기억 장치

3. 기억 장치의 특징

기억 장치는 휘발성/비휘발성, 접근 방식, 주소 지정 가능도, 용량, 성능 등 다양한 특성에 따라 분류할 수 있다.

• '''휘발성/비휘발성'''

• '''접근 방식'''

• '''주소 지정 가능도'''

• '''성능'''

• '''대기 시간''': 저장 장치의 특정 위치에 접근하는 데 걸리는 시간이다. 1차 기억 장치의 경우 나노초 단위, 2차 기억 장치의 경우 밀리초 단위, 3차 기억 장치의 경우 초 단위로 측정된다. 읽기와 쓰기 대기 시간은 다를 수 있으며, 순차 접근의 경우 최소, 최대, 평균 대기 시간을 고려할 수 있다.
• '''처리량''': 저장 장치에서 정보를 읽거나 쓸 수 있는 속도이다. 일반적으로 초당 메가바이트(MB/s) 단위로 표시되지만, 비트율을 사용할 수도 있다. 읽기 및 쓰기 속도는 다를 수 있으며, 순차적 접근이 무작위 접근보다 일반적으로 최대 처리량을 제공한다.
• '''신뢰성''': 다양한 조건에서 비트 값의 자발적인 변경 확률 또는 전반적인 고장률을 의미한다.

3. 1. 휘발성/비휘발성

3. 2. 접근 방식

3. 3. 주소 지정 가능도

3. 4. 성능

• '''대기 시간''': 저장 장치의 특정 위치에 접근하는 데 걸리는 시간이다. 1차 기억 장치의 경우 나노초 단위, 2차 기억 장치의 경우 밀리초 단위, 3차 기억 장치의 경우 초 단위로 측정된다. 읽기와 쓰기 대기 시간은 다를 수 있으며, 순차 접근의 경우 최소, 최대, 평균 대기 시간을 고려할 수 있다.
• '''처리량''': 저장 장치에서 정보를 읽거나 쓸 수 있는 속도이다. 일반적으로 초당 메가바이트(MB/s) 단위로 표시되지만, 비트율을 사용할 수도 있다. 읽기 및 쓰기 속도는 다를 수 있으며, 순차적 접근이 무작위 접근보다 일반적으로 최대 처리량을 제공한다.
• '''신뢰성''': 다양한 조건에서 비트 값의 자발적인 변경 확률 또는 전반적인 고장률을 의미한다.

4. 보조 기억 장치의 종류

보조 기억 장치는 주기억장치를 확장한 것으로, 속도가 느리지만 보통 용량이 상대적으로 크다.

현재 가장 널리 사용되는 데이터 저장 매체는 반도체, 자기 및 광학 매체이며, 종이도 여전히 제한적으로 사용되고 있다. 올 플래시 어레이(AFA)와 같은 몇 가지 다른 기본적인 저장 기술도 개발이 제안되고 있다.

2018년 현재, 널리 사용되는 기억 장치 기술로는 반도체, 자기, 광학이 있으며, 종이도 제한적으로 사용되고 있다. 그 외에도 과거에 사용되었던 기억 장치 기술과 개발이 진행 중인 신기술도 있다.

• 하드 디스크
• 디스켓(플로피 디스크)
• CD-ROM 계열
• DVD 계열
• 블루레이 디스크 (BD)
• 플래시 메모리
• 낸드 플래시
• NOR 플래시
• 집 드라이브
• 재즈 드라이브
• 자기 테이프
• USB 플래시 드라이브
• 솔리드 스테이트 드라이브

4. 1. 하드 디스크 드라이브 (HDD)

4. 2. 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD)

4. 3. 광 디스크 (CD/DVD/Blu-ray)

• CD, CD-ROM, DVD, BD-ROM: 디지털 정보(음악, 비디오, 컴퓨터 프로그램)의 대량 배포에 사용되는 읽기 전용 스토리지이다.
• CD-R, DVD-R, DVD+R, BD-R: 3차 및 오프라인 스토리지에 사용되는 한 번 쓰기 스토리지이다.
• CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-RE: 3차 및 오프라인 스토리지에 사용되는 느린 쓰기, 빠른 읽기 스토리지이다.
• 초고밀도 광학 기록(UDO)는 BD-R 또는 BD-RE와 유사한 용량을 가지며, 3차 및 오프라인 스토리지에 사용되는 느린 쓰기, 빠른 읽기 스토리지이다.

4. 4. 플래시 메모리

4. 5. 자기 테이프

5. 기억 장치의 발전과 미래

컴퓨터 기술 발전과 함께 기억 장치 기술도 지속적으로 발전해 왔다. 더 빠르고, 더 크고, 더 효율적인 기억 장치에 대한 요구는 계속 증가하고 있다.

초기에는 윌리엄스관과 셀렉트론관 같은 진공관 메모리가 사용되었으나, 신뢰성과 가격 문제로 단명했다. 지연선 메모리는 수은을 이용한 전기 음향 메모리로, 주 기억 장치로 사용되었다. 광학 테이프는 자기 테이프나 광학 디스크보다 더 큰 저장 용량을 목표로 개발되었으나, 기술적 한계에 직면했다.

최근에는 3D NAND 플래시, NVMe SSD, 차세대 메모리 기술(PRAM, MRAM, ReRAM 등) 등 새로운 기술들이 등장하면서 기억 장치 시장에 혁신을 가져오고 있다. 특히, 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 새로운 기술 발전과 함께 데이터 저장 및 처리 요구량이 급증하면서, 더 빠르고, 더 크고, 더 효율적인 기억 장치 기술 개발이 가속화되고 있다.

상변화 메모리(PRAM)는 상변화 물질의 상태 변화를 이용하여 정보를 저장하며, 비휘발성, 임의 접근 읽기/쓰기 저장 장치로 주목받고 있다. 홀로그래픽 데이터 저장 장치는 결정 또는 광중합체 내부에 정보를 광학적으로 저장하는 기술로, 저장 매체의 전체 볼륨을 활용할 수 있다는 장점이 있다. 홀로그래픽 다목적 디스크(HVD)가 그 예시이다. 분자 메모리는 전하를 저장할 수 있는 고분자를 이용하며, 이론적으로 높은 저장 용량을 가질 수 있다. DNA를 이용한 저장 방식은 2012년에 처음 시연되었으며, DNA 1그램당 215 페타바이트를 달성했다는 보고도 있다.^{[35][36][37][38]} 마이크로소프트가 DNA 메모리를 연구 중이다.

한국은 메모리 반도체 분야에서 세계적인 경쟁력을 보유하고 있으며, 차세대 기억 장치 기술 개발에도 적극적으로 투자하고 있다. 이러한 노력은 한국이 4차 산업혁명 시대의 데이터 중심 경제를 선도하는 데 중요한 역할을 할 것이다.

6. 기타 기술

6. 1. 네트워크 연결

• 직접 연결 스토리지(DAS)는 네트워크를 사용하지 않는 전통적인 대용량 저장 장치이다. 이는 여전히 가장 인기 있는 접근 방식이다. 이 역성어는 NAS 및 SAN과 함께 최근에 만들어졌다.
• 네트워크 연결 스토리지(NAS)는 다른 컴퓨터가 근거리 통신망, 사설 광역 통신망, 또는 온라인 파일 저장소의 경우 인터넷을 통해 파일 수준에서 액세스할 수 있는 컴퓨터에 연결된 대용량 저장 장치이다. NAS는 일반적으로 네트워크 파일 시스템(NFS) 및 CIFS/SMB 프로토콜과 관련이 있다.
• 스토리지 영역 네트워크(SAN)은 다른 컴퓨터에 저장 용량을 제공하는 특수 네트워크이다. NAS와 SAN의 중요한 차이점은 NAS가 클라이언트 컴퓨터에 파일 시스템을 제공하고 관리하는 반면, SAN은 블록 주소 지정(원시) 수준에서 액세스를 제공하여 제공된 용량 내에서 데이터 또는 파일 시스템을 관리하는 것을 연결 시스템에 맡긴다는 것이다. SAN은 일반적으로 파이버 채널 네트워크와 관련이 있다.

6. 1. 1. 직접 연결 스토리지 (DAS)

6. 1. 2. 네트워크 연결 스토리지 (NAS)

6. 1. 3. 스토리지 영역 네트워크 (SAN)

6. 2. 로봇형 스토리지

7. 주 기억 장치 관련 주제

메모리 관리는 컴퓨터 시스템에서 메모리를 효율적으로 사용하고 관리하는 기술이다. 메모리 관리에는 가상 메모리, 메모리 보호 등의 기술이 사용된다. 가상 메모리는 실제 물리 메모리보다 더 큰 메모리 공간을 제공하는 기술로, 단일 레벨 스토리지와 관련이 있다.

동적 램(DRAM)은 컴퓨터의 주 기억 장치로 사용되는 램의 한 종류이다. 정적 램(SRAM) 또한 램의 한 종류이지만, DRAM보다 속도가 빠르다. DRAM과 SRAM은 각각 다른 특성을 가지고 있어, 용도에 맞게 사용된다. 메모리 지연 시간은 메모리 성능을 평가하는 중요한 요소 중 하나이다.

메모리 보호는 한 프로세스가 다른 프로세스의 메모리 영역을 침범하지 못하도록 보호하는 기술이다. 페이지 주소 레지스터는 가상 메모리 시스템에서 사용되는 레지스터이다.

자기 저항 메모리(MRAM)는 비휘발성 메모리의 한 종류로, 전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 특징을 가지고 있다.

8. 보조 기억 장치 관련 주제

파일 시스템은 데이터를 저장하고 구성하는 데 사용되는 방법이다.^[39] 파일 형식 목록과 글로벌 파일 시스템을 포함한다. 플래시 메모리는 비휘발성 컴퓨터 기억 장치로, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)에 사용된다. 클라우드 스토리지는 네트워크를 통해 데이터를 저장하고 접근할 수 있게 해준다.^[39] 하이브리드 클라우드 스토리지, 데이터 중복 제거, 데이터 증식과 같은 기술도 활용된다. 데이터 스토리지 태그는 연구 데이터 캡처에, 디스크 유틸리티는 디스크 관리에 사용된다. 객체 기반 스토리지 및 이동식 저장 매체도 보조 기억 장치의 일종이다. 스핀들, 가상 테이프 라이브러리, 대기 상태, 쓰기 버퍼, 쓰기 방지, 콜드 데이터 등의 기술도 관련되어 있다.

참조

_[1] 서적 Computer organization and design: The hardware/software interface https://archive.org/[...] Morgan Kaufmann Publishers 2005
_[2] 문서 'Storage as defined in Microsoft Computing Dictionary, 4th Ed. (c)1999 or in The Authoritative Dictionary of IEEE Standard Terms, 7th Ed., (c) 2000.'
_[3] 웹사이트 Documentation for /proc/sys/vm/ — The Linux Kernel documentation https://www.kernel.o[...]
_[4] 웹사이트 Primary storage or storage hardware (shows usage of term "primary storage" meaning "hard disk storage") https://web.archive.[...] 2011-06-18
_[5] 서적 The Essentials of Computer Organization and Architecture https://books.google[...] Jones & Bartlett Learning 2006
_[6] 서적 Algorithms and data structures for external memory http://www.ittc.ku.e[...] now Publishers
_[7] 웹사이트 A thesis on tertiary storage http://www.eecs.berk[...] 2011-06-18
_[8] 웹사이트 Correct use of the term nearline https://web.archive.[...] 2015-08-16
_[9] 간행물 Federal Standard 1037C – Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms https://web.archive.[...] General Services Administration 1996-08-07
_[10] 웹사이트 Energy savings calculator https://web.archive.[...]
_[11] 웹사이트 How much of the [re]drive is actually eco-friendly? https://web.archive.[...]
_[12] 웹사이트 IS the Silent PC Future 2.5-inches wide? http://www.silentpcr[...] 2004-03-08
_[13] 웹사이트 Recommended hard drives http://www.silentpcr[...] 2002-09-18
_[14] 웹사이트 Super Talent's 2.5" IDE flash hard drive http://techreport.co[...] 2011-06-18
_[15] 웹사이트 Power consumption – Tom's hardware : Conventional hard drive obsoletism? Samsung's 32 GB flash drive previewed http://www.tomshardw[...] 2011-06-18
_[16] 웹사이트 SSD, i-RAM and traditional hard disk drives https://web.archive.[...] X-bit labs 2008-04-23
_[17] 웹사이트 Guide to storage encryption technologies for end user devices https://www.hhs.gov/[...] National Institute of Standards and Technology 2007-11
_[18] 웹사이트 Encryption specs https://software.int[...] software.intel.com 2019-12-28
_[19] 웹사이트 A proposed API for full-memory encryption https://lwn.net/Arti[...] Lwn.net 2019-12-28
_[20] 웹사이트 Introduction to SPARC M7 and silicon secured memory (SSM) https://web.archive.[...] swisdev.oracle.com 2019-12-28
_[21] 웹사이트 What S.M.A.R.T. hard disk errors actually tell us https://www.backblaz[...] 2016-10-06
_[22] 웹사이트 QPxTool - check the quality https://qpxtool.sour[...]
_[23] 웹사이트 New Samsung notebook replaces hard drive with flash http://www.extremete[...] 2011-06-18
_[24] 웹사이트 Toshiba tosses hat into notebook flash storage ring http://www.technewsw[...] 2011-06-18
_[25] 웹사이트 Mac Pro – Storage and RAID options for your Mac Pro https://web.archive.[...] Apple 2011-06-18
_[26] 웹사이트 MacBook Air – The best of iPad meets the best of Mac https://web.archive.[...] Apple 2011-06-18
_[27] 웹사이트 MacBook Air replaces the standard notebook hard disk for solid state flash storage https://web.archive.[...] 2011-06-18
_[28] 웹사이트 Comparing SSD and HDD endurance in the age of QLC SSDs https://www.micron.c[...] Micron technology
_[29] 웹사이트 Comparing SSD and HDD - A comprehensive comparison of the storage drives https://www.stellari[...]
_[30] 웹사이트 The DVD FAQ - A comprehensive reference of DVD technologies http://www.dvddemyst[...]
_[31] 논문 Optically switched magnetism in photovoltaic perovskite CH3NH3(Mn:Pb)I3 2016-11-24
_[32] 웹사이트 A paper-based backup solution (not as stupid as it sounds) https://www.extremet[...] 2012-08-14
_[33] 간행물 PaperBack paper backup https://www.wired.co[...] 2012-08-16
_[34] 웹사이트 New method of self-assembling nanoscale elements could transform data storage industry https://www.scienced[...] 2011-06-18
_[35] 뉴스 This speck of DNA contains a movie, a computer virus, and an Amazon gift card https://www.theatlan[...] 2017-03-03
_[36] 웹사이트 Researchers store computer operating system and short movie on DNA https://phys.org/new[...] 2017-03-03
_[37] 웹사이트 DNA could store all of the world's data in one room https://www.science.[...] Science Magazine 2017-03-02
_[38] 저널 DNA Fountain enables a robust and efficient storage architecture https://zenodo.org/r[...] 2017-03-02
_[39] 웹사이트 Disaster Recovery on AWS Cloud https://zenbit.tech/[...] 2023-08-18
_[40] 서적 コンピュータの構成と設計 第5版 上 日経BP
_[41] 서적 マイクロプロセッサ・アーキテクチャ入門 インターフェース増刊 TECHI Vol.20 CQ出版
_[42] 서적 はじめて読む486 アスキー出版
_[43] 서적 情報理論 オーム社
_[44] URL https://www.intel.co[...]
_[45] URL https://developer.ar[...]
_[46] URL https://nvmexpress.o[...]
_[47] 문서
_[48] 웹사이트 DVD FAQ http://www.dvddemyst[...]
_[49] 간행물 Federal Standard 1037C – Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms http://www.its.bldrd[...] General Services Administration 2007-10-08