 여러 개의 섹터로 분할된다. 일반적으로 한 섹터는 512바이트이며, 여러 섹터를 묶어 블록 단위로 관리한다. 또 여러 플래터 면의 동일한 트랙들을 모으면 실린더가 형성되며, 실린더 내 데이터는 디스크암을 움직이지 않고 연속 접근이 가능하다.

 

하드디스크 성능은 크게 탐색 시간, 회전 지연, 전송 시간으로 결정된다. 탐색 시간은 디스크암이 목표 트랙으로 이동하는 데 걸리는 시간이며, 회전 지연은 플래터가 목표 섹터 위치로 회전하는 데 걸리는 시간이다. 전송 시간은 헤드가 데이터를 실제로 읽고 쓰는 속도를 뜻한다. 이러한 성능을 높이려면 RPM을 높여 회전 지연을 줄이거나, 참조 지역성을 고려해 연속적인 데이터 배치를 설계하여 탐색 횟수를 최소화하면 효과를 볼 수 있다.

 

 

반면 SSD는 기계적 부품 없이 반도체 플래시 셀로 데이터를 저장한다. 플래시는 NAND 방식과 NOR 방식으로 구분되며, 대용량 저장 장치에는 주로 NAND 플래시가 사용된다. 플래시 셀 하나에는 SLC, MLC, TLC, QLC 등 비트 수에 따라 1비트에서 4비트까지 저장할 수 있다. 비트 수가 많아질수록 셀당 저장 용량과 가격 효율은 높아지지만 속도와 수명은 줄어든다. SLC는 속도와 내구성이 가장 뛰어나지만 가격이 높고, TLC와 QLC는 대용량화에 유리하나 상대적으로 수명과 성능이 낮다.

 

플래시 메모리는 페이지 단위로 읽기·쓰기하고 블록 단위로 삭제한다. 이미 한 번 쓰인 페이지는 직접 덮어쓸 수 없어 새로운 페이지에 기록하며, 이전 페이지는 무효 상태로 남는다. 이로 인해 가비지 컬렉션 과정을 거쳐 유효 데이터만 별도 블록으로 옮기고 불필요 페이지를 지워야 한다. SSD 컨트롤러는 이 과정에서 오류 정정 코드와 웨어 레벨링, 인터리브 기법을 활용해 성능과 수명을 최적화한다.

 

하드디스크와 SSD는 각기 다른 특성을 지니므로 용도에 맞게 선택하고 설계해야 한다. 대용량 순차 읽기·쓰기 성능이 중요한 경우 HDD가 여전히 경제적일 수 있고, 낮은 지연과 높은 랜덤 성능이 필요한 경우 SSD가 적합하다. RAID 구성을 통해 여러 장치를 묶으면 데이터 보호와 처리량 향상을 동시에 달성할 수도 있다.

 

이처럼 보조기억장치는 기계적 원리와 반도체 기술을 바탕으로 상호 보완적인 역할을 한다. 하드디스크의 플래터 회전과 헤드 이동, SSD의 플래시 셀 관리 방식을 이해하면 시스템 요구사항에 맞춰 성능과 비용을 균형 있게 최적화할 수 있다.

 

 

공부 종료 시간 - 22:16