보조기억장치

[ 보조기억장치 ]

보조기억장치는 비휘발성메모리다.
주기억장치보다 속도는 느리지만, 대용량 저장이 가능하고 장기 보관용으로 사용된다.

1. Flash Memory

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Flash Memory는 데이터를 저장하는 기술이다.
Flash Drive는 그 기술을 이용해 만든 실제 저장장치다.

1.1. Flash Drive

1.1.1. USB Flash Drive

USB Flash Drive는 USB 인터페이스를 통해 PC 등 디지털 기기에 연결하여 데이터를 저장하거나 전송하는 휴대용 저장장치다.

1.1.2. SSD ^{(Solid-State Drive)}

SSD는 기계적 부품 없이 반도체 메모리를 사용해 데이터를 저장하는 고속 저장장치로, 기존 하드디스크보다 빠르고 소음이 없으며 내구성도 뛰어나다.

📊 SSD 폼팩터 비교표

종류	크기(폼팩터)	특징
2.5” SATA	100mm × 70mm, 7T	데스크탑/노트북에 가장 일반적, 호환성 우수
M.2	30~110mm x 22mm	작고 얇은 폼팩터, 울트라북 등에 사용
mSATA	51mm x 30mm, 5T	구형 노트북용, 현재는 거의 사용 안함
U.2	2.5인치 (서버용)	고성능 서버/워크스테이션용
PCIe AIC	확장카드형 (GPU형태)	데스크탑/서버 메인보드에 직접 장착

📊 SSD 인터페이스 및 프로토콜 비교표

인터페이스	프로토콜	적용 폼팩터	특징
SATA 3	AHCI	2.5” SATA, M.2 (SATA), mSATA	HDD 대체용, 높은 호환성
PCIe 3.0/4.0/5.0	NVMe	M.2 (NVMe), U.2, PCIe AIC	최신 고속 SSD
SATA Express	AHCI/NVMe	드묾 (과거 M.2 변형)	현재 거의 사용 안함

M.2는 외형은 같아 보여도 SATA 방식과 NVMe 방식이 있으므로 반드시 구분해야 한다.

1.1.3. SD ^{(Secure Digital)} Card

SD Card는 플래시 메모리를 기반으로 하는 소형 저장장치로, 불법 복제를 방지하는 DRM 기술을 포함하기도 한다.

📊 SD card 폼팩터 비교표

종류	크기	사용여부
SD	24mm × 32mm, 2.1T	어댑터 필요
mini SD	20mm × 21.5mm, 1.4T	상용화 중단
micro SD	11mm × 15mm, 1.0T	일반적 사용

📊 SD card 용량 및 파일 시스템 비교표

종류	이름	용량 범위	파일 시스템	제정 연도
SDSC	Standard Capacity	최대 2GB	FAT12, FAT16	2006년 이전
SDHC	High Capacity	2GB ~ 32GB	FAT32	2006년
SDXC	eXtended Capacity	32GB ~ 2TB	exFAT	2009년
SDUC	Ultra Capacity	2TB ~ 128TB	exFAT	2018년

상위 호환성은 없으나, 모두 하위 호환이 가능하다.

2. Disk & Disc

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Disk는 자기(磁氣)를 이용한 저장장치다.
Disc는 광(光)을 이용한 저장장치다.

2.1. HDD ^{(Hard Disk Drive)}

HDD는 자기 디스크(플래터)에 데이터를 저장하는 비휘발성 보조기억장치다.
회전하는 플래터와 읽기/쓰기 헤드로 구성되며, 대용량과 저렴한 가격이 장점이다.
하지만, 기계적 움직임이 있어 소음과 충격에 약하며 속도도 SSD보다 느리다.

2.2. ODD ^{(Optical Disc Dirve)}

ODD는 레이저 광을 이용해 CD, DVD, Blu-ray 등의 광 디스크를 읽고 쓰는 장치다.
데이터를 디스크 표면에 있는 트랙에 레이저로 기록하거나 판독한다.

2.2.1. CD-ROM ^{(Compact Disc ROM)}

CD-ROM은 한 번 기록된 데이터를 읽기 전용으로 제공하는 광 디스크다.
일반적으로 소프트웨어 설치, 음악 앨범, 백과사전 등 콘텐츠 배포에 많이 사용되었다.
기록 후 변경이 불가능하며, 읽기 속도도 제한적이다.

3. 디스크 파티션 방식

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3.1. MBR ^{(Master Boot Record)}

MBR은 1983년 IBM PC에서 처음 도입된 디스크 파티션 테이블 구조로, 디스크의 첫 512바이트에 저장된다. 이 영역에는 부트로더와 최대 4개의 파티션 정보를 저장할 수 있다.

[ 특징 ]

• 최대 4개의 기본 파티션 (또는 3개 + 확장 파티션)
• 2TB 이하 디스크 지원
• 복구 기능 없음 → 손상 시 전체 디스크 접근 불가
• BIOS 기반 시스템에서만 부팅 가능

3.2. GPT ^{(GUID Partition Table Scheme)}

GPT는 UEFI 시스템을 위해 설계된 차세대 디스크 파티션 테이블 형식이다. 기존 MBR의 한계를 극복하며, 더 많은 파티션과 대용량 디스크를 지원한다.

[ 특징 ]

• 최대 128개 파티션 생성 가능
• 9.4ZB(제타바이트) 이상 대용량 디스크 지원
• 파티션 테이블 백업으로 안정성 향상
• UEFI 펌웨어에서만 부팅 가능

📊 MBR vs GPT 비교표

항목	MBR	GPT
등장 시기	1983년, DOS 시절	2000년대 초, UEFI 시스템용
지원 파티션 수	최대 4개 (기본), 확장 파티션 필요	128개 이상 (윈도우 기준)
최대 디스크 용량	2TB	9.4ZB(제타바이트) 이상
부트 가능 펌웨어	BIOS	UEFI
파티션 정보 위치	디스크 시작부 512바이트에 저장	디스크 시작/끝에 백업 포함
복구 기능	없음	파티션 테이블 백업 존재 → 복구 용이
호환성	구형 시스템과 호환성 높음	최신 시스템(Windows 10 이상) 권장

4. 컴퓨터 부팅 시스템

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4.1. BIOS ^{(Basic Input/Output System)}

BIOS는 PC가 부팅할 때 하드웨어를 초기화하고 운영체제를 로드하는 전통적인 펌웨어 인터페이스다.

[ 특징 ]

• 16비트 실행 모드, 제한된 메모리 접근(1MB 이하)
• MBR 기반 디스크만 지원
• 부팅 순서, 시계, 하드웨어 설정 등 기본 기능만 제공
• GUI 미지원, 키보드 조작만 가능
• 호환성은 좋지만 기능은 제한적

4.2. UEFI ^{(Unified Extensible Firmware Interface)}

UEFI는 BIOS를 대체하기 위해 만들어진 차세대 펌웨어 인터페이스로, 더 나은 보안, 확장성, 속도를 제공한다.
GUI와 마우스 입력까지 지원되며, 부트로더가 FAT 파일시스템을 직접 인식한다.

[ 특징 ]

• 32/64비트 모드에서 실행, 넓은 메모리 접근 가능
• GPT 디스크 기반 부팅 가능
• Secure Boot 기능으로 악성코드 차단
• UEFI Shell, 네트워크 부팅, 펌웨어 업데이트 지원
• 빠른 부팅 속도와 높은 확장성

📊 BIOS vs UEFI 비교표

항목	BIOS	UEFI
등장 시기	1975년 (구형 시스템)	2005년 이후 (현대 표준)
실행 방식	16비트 모드	32비트/64비트 모드
부트 디스크 지원	MBR만 지원	GPT 지원
설정 인터페이스	텍스트 기반, 키보드만 가능	그래픽 기반, 마우스 사용 가능
부팅 속도	느림	빠름
보안 기능	없음	Secure Boot, 암호화 지원
호환성	오래된 하드웨어에 최적화	최신 OS 및 하드웨어에 최적화

Q&A

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Q1. 왜 주기억장치로 휘발성 메모리인 램을 사용할까?

일반적으로 비휘발성 메모리는 램보다 가격 단가 비싸다든가, 성능이 잘 나오지 않는다든가 한다. 따라서, 현재 기존 유형의 반도체 비휘발성 메모리는 메모리 크기, 전력 소비 또는 작동 수명에 제한이 있어 주기억장치로는 실용적이지 않다.

Q2. 주기억장치가 비휘발성 메모리가 될 수 있을까?

여러 기업들이 램에 비해 속도나 용량 면에서 뒤떨어지지 않는 신소재의 비휘발성 메모리를 개발하려고 노력하고 있다. 이러한 기술이 개발된다면, 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 컴퓨터가 즉시 시동되어 동작할 수 있게 될 것이다. 왜냐하면 느린 시동 및 셧다운 순서를 건너뛸 수 있기 때문이다.