보조기억장치란?
- 컴퓨터 핵심 구성: CPU + 주기억장치(메모리)
- CPU가 직접 읽고/쓰며 연산할 수 있는 저장공간은 주기억장치
- 주기억장치는 비용 대비 용량 확장이 어렵고, 전원 OFF 시 데이터가 사라지는(휘발성) 특성이 있음
- 이를 보완하기 위해 대용량·비휘발성 저장을 담당하는 장치가 필요 → 보조기억장치(2차 기억장치)
왜 보조기억장치가 필요한가?
대용량 저장
- 정보화 확장 + 멀티미디어(영상/음악) + SNS로 저장해야 할 데이터가 폭증
- 주기억장치 용량이 늘어나도, 요구 데이터는 더 빠르게 증가 → 보조기억장치 필수
비휘발성 저장
- 주기억장치는 전원이 꺼지면 데이터가 사라짐(휘발성)
- 전원이 없어도 데이터 유지/보관/이동이 필요 → 비휘발성 저장장치 필요
계층 구조로 효율적으로 사용
- 컴퓨터는 보통 지역성(Locality) 원리로 동작
- 모든 데이터를 한 번에 쓰지 않고 일부만 집중적으로 사용
- 그래서 기억장치를 계층 구조로 구성
- 레지스터 → 캐시 → 주기억장치 → 보조기억장치
- 위로 갈수록 빠름/비쌈/용량 작음, 아래로 갈수록 느림/저렴/용량 큼
보조기억장치의 접근 방식
순차 접근(Sequential Access)
- 저장된 물리적 순서대로 앞에서부터 읽고/씀
- 원하는 위치에 즉시 접근이 어려움
- 대표 매체: 자기테이프
직접 접근(Direct Access)
- 원하는 데이터 위치를 지정해 바로 접근
- 대화식 처리(빠른 응답)에 적합
- 대표 매체: 자기디스크, 광디스크, SSD 등
자기테이프 저장장치
순차 접근의 대표 예
- 원하는 데이터 위치까지 테이프를 감아가며 이동해야 함
- 응답이 빠른 서비스에는 부적합
- 대신 백업/보관(아카이빙) 에 적합
테이프의 형태 변화
- 과거: roll 테이프
- 현재: 카트리지(cartridge) 테이프(보호/취급 편리)
대용량 백업 시스템
- 대표 규격: DAT, DLT, LTO(Linear Tape-Open) 등
- 예: LTO-9
- 테이프 1개에 18TB(비압축), 45TB(압축) 수준
- 테이프 라이브러리
- 테이프를 슬롯에 보관하고 로봇이 자동 장착
- 매우 큰 용량을 보관하지만, 속도보단 보존/백업 목적
자기디스크 저장장치(HDD)
직접 접근 저장장치의 대표
- 자성체가 코팅된 원판(디스크) 을 고속 회전
- 헤드(읽기/쓰기) 가 원하는 위치로 이동하여 데이터 접근 → 직접 접근
디스크의 발전 흐름
- 초기 디스크: 매우 큰 크기(예: IBM 초기 디스크) 대비 저장 용량은 작음
- 과거 개인 저장장치: 플로피 디스크(35인치 등)
- 지금은 사라졌지만 “저장 아이콘” 형태로 흔적이 남음
- 현재 대표 저장장치: 하드디스크(HDD)
하드디스크 내부 구성
- 여러 장의 디스크(플래터)가 회전축에 결합
- 액추에이터 암이 헤드를 이동
- 먼지/이물질에 매우 취약 → 밀봉 구조
HDD에 데이터가 저장되는 방식
- 트랙(Track): 동심원 형태의 기록 경로
- 섹터(Sector): 트랙을 일정 크기로 나눈 최소 읽기/쓰기 단위
- 실린더(Cylinder): 여러 플래터에서 같은 반경 위치의 트랙 묶음
HDD 성능을 좌우하는 시간
- 탐색 시간(Seek Time): 헤드가 목표 트랙으로 이동하는 시간
- 회전 지연(Rotational Latency): 원하는 섹터가 헤드 위치로 올 때까지 기다리는 시간
- 전송 시간(Transfer Time): 읽은 데이터를 메모리로 옮기는 시간
HDD는 기계적 움직임(헤드 이동 + 회전) 때문에 탐색/회전 지연이 성능에 큰 영향을 준다
디스크를 여러 개 쓰면 좋아지는 점(디스크 어레이 / RAID)
디스크를 여러 개 사용하는 이유
- 신뢰성 향상
- 일부 디스크에 문제가 생겨도 데이터를 보호/복구할 수 있게 구성
- 성능 향상
- 데이터를 여러 디스크에 분산하면 동시에 읽고/써서 속도를 높일 수 있음
RAID
- RAID: Redundant Array of Independent (Inexpensive) Disks
- 구성 방식에 따라
- 신뢰성 중심 / 성능 중심 / 절충형으로 설계 가능
광디스크(CD / DVD / Blu-ray)
광디스크가 많이 쓰인 이유
- 레이저로 읽는 저장매체
- “마스터 제작 → 복제”가 쉬워 배포용 매체로 적합
- 음악, 영화, 소프트웨어 설치 디스크 등
광디스크 기록 방식
- ROM: 제작 단계에서 기록 → 수정 불가(읽기 전용)
- WORM: 한 번만 기록 가능 → 이후 수정 불가(보관용)
- RW: 지우고 재기록 가능(횟수 제한)
대표 매체와 용량 감각
- CD: 약 650~700MB
- DVD: 47GB, 듀얼 레이어 85GB
- Blu-ray: 25GB / 50GB, 확장 포맷에서 더 큰 용량
저장 방식
- 미디어는 보통 순차 재생을 전제로 하므로
- CLV(선속도 일정) 방식이 대표적(나선형 트랙 활용)
- 직접 접근을 더 고려하면
- CAV(각속도 일정) 방식도 사용될 수 있음
반도체 기반 보조기억장치(USB / SSD)
USB 플래시 드라이브
- 플래시 메모리(비휘발성) + USB 인터페이스
- 작고 가벼워 휴대/이동에 적합
- 반대로 휴대가 쉬워 정보 유출 위험도 커져 보안 정책이 중요
플래시 메모리 저장 방식(SLC vs MLC)
- SLC: 1셀에 1비트
- 빠르고 안정적이지만 비쌈
- MLC: 1셀에 2비트 이상
- 더 저렴하지만 안정성/속도/수명 측면에서 불리할 수 있음
SSD(Solid State Drive)
- 반도체 메모리를 쓰지만, 컴퓨터에서는 디스크처럼 사용
- 장점
- 기계 부품 없음 → 내구성↑, 전력↓, 소음↓
- HDD보다 접근 속도가 빠르고, 위치에 따른 속도 차이가 적은 편
- 단점/특성
- 기록/삭제 횟수 제한(수명 이슈)
- 쓰기 과정이 복잡해 읽기/쓰기 성능이 대칭적이지 않을 수 있음
- 상대적으로 가격이 비쌈
클라우드 저장장치와 파일 호스팅 서비스
클라우드 저장의 핵심 아이디어
- 인터넷 기반으로 저장공간을 필요한 만큼 빌려 쓰고 비용을 지불
- 어디서나 접근 가능 + 공유/백업/동기화가 쉬움
파일 호스팅 서비스 예
- 구글 드라이브, 원드라이브, 드롭박스, iCloud Drive, 네이버 MYBOX 등
- 활용 포인트
- 폴더 동기화로 자동 백업/복제
- 링크 공유로 협업/전달이 편리
정리
- 보조기억장치는 대용량·비휘발성 저장을 담당하며 주기억장치를 보완한다
- 접근 방식 기준
- 자기테이프: 순차 접근(백업/보관 중심)
- 디스크/SSD: 직접 접근(처리/서비스 중심)
- 저장장치는 자기→광→반도체로 발전했고,
- 최근에는 물리 장치뿐 아니라 클라우드 저장까지 함께 활용된다