5장. 보조기억장치와 데이터저장 김진수 kjspace@paran.com.

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1 5장. 보조기억장치와 데이터저장 김진수

2 5.1 보조기억장치의 개요 데이터처리를 위한 선행조건 프로그램과 데이터가 주기억장치에 상주해야 한다
프로그램과 데이터의 양이 대량일 경우  큰 주기억장치(?)  보조기억장치 : 프로그램의 실행은 순차적으로 수행, 즉 어느 한 순간에 모든 프로그램과 데이터를 동시에 요구하지 않기 때문에 필요할 때마다 일정한 양만큼 주기억장치로 가져와 실행

3 기억장치의 계층구조 레지스터 캐시 기억장치(주기억장치 캐시, 중앙처리장치 캐시, 캐시) 주기억장치
CPU가 어떤 주기억장치 주소를 참조하면, 캐시는 그 주소가 캐시 내에 있는지를 검사하여 그 주소가 있으면 해당하는 데이터를 전달하고, 없으면 캐시는 주기억장치로부터 데이터를 가져와 CPU에게 전달하고 캐시내에 저장한다 1차 캐시 - CPU에 내장 2차 캐시 – CPU와 주기억장치 사이에 탑재 주기억장치 보조기억장치(버퍼캐시, 자기테이프/자기디스크/ 광디스크…)

4 기억 장치의 응용 기억 장치 계층 구조

5 보조기억장치를 조사할 때의 고려사항 데이터가 저장되는 매체의 형태 보조기억장치에 데이터가 구성되고 액세스되는 방법(7장 참고)
표 5-1

6 데이터의 백업 - 보조기억 장치

7 보조 기억 장치의 평가 기준 - 보조기억 장치 저장 장치 용량(Capacity) 접근 속도(Access Speed)
데이터 전송율(Data Transmission Rate) 크기 분리 가능성 비용 Sequential Access와 Direct Access

8 5.2 자기테이프 기억장치 자기테이프의 종류 자기테이프의 데이터저장 자기테이프에 저장된 레코드의 형태

9 5.2 자기테이프 기억장치 자기테이프 장치 순차접근 기억장치 카세트테이프와 비슷
주로 백업(back-up)용으로 보관하기 위한 매체로 사용 오늘날 접근속도가 빠르고 신뢰성이 높으며, 대량의 데이터를 저장할 수 있는 다양한 자기테이프 계통 출시(그림 5-3)

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11 오늘날 많은 양의 데이터를 저장할 수 있는 다양한 형태의 카트리지테이프 드라이브들로 대치
소형 카트리지테이프 드라이브로 테이프 한개당 10GB까지 저장(DAT:Digital Audio Tape) 대형 카트리지 테이프 드라이브시스템 IBM의 3584 테이프 라이브러리

12 카트리지 테이프(Cartridge Tape) - 보조기억 장치
순차 접근 기억장치 자기 테이프를 소형으로 만들어 카세트 테이프 형태 소형 컴퓨터에서 시스템 내부의 내용이나 내부 디스크에 기록된 것을 보관시키는 용도

13 자기테이프의 데이터 저장 자기테이프의 데이터 저장 주기억장치에 읽혀질 수 있고 옮길 수 있는 자화점의 형태로 기록
숫자/영문자/특수문자 등을 저장 자화점의 형태는 드라이브의 종류에 따라 다름 자기테이프의 밀도 CPI(Characters Per Inch), BPI(Bytes Per Inch)

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15 자기 테이프(Magnetic tape) - 보조기억 장치
순차접근 기억장치(Sequential Storage) 대량의 데이터나 프로그램을 장기간 보관 7트랙과 9트랙으로 구분 밀도 : 1600 ∼ 6250 BPI(bit per inch) 용어 BOT (Begging of Tape) EOT (End of Tape) IRG (Inter Record Gap) IBG (Inter Block Gap)

16 자기 테이프(Magnetic tape) - 보조기억 장치
IBG가 1인 경우 갭의 발생

17 자기테이프의 종류 1950년 초 처음 등장 유연성 있는 금속 연속적인 작은 자화점들
매우 얇고 유연성 있는 플라스틱 테이프로 만든 후 보편적으로 사용 릴테이프(reel tape)와 카트리지테이프(cartridge tape)

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19 DAT 드라이브 2개의 쓰기헤드를 사용, 비스듬하게 기록 2개의 읽기헤드를 사용하여 데이터를 읽음
테이프에서부터 주기억장치에 전송되는 데이터는 자기테이프에 저장되는 데이터의 밀도와 자기테이프가 읽기/쓰기헤드 위를 통과하는 속도에 좌우

20 자기테이프에 저장된 레코드의 형태 자기테이프에 레코드를 저장할 때 레코드는 순차적으로 저장
블록간 간격(Inter Block Gap) 레코드들 간의 간격 자기테이프의 데이터를 읽고 쓰는 과정에서 테이프를 출발시키거나 멈추도록 가감속하는데 사용 단점 : 기록공간의 낭비

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23 블로킹(Blocking) 거래지향처리시스템에서 사용시 부적합 보통의 레코드들을 블록으로 묶어서 사용 장점
자기테이프의 저장능력을 높여 효율적으로 사용 속도 향상(자기테이프주기억장치) 거래지향처리시스템에서 사용시 부적합 즉각적인 접근이 어렵다

24 5.3 자기디스크 기억장치 플로피디스크 하드디스크 하드디스크의 종류 하드디스크의 데이터 저장 데이터의 물리적 구조와 접근

25 5.3 자기디스크 기억장치 초기의 모든 데이터 처리시스템 1950년대 중반부터 일괄처리시스템
비행기나 호텔 예약과 같은 시스템에 적용 매우 짧은 시간에 데이터를 검색할 수 있는 저장 방법 요구 DASD(Direct Access Storage Device), 직접접근 저장장치 1955년 IBM, RAMAC(RAndoM Access) 2feets, 50개의 고정된 디스크

26 자기디스크를 분류하는 기준 디스크 팩을 드라이브에서 제거가능한가? 기록면이 양면 or 단면? 헤드가 이동 가능한가?
헤드가 기록면에 접촉되었는가? 내장형 or 외장형?  플로피디스크, 하드디스크

27 플로피디스크 플로피디스크 산화철로 코팅 편평하고 둥근 플라스틱 디스크를 회전시키는 모터
한점에서 다른곳으로 이동할 때 데이터를 스캐닝하지 않고 직접 건너뛸 수 있다(Direct Access) 5.25(1.2MB)인치 / 3.5(1.44MB)인치

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29 트랙 섹터 최근 대부분 하나의 섹터는 512Bytes 저장 디스크가 일을 할 수 있는 가장 작은 단위
USB 메모리와 같은 간편하고 대용량을 저장할 수 있는 매체의 개발로 사양화

30 자기 디스크(Magnetic Disk) - 보조기억 장치
프로그램이나 데이터에 순서적 또는 직접 접근이 가능(direct access) 자기 디스크의 모양

31 자기 드럼(Magnetic Drum) - 보조기억 장치
북처럼 생긴 드럼의 표면에 자화 물질을 입힌 다음에 그곳을 트랙 단위로 자화시킬 수 있도록 만든 장치 자기 디스크 장치보다 용량은 적지만, 액세스 속도는 고속

32 디스켓(Floppy Disk) - 보조기억 장치
얇은 1장의 디스크(disk)를 독립적으로 만들어 표면을 보호할 수 있는 봉투(jacket)와 함께 장치에 넣어 사용 Floppy = Flexible 기억 용량이 적지만 부피가 적고 다루기 쉬우며 값이 싸므로 PC의 대표적인 보조 기억 장치  프로그램의 대형화, 대용량 보조기억장치의 개발로 사양길

33 디스켓(Floppy Disk)의 특징 - 보조기억 장치
트랙과 섹터 디스크의 초기화 데이터 용량 기록방지 기능

34 Hard Disk - 보조기억 장치 음반용 디스크와 같은 원판의 표면에 자화 물질을 발라서 자화 형식으로 데이터나 프로그램을 기록할 수 있도록 만든 장치 트랙, 섹터, 실린더 개념은 자기 디스크와 동일 하드디스크는 rpm으로 회전 소형 컴퓨터에 많이 사용 하드디스크 드라이브 유형 SCSI(small computer system interface) EIDE(enhanced integrated drive electronics)

35 Hard Disk - 보조기억 장치 Fragmentation and defragmentation Fragmentation :
파일의 설치와 삭제가 반복되는 동안 파일이 디스크 상의 여러 곳으로 흩어져 저장되는 현상 실행과 저장 속도 저하 원인 조각 모으기 실행으로 단편화를 줄임

36 Hard Disk의 응용 장치들 - 보조기억 장치
External or Removable Disk Drive Portable Disk Drive ZIP Drive USB Drive

37 5.4 광디스크 광레이저디스크 기술 광디스크의 종류 광디스크의 데이터 저장 읽기/쓰기 헤드를 2개의 레이저로 대체
디스크 안에서 대단히 세밀하게 표면에 데이터를 기록 빛에 반응하는 기록면에서 데이터를 읽음 광디스크의 종류 ROM 형태 WORM 형태 RW 형태 광디스크의 데이터 저장

38 ROM 형태 데이터를 한번만 저장(제작시) 추가/변경될 수 없음 CD-ROM 저장매체로서 가장 많이 사용
650 MB ∼700 MB 정도를 저장 Title : CD-ROM에 저장된 정보나 소프트웨어 Pit : CD-ROM에 정보를 기록하기 위한 내부 알루미늄 표면의 홈

39 DVD-ROM Digital Versatile Disk 또는 Digital Video Disk
MPEG-2 파일과 압축 표준을 사용

40 WORM 형태 한번에 한해 특별한 기록장치를 이용하여 데이터를 기록 CD-R(Recordable), DVD-R WORM CD
Write Once, Read Many ¼인치 WORM CD는 1GB정도의 데이터를 저장할 수 있고 12인치는 3GB정도를 저장 정부 기관이나 대기업 등의 조직에서 기록의 장기 보관 목적

41 RW 형태 디스크에 반복적으로 쓰고 지울 수 있다 수정 및 보완 등 자료관리에 매우 효율적
CD-RW, DVD-RW, DVD-RAM CD-I(Interactive) Compact Disc-Interactive 데이터, 오디오, 정지화상, 그래픽 애니메이션 등을 저장 CD-I 전용 플레이어가 필요하며, CD-ROM 플레이어로는 재생 불가 CD-G(Graphic) 음악용 CD의 빈영역에 그래픽 데이터를 첨가 영상과 음악을 동시에 재생 노래방 등에서 사용

42 광디스크의 데이터 저장 1장의 CD-ROM은 약451장의 3.5인치 디스켓에 버금가는 데이터 저장능력을 가짐
자기디스크는 트랙별로 동일한 양의 정보를 담는다(안쪽 트랙의 섹터들과 바깥쪽 트랙의 섹터들) 디스크의 공간 낭비 일정한 속도로 회전할 수 있도록 하기 때문에 데이터를 쓰거나 검색하는 과정에서 속도를 최적화시키는 역할 CD-ROM은 중심에서 바깥으로 나선형으로 이어져 있는 1개의 트랙 안에 데이터를 저장

43 5.5 USB 메모리 Universal Serial Bus 플래시메모리 직렬 포트의 일종
키보드, 조이스틱, 스캐너, 프린터 등 각종 주변장치를 쉽게 연결할 수 있는 PNP(Plug and Play) 인터페이스 제공 12Mbps의 데이터 전송속도 최대 127개까지 연결 가능 플래시메모리 USB 포트에 연결하여 사용 비휘발성 메모리 NOR와 NAND 플래시메모리 NOR : 고속의 동작을 요구하는 응용 분야나 플래시 내장 집적회로에 주로 사용 NAND : 고집적 데이터 보관 응용 분야에 주로 사용, 디지털 카메라, MP3 플레이어, USB 메모리 등

44 5.6 버퍼 캐시 디스크를 읽는 일은 메모리를 읽는 일보다 매우 느림
일반적으로 데이터처리에서 디스크의 동일한 영역을 반복적으로 읽는 일이 자주 발생 디스크에서부터 한번 읽어들인 정보를 주기억장치의 특정한 장소에 보관, 필요시 읽는다면 처음에는 다소 시간이 걸릴지라도 다음부터는 빠르게 처리디스크버퍼링(특정장소 : 버퍼캐시) 디스크 캐시라고도 함

45 5.7 저장장치의 미래 전망 반도체와 통신기술의 발전으로 문자나 숫자 위주의 단수 자료처리  오디오, 비디오, 그래픽, 애니메이션 등의 멀티미디어 자료를 처리하기 위한 환경으로 바뀜 고속의 처리장치, 대용량의 저장장치가 요구됨 향후 저장장치 분야 비파괴 칩 기술, 자기버블메모리 기술, 홀로그래픽 메모리 기술로 발전할 것으로 예측

46 비파괴 칩 기술 자기버블메모리 기술 홀로 그래픽 메모리 기술 플래시메모리 기술
수백MB  현재 2GB 점점 용량 증가, 소형화 핸드헬드PC, 팜탑PC, 각종 PDA 자기버블메모리 기술 인조 가넷(garnet)의 얇은 수정판막 위에 형성된 조그만 자기버블의 유무가 한 비트로 사용 매우 빠르게 액세스 가능, 디스크 보완 및 대체 가능 홀로 그래픽 메모리 기술 기록면에 데이터를 겹겹이 쌓아올림 각기 다른 레이어들은 레이저광의 각도변화에 따라서 데이터를 읽음

47 가넷 등축정계에 속하는 규산염광물