디스크 섹터

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요
2. 역사
- 2.1. 초기 발전
- 2.2. 표준화 및 고용량화
3. 관련 단위
- 3.1. 섹터와 블록
- 3.2. 섹터와 클러스터
4. 구역 비트 기록 (Zone Bit Recording)
5. 어드밴스드 포맷 (Advanced Format)
참조

1. 개요

디스크 섹터는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 저장 장치에서 데이터를 저장하는 물리적 단위이다. 1957년 IBM 350 디스크 저장 장치에서 처음 도입되었으며, 이후 가변 길이 섹터, 존 비트 기록(ZBR) 기술, 오류 정정 코드(ECC)의 발전을 거쳐 512바이트 섹터가 표준으로 자리 잡았다. 2000년대 이후, 저장 용량 증가를 위해 4096바이트 섹터를 사용하는 어드밴스드 포맷이 도입되었다. 디스크 섹터는 블록, 클러스터와 관련되며, 파일 시스템에서 클러스터는 여러 섹터를 포함하는 디스크 공간 할당 단위로 사용된다.

더 읽어볼만한 페이지

정보의 단위 - 제타바이트
제타바이트는 컴퓨터 저장 용량을 나타내는 단위 중 하나로, 킬로바이트, 메가바이트 등과 함께 사용되며 십진 접두어와 이진 접두어의 혼동에 주의해야 한다.
정보의 단위 - 테라비트
테라비트는 1조 비트를 나타내는 정보량 단위로, 테라바이트와 혼동될 수 있으며, 컴퓨터 분야에서는 테비비트가 사용되기도 하고, 고속 네트워크 속도나 고용량 메모리 용량을 나타낼 때 주로 사용된다.
파일 시스템 - 부트 섹터
부트 섹터는 시스템 부팅 코드를 담은 저장 매체의 특정 영역으로, 볼륨 부트 레코드(VBR)와 마스터 부트 레코드(MBR)로 나뉘며, BIOS는 이를 실행하고 UEFI는 부트로더를 직접 로드하지만 바이러스 공격에 취약하다.
파일 시스템 - ZFS
ZFS는 Jeff Bonwick 등이 설계하고 구현한 파일 시스템으로, 데이터 무결성, 스냅샷, RAID-Z 등의 기능을 제공하며, 썬 마이크로시스템즈에서 개발되어 OpenZFS 프로젝트를 통해 다양한 운영체제에서 사용된다.

디스크 섹터
디스크 섹터 정보
일반 정보
정의	디스크 드라이브의 트랙에 있는 원호 또는 디스크 드라이브의 트랙 및 실린더에 있는 논리적 섹터
구분	논리적 또는 물리적 저장 매체의 분할
상세 정보
섹터 구조	트랙은 섹터라고 하는 일정한 크기의 호로 나뉩니다.
섹터 크기	섹터는 일반적으로 512바이트 또는 4096바이트(4KiB)의 데이터를 저장합니다.
관리	섹터는 디스크 컨트롤러에 의해 관리됩니다.
섹터 주소 지정	섹터 주소 지정은 CHS(Cylinder-Head-Sector) 또는 LBA(Logical Block Addressing) 방식을 사용합니다.
CHS	CHS 방식은 실린더, 헤드, 섹터 번호를 사용하여 섹터를 식별합니다.
LBA	LBA 방식은 디스크의 모든 섹터에 고유한 번호를 할당하여 섹터를 식별합니다.
기술적 상세 정보
섹터 구성 요소	일반적으로 섹터는 섹터 헤더, 데이터 영역, 오류 수정 코드(ECC)로 구성됩니다.
섹터 헤더	섹터 헤더에는 섹터 번호, 동기화 패턴, 오류 감지 코드 등이 포함됩니다.
데이터 영역	데이터 영역에는 실제 데이터가 저장됩니다.
오류 수정 코드 (ECC)	ECC는 데이터 오류를 감지하고 수정하는 데 사용됩니다.
인터리브	섹터 인터리브는 연속된 섹터가 물리적으로 인접하지 않도록 배열하여 성능을 향상시키는 기술입니다.
활용
파일 시스템	파일 시스템은 섹터를 사용하여 파일을 저장하고 관리합니다.
데이터 저장 단위	섹터는 디스크에서 데이터를 읽고 쓰는 가장 기본적인 단위입니다.
UDF (Universal Disk Format)	UDF 형식에서는 섹터 크기가 2048바이트입니다.

2. 역사

디스크 섹터의 역사는 1957년 IBM 350에서 시작되었다. 초기에는 섹터 크기와 구조가 제조사 및 모델별로 달랐다. 1961년 IBM 1301에서는 가변 길이 섹터가 도입되었고, 같은 해에 트랙 직경에 따라 트랙당 섹터 수를 다르게 하는 존 기록 방식(ZBR)이 도입되었다. 1964년 IBM System/360에서는 자체 형식의 가변 길이 섹터와 순환 중복 검사(CRC)를 사용했다. 1970년 IBM 3330에는 오류 정정 코드(ECC)가 도입되어 데이터 무결성이 개선되었다.

1980년대 이전에는 섹터 크기에 대한 표준화가 거의 없었지만, PC의 인기와 IDE 인터페이스의 등장으로 512바이트 섹터가 HDD 및 유사한 저장 장치의 업계 표준이 되었다.^[11] 2000년대 들어, 업계에서는 더 큰 용량을 위해 512바이트를 초과하는 섹터 크기 표준화를 추진했고, 2010년 IDEMA에서 4096 섹터 드라이브에 대한 어드밴스드 포맷 표준을 완료했다.^[11]

수학에서 섹터(sector)는 부채꼴을 의미한다. 컴퓨터 업계에서는 초창기에 '''블록'''이라는 용어가 사용되었지만, 현재는 "섹터"라고 부르는 경우가 많다.

2. 1. 초기 발전

IBM 350은 1957년에 최초로 디스크 드라이브를 선보였는데, 트랙당 100자 섹터 10개를 갖추고 있었다. 각 문자는 6비트와 패리티 비트로 구성되었다. 모든 기록 표면에서 트랙당 섹터 수는 동일했다. 하지만 각 섹터의 식별자 필드(ID)는 기록되지 않았다.^[4]

1961년, IBM 1301은 가변 길이 섹터(IBM에서는 '레코드' 또는 '물리적 레코드'라고 함)를 도입했다. 각 레코드에는 데이터와 별개로 레코드 주소 필드가 추가되었다.^[5]^[6] 이는 현대 디스크 드라이브에서 섹터 주소 필드(ID 필드)의 기본 구조가 되었다.

같은 해, Bryant는 4000 시리즈를 통해 존 기록 방식(ZBR)을 도입했다. 이 방식은 트랙의 직경에 따라 트랙당 섹터 수를 다르게 하여, 외부 트랙에 내부 트랙보다 더 많은 섹터를 배치할 수 있게 했다.^[7] 1980년대 후반, ZBR은 임프리미스(Imprimis)와 퀀텀(Quantum)의 디스크 드라이브에 다시 사용되었고,^[8] 1997년에는 업계에서 널리 사용되었다.^[9]

1964년, IBM System/360과 함께 발표된 디스크 드라이브는 자체 형식의 가변 길이 섹터(IBM에서는 '레코드' 또는 '물리적 레코드'라고 함)를 사용했다. 이전의 문자별 패리티 검사 대신 순환 중복 검사(CRC)를 사용하여 레코드의 모든 필드에서 오류를 감지했다. 이 IBM 물리적 레코드는 ID 필드 역할을 하는 Count 필드, 데이터 검색을 돕는 선택적 Key 필드, 데이터 필드의 세 부분으로 구성되었다. 대부분의 레코드는 Key 필드가 없었고, 키 길이는 0으로 표시되었다. 이 구조를 레코드의 CKD 트랙 형식이라고 한다.

1970년, IBM 3330은 데이터 필드의 CRC를 오류 정정 코드(ECC)로 대체하여 데이터 무결성을 개선했다.^[10] 이를 통해 대부분의 오류를 감지하고 많은 오류를 수정할 수 있게 되었다. 결국 디스크 섹터의 모든 필드에 ECC가 적용되었다.

2. 2. 표준화 및 고용량화

1980년대에 PC가 널리 보급되고 IDE 인터페이스가 등장하면서, 512바이트 크기의 섹터가 하드 디스크 드라이브(HDD) 및 유사 저장 장치의 업계 표준으로 자리 잡았다.^[11] 1970년대에 IBM은 CKD DASD 라인에 고정 블록 아키텍처 직접 접근 저장 장치(FBA DASD)를 추가했다. CKD DASD가 다양한 길이의 섹터를 지원한 반면, IBM FBA DASD는 512, 1024, 2048, 4096 바이트의 섹터 크기를 지원했다.

2000년, 업계 무역 기구인 국제 디스크 드라이브 장비 및 재료 협회(International Disk Drive Equipment and Materials Association, IDEMA)는 데이터 저장 용량 증가를 수용하기 위해 512바이트보다 큰 섹터 크기 형식에 대한 표준화를 추진하기 시작했다.^[11] 2010년, IDEMA는 4096 섹터 드라이브에 대한 어드밴스드 포맷 표준을 완료하고,^[11] 2011년 1월부터 모든 제조업체가 이를 채택하도록 했다.^[12]

3. 관련 단위

컴퓨터 파일 시스템에서 '''클러스터'''(때로는 '할당 단위' 또는 '블록'이라고도 함)는 파일 및 디렉터리에 대한 디스크 공간 할당 단위이다. 파일 시스템은 개별 디스크 섹터를 할당하지 않고 클러스터라고 하는 연속된 섹터 그룹을 할당하여 오버헤드를 줄인다.^[15]

512바이트 섹터를 사용하는 디스크에서 512바이트 클러스터는 하나의 섹터를 포함하는 반면, 4-키비바이트(KiB) 클러스터는 8개의 섹터를 포함한다. 클러스터는 파일 저장에 할당할 수 있는 가장 작은 논리적 디스크 공간이므로, 큰 클러스터가 있는 파일 시스템에 작은 파일을 저장하면 슬랙 공간이 낭비된다. 일반적인 클러스터 크기는 1 섹터(512바이트)에서 128 섹터(64KiB)까지이다.

클러스터는 디스크에서 물리적으로 연속될 필요가 없으며, 여러 트랙에 걸쳐 있을 수 있다. DOS 4.0에서 ''할당 단위''로 변경되었으나, 클러스터라는 용어가 여전히 널리 사용된다.^[16]

3. 1. 섹터와 블록

디스크 섹터는 물리적인 디스크 영역을 구체적으로 의미하는 반면, '블록'이라는 용어는 작은 데이터 덩어리를 지칭하는 데 일반적으로 사용되어 왔다. 블록은 문맥에 따라 여러 의미를 갖는다. 데이터 저장소의 맥락에서, 파일 시스템 블록은 여러 개의 섹터를 포함할 수 있는 디스크 섹터에 대한 추상화이다. 다른 맥락에서, 데이터 스트림의 단위 또는 유틸리티의 작업 단위일 수 있다.^[13] 예를 들어, 유닉스 프로그램 dd는 `bs=bytes` 매개변수를 사용하여 실행 중에 사용할 블록 크기를 설정할 수 있다. 이것은 dd에 의해 제공되는 데이터 덩어리의 크기를 지정하며, 섹터 또는 파일 시스템 블록과는 관련이 없다.

리눅스에서는 `sudo fdisk -l | grep "Sector size"` 명령어로 디스크 섹터 크기를, `sudo blockdev --getbsz /dev/sda` 명령어로 블록 크기를 확인할 수 있다.^[14]

컴퓨터 업계에서는 초창기에는 '''블록'''이라는 용어가 이 의미로 사용되었지만, 현재는 "섹터"라고 부르는 경우가 많다. 이는 블록이라는 용어가 각종 데이터 전송 등에서의 다양한 데이터 덩어리의 크기를 나타내는 데에도 사용되며, 디스크 매체상의 영역만을 가리키는 것이 아니게 되었기 때문이다. 예를 들어, UNIX의 dd라는 명령어는 `bs=''bytes''`라는 파라미터를 지정함으로써 블록 크기를 지정할 수 있지만, 그것에 의해 매체상의 섹터의 크기가 변경되는 것은 아니며, 단순히 `dd` 명령어가 다루는 블록의 크기가 설정될 뿐이다.

3. 2. 섹터와 클러스터

컴퓨터 파일 시스템에서 '''클러스터'''(때로는 '할당 단위' 또는 '블록'이라고도 함)는 파일 및 디렉터리에 대한 디스크 공간 할당 단위이다. 온 디스크 데이터 구조 관리에 따른 오버헤드를 줄이기 위해 파일 시스템은 기본적으로 개별 디스크 섹터를 할당하지 않고 클러스터라고 하는 연속된 섹터 그룹을 할당한다.

5,120억 섹터를 사용하는 디스크에서 5,120억 클러스터는 하나의 섹터를 포함하는 반면, 4-키비바이트(KiB) 클러스터는 8개의 섹터를 포함한다.

클러스터는 파일 저장에 할당할 수 있는 가장 작은 논리적 디스크 공간이다. 따라서 큰 클러스터가 있는 파일 시스템에 작은 파일을 저장하면 디스크 공간이 낭비된다. 이러한 낭비된 디스크 공간을 슬랙 공간이라고 한다. 클러스터 크기가 평균 파일 크기에 비해 작은 경우 파일당 낭비되는 공간은 통계적으로 클러스터 크기의 약 절반이 된다. 클러스터 크기가 크면 낭비되는 공간이 더 커진다. 그러나 클러스터 크기가 클수록 부기 오버헤드와 조각화가 줄어들어 전반적인 읽기 및 쓰기 속도가 향상될 수 있다. 일반적인 클러스터 크기는 1 섹터(5,120억)에서 128 섹터(64KiB)까지이다.

클러스터는 디스크에서 물리적으로 연속될 필요가 없다. 여러 트랙에 걸쳐 있을 수 있으며, 섹터 인터리빙을 사용하는 경우 트랙 내에서 비연속적일 수도 있다. 섹터는 여전히 논리적으로 연속되어 있으므로 이를 조각 모음과 혼동해서는 안 된다.

"손실된 클러스터"는 디렉터리 목록에서 파일이 삭제되었지만 파일 할당 테이블(FAT)에 파일에 할당된 클러스터가 여전히 표시될 때 발생한다.^[15] ''클러스터''라는 용어는 DOS 4.0에서 ''할당 단위''로 변경되었다. 그러나 클러스터라는 용어는 여전히 널리 사용된다.^[16]

4. 구역 비트 기록 (Zone Bit Recording)

초창기 하드 드라이브와 대부분의 플로피 디스크에서 섹터는 반지름과 트랙의 교차점으로 정의되었다. 이 경우 디스크 바깥쪽으로 갈수록 섹터는 스핀들 가까이에 있는 섹터보다 물리적으로 더 길어진다. 각 섹터는 여전히 동일한 수의 바이트를 포함하기 때문에 외부 섹터는 내부 섹터보다 낮은 비트 밀도를 가지며, 이는 자기 표면을 비효율적으로 사용하는 것이다. 이에 대한 해결책은 구역 비트 기록으로, 디스크를 구역으로 나누고 각 구역은 소수의 연속 트랙을 포함한다. 각 구역은 각 섹터가 비슷한 물리적 크기를 갖도록 섹터로 나뉜다. 외부 구역은 내부 구역보다 원주가 더 크므로 더 많은 섹터가 할당된다.^[17]

구역 비트 기록을 사용하면 각 회전마다 헤드 아래로 더 많은 비트가 지나가므로, 연속적인 읽기 및 쓰기가 내부 트랙보다 외부 트랙(낮은 블록 주소에 해당)에서 눈에 띄게 더 빠르다. 이러한 성능 차이는 25% 이상일 수 있다.

1980년대까지의 HDD는 CAV 방식에 의해 물리적 트랙당 물리적 트랙 섹터 수가 일정했지만, 1990년대에 ZCAV가 도입되면서 내주부의 트랙에서는 더 적고, 외주부에서는 더 많은 섹터를 할당하게 되었다.

5. 어드밴스드 포맷 (Advanced Format)

1998년, 기존의 512바이트 섹터 크기는 무어의 법칙을 뛰어넘는 속도로 증가하는 용량의 한계로 지적되었다. 4096바이트 섹터를 사용하는 어드밴스드 포맷(Advanced Format)을 구현하여 데이터 필드의 길이를 늘림으로써 이러한 한계를 극복했다. 이는 데이터 표면적 효율성을 5~13% 향상시키고 ECC의 강도를 높여 더 큰 용량을 가능하게 했다.^[1] 이 형식은 2005년 산업 컨소시엄에 의해 표준화되었으며, 2011년까지 모든 하드 드라이브 제조업체의 모든 신제품에 통합되었다.^[1]

참조

_[1] 웹사이트 UDF - OSDev Wiki https://wiki.osdev.o[...] 2024-09-01
_[2] 서적 Computer Science https://books.google[...] Lotus Press 2004-01-01
_[3] 서적 Computer Science Handbook, Second Edition https://books.google[...] CRC Press 2004-06-28
_[4] 서적 305 RAMAC Random Access Method of Accounting and Control Manual of Operation http://bitsavers.org[...] IBM
_[5] 서적 IBM 1301, Models 1 and 2, Disk Storage and IBM 1302, Models 1 and 2, Disk Storage with IBM 7090, 7094, and 7094 II Data Processing Systems http://bitsavers.org[...] IBM
_[6] 서적 IBM 1301, Models 1 and 2, Disk Storage and IBM 1302, Models 1 and 2, Disk Storage with IBM 1410 and 7010 Data Processing Systems http://bitsavers.org[...] IBM
_[7] 서적 Technical Data - Series 4000 Disk File http://bitsavers.org[...] Bryant Computer Products
_[8] 서적 1988 DISK/TREND REPORT, RIGID DISK DRIVES DISK/TREND, Inc. 1988-10-01
_[9] 서적 1997 DISK/TREND REPORT, RIGID DISK DRIVES DISK/TREND, Inc. 1997-06-01
_[10] 서적 Reference Manual for IBM 3330 Series Disk Storage http://bitsavers.org[...] IBM 1974-03-01
_[11] 웹사이트 The Advent of Advanced Format http://www.idema.org[...] IDEMA 2013-11-18
_[12] 웹사이트 IDEMA launches "Are you ready?" campaign to prepare industry for Hard Disk Drive sector format change http://idema.org/?do[...] 2010-06-29
_[13] 웹사이트 Difference between block size and cluster size http://unix.stackexc[...] 2015-12-13
_[14] 웹사이트 Disk Sector and Block Allocation For File https://stackoverflo[...] 2015-12-13
_[15] 웹사이트 Errors Caused by Cross-Linked Files or Lost Clusters http://support.micro[...] 2020-08-03
_[16] 간행물 Upgrading and repairing PCs 2002
_[17] 간행물 DP8459 Zoned Bit Recording http://www.nalanda.n[...] National Semiconductor 1989-01-01
_[18] 문서 （図 1 の (A)）
_[19] 문서 "このような定義としては1994年の ANSI Accredited Standards Committee (ASC) X3 による定義があり、[http://www.t10.org/t13/project/d0791r4c-ATA-1.pdf ATA-1 X3T10, Revision 4c] という文書に以下のような記述がある。「3.1.3 データブロック。データ転送で使われる用語で、Set Multiple コマンドで宣言しない限り'''通常は1セクタ'''を意味する」また「3.1.5 LBA ([[Logical Block Addressing|Logical block address]])。ドライブのアドレッシングモードを表す用語であり、'''セクタを順にマッピングし'''1からnの番号を振る方式」さらに「9.9.4 Word 5: セクタ毎の未フォーマット時のバイト数」がある。以上のようにトラックの最小アクセス単位として「ブロック」ではなく「セクタ」が明確に使われている。"
_[20] 서적 Computer Science https://books.google[...] Lotus Press 2004-01-01
_[21] 서적 Computer Science Handbook, Second Edition https://books.google[...] CRC Press 2004-06-28

본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com