하드디스크의 한계용량

하드디스크의 한계용량

하드디스크란

 

하드디스크는 프로그램과 사용자데이타를 영구보존하거나 임시보관하는 대용량의 메모리이다

보통, 외장저장장치로써 자기테이프를 쓰던 때도 있었지만 대용량임에도 불구하고 화일접근구조자체가 순차데이타이어야 하므로 일반적인 화일접근에서는 대기시간이 길다, 그렇지만 하드디스크는 디스크암의 제어만으로 화일접근시의 대기시간이 짧고 때문에 가장 일반적인 외장저장장치가 되었다

 

 

비교

 

디스크(disk)의 어원은 둥근 평판의 회전매체를 뜻한다, 컴퓨터에서의 디스크는 플로피와 하드타입으로 나뉘고 플로피디스크인 경우는 자기매체가 부드러운 플라스틱수지에 자기물질을 입히고 코팅한 것으로 낮은 회전속도에서 작동하고 트랙의 폭이 넓어서 디스크암의 제어가 수월하다, 하드디스크는 금속성의 디스크에 자기물질을 입히고 코팅한 것으로 고속회전에서 작동하며 트랙의 폭을 매우 작게 설계해서 고용량화를 이룬 제품이다, 그렇지만 금속성의 디스크가 보통 고정식이며 디스크암에 매우 정교한 제어를 요구한다

내장된 고정의 디스크는 아니지만 드라이브에 디스크를 교체해서 쓸 수 있는 경우도 있는데 CDROM 과 같이 트랙을 세세히 제어할 수는 없으므로 트랙폭을 넓게 포맷한다 

 

디스크모델

 

디스크는 물리적구조의 회전하는 저장매체임을 뜻한다

그래서 디스크암에 대해서 회전원주를 트랙이라고 정의하고 트랙내에 원주를 용량별로 나누면 섹터로 정의된다, 여러장의 디스크를 함께 회전시키고 디스크암에 각각의 디스크면에 대응하는 헤드를 설치하면 디스크암제어에 드는 수고를 덜 수있고 용량을 디스크의 면의 갯수 또는 헤드의 갯수만큼 늘릴 수 있다. 여기서 특별히 트랙의 접근이 한개의 디스크암에서 여러개의 헤드를 이용하면서 같은 번호의 트랙접근을 실린더로 정의한다

CHS 모델: 실린더(Cylinder), 헤드(Head), 섹터(Sector) 이렇게 3 가지의 숫자로써 접근하는 구조를 말한다

LBA 모델: Linear Block Addressing 이것은 내부의 CHS 주소를 3 개의 부분에서 1개의 정수로 나타내게 변환하는 디스크주소지정법이다

참고로, SSD 의 내부메모리도 램의 블럭번호와 구획별 접근에 쓰이는 뱅크(bank)번호들로 구성되고 LBA 로 주소를 변환해서 인터페이스에 연결되어 작동한다

 

논리주소

 

디스크의 주소지정은 디스크의 구성에 맞는 실제의 주소를 전달하면 되지만, 대용량의 디스크드라이버인 경우는 필요에 따라 디스크의 구성을 논리화해서 시스템에게 실제와 다른 디스크구성을 보고하게 해서 사용할 수 있다

보통, 논리주소의 사용은 LBA 로써 순차적인 섹터번호를 사용하게 한다

또한 논리적주소를 사용하므로 시스템이 디스크드라이브접근과 사용에 유리하다

 

 

바이오스(BIOS)의 한계

 

보통, 디스크의 접근은 CHS 에 근거해서 3개의 숫자를 전달하면 가능하다

초기에는 1024 개의 실린더와 16 헤드 63 개의 섹터로써 504 MB 의 접근한계가 있었다

그 다음엔 1024 개의 실린더와 255 헤드 63 개의 섹터로써 8,032.5MB 약 7.84 GB 의 접근한계가 있었다

이것은 16 비트바이오스에서 레지스터로써 인수를 전달하는 과정에서의 한계이기도 하지만 하드웨어설계의 한계이기도 하다, 문서처리와 데이타처리에서도 매우 큰 용량의 설계이었기 때문에 멀티미디어를 사용하면서 드러난 한계이다

이 경우, 대용량의 하드디스크임에도 바이오스한계 때문에 모든 용량을 사용할 수 없었다

 

화일시스템의 계층한계

 

일단, 하드디스크가 대용량이어야 한다

그 다음, 하드웨어제어에서 대용량접근이 가능해야 한다

그 다음, (직접제어가 아닌 경우) 바이오스의 접근에서 대용량접근이 가능해야 한다

그리고 MBR/GPT 의 테이블이 대용량구획을 지원해야 한다

마지막으로 구획용량에 대한 관리가 가능한 화일시스템으로 포맷해야 한다

(모든 접근구조의 용량제한조건을 맞춰야 대용량사용이 가능하다)

 

초기의 LBA

 

LBA 는 기본적으로 디스크의 공간을 3 개의 정수에서 1 개의 정수로 변환한 주소이다, 보통은 32 비트의 주소라고 하지만 실제로는 하드웨어의 접근에서 28 비트만이 사용가능하다, 때문에128 GB 의 한계가 있다, (초기의 규격으로써 LBA28 로는 부르지 않는다)

 

 

확장된 LBA

 

LBA 의 주소지정에 쓰이는 하드웨어의 포트는 CHS 모델에 쓰이는 포트를 재사용하면서 28 비트의 한계를 가지게 되었었다. 그렇지만 추가된 포트를 이용하면 48 비트의 선형섹터공간에 접근이 가능하다, LBA48 로 불리우며 128 PB = 131,072 TB = 134,217,728 GB 의 대용량접근이 가능하다, 이것은 시스템에 따라 다르며 필요에 따라서는 시스템패치로써도 간편히 업그레이드가 가능하다. 그러므로, 현재, 하드웨어의 접근에서 용량한계는 그리 걱정의 소지는 없는 편이다

 

확장바이오스

 

롬바이오스만으로도 대용량의 디스크에 접근이 가능하다, 이 경우는 디스크의 LBA 주소와 작동인수로 패킷으로 만들어서 바이오스에 전달하고 작동한다, 64 비트 LBA 주소이므로8 ZB = 8,192 EB 의 접근이 가능할 것이지만 실제로는 LBA 접근에 하드웨어의 포트를 사용할 것이므로 LBA 나 LBA48 의 제약을 받게 된다