AR DRONE 쿼드콥터

배터리로 구동되는 쿼드콥터. 오래는 못날리지만 언제 어디서든지 쉽게  날릴 수 있다.

실내보호 장착 모습

야외비행 하울링 장착 상태

일자산 공원에서 날린 쿼드콥터가 촬영한  영상.

컴퓨터의 저장장치(Computer Storage)

우리는 기억력이 감퇴되거나 기억할 수 있는 한계를 넘어서는 것을 잃어버리지 않기위해서 메모장이나 수첩을 사용한다. 컴퓨터 메모리는 용량에 한계가 있으며, 이를 극복하기 위해서 보조기억장치인 저장장치를 이용한다. 마치 우리가 기억의 한계를 극복하기 위해서 수첩을 사용하는 것처럼 컴퓨터에는 보조기억장치인 저장창치가 있다.

메모리(여기서는 주 메모리인 RAM)와 보조기억장치는 둘다 기억장치(메모리)이지만 가격대비 용량과 속도의 차이로 인하여 RAM은 주 기억장치(주 메모리)로 사용되며, 대용량으로 데이터를 저장해 놓기위해서는 보조기억장치(저장장치)를 사용한다.

보조기억장치로 사용되는 저장장치는 많은 프로그램이나 데이터, 멀티미디어 등을 저장해야 하므로 대용량이며, 주기억장치인 RAM에는 현재 실행되고 있는 프로그램이 보조기억장치로부터 로딩되어 있다.

그렇다면 보조기억장치로 사용하는 저장장치에는 무엇이 있는가?

오늘날 가장 많이 사용하는 대용량 저장장치로는 하드디스크드라이브(HDD)가 있으며, 가격은 비싸지만 저전력에 속도도 빠른 반도체드라이브(SSD: Solid State Drive), 플래시 메모리를 이용한 기타 저장장치(USB 메모리, SD카드 메모리 등)가 있다. 지금은 잘 사용되지 않는 광학매체(CD, DVD, Blueray Disk), 플로피디스크, 마그네틱 테잎 등도 대용량(?) 저장매체에 속한다. 오늘날 대용량의 개념이 TB 단위로 되어있어서, 대용량이라는 용어가 무색하지만 해당 저장장치들이 등장하였을 당시에는 분명히 대용량이라는 용어를 사용함에 어려움이 없었으리라.

1. HDD(Hard Disk Drive)

2.5" SATA HDD (wikipedia)

하드디스크는 이름에서 나온 것 처럼 단단한 원판(디스크, platter)에 자성체를 도포하여 저장장치로 이용하는 것으로써, 가격대비 저장용량 면에서 가장 효율적이기 때문에 많이 사용하고 있다. 하드디스크는 구동장치까지 함께 내장되어 사용하기 때문에 하드디스크드라이브라고 부르고 있으며, 디스크를 회전하기 위한 모터(스핀들 모터)와 디스크에 데이터를 기록하고 읽어내기 위한 헤드가 달린 팔(arm)과 같은 구동계가 있어서 충격에 약하다.

HDD의 모습(wikipedia)

하드디스크의 디스크는 단단한 형태를 갖는 금속으로 만들어져 있기 때문에 기록밀도를 높이는 장점을 갖고 있어서 대용량 저장장치를 만드는데 용이하다. 디스크는 기록을 위해서 트랙, 섹터, 세그먼트로 구분되어있다. 이전에는 하드디스크의 용량을 늘리기 위해서 디스크(플래터)를 여러장 쌓는 경우가 있었는데, 2장 이상의 디스크가 놓여있으면 원통형으로 구성되기 때문에 이는 실린더라고 구분하였다.

2. SSD(Solid State Drive)
SSD는 반도체 플래시 메모리를 이용하여 대용량 저장장치인 하드디스크를 대체하는 저장장치로 각광을 받고 있다. 하드디스크와 달리 기계적인 장치가 없기 때문에 물리적인 충격에 강하고 저전력이면서 데이터 전송속도가 빠른 장점이 있지만, 가격이 하드디스크드라이브의 7~10배에 달하는 것이 걸림돌이다. 하지만 지속적인 반도체 기술의 성장과 플래시 메모리 가격의 하락으로 그 차이는 점차 줄어들게 될 것이다.
SSD는 플래시메모리를 사용하지만, 외부 인터페이스는 하드디스크드라이브와 동일하게 구성되어있어서 기존에 사용하던 하드디스크와 쉽게 대체가 가능한 구조로 되어있다.

3. 메모리카드와 USB 메모리
우리가 많이 사용하는 이동식 저장장치로써 USB메모리와 카메라나 스마트폰에 많이 사용되는 SD(Secure Digital) 카드 등은 SSD와 마찬가지로 플래시 메모리를 이용하여 제작한다. 외부 인터페이스나 외형은 다르지만 기본 소자가 플래시 메모리를 이용한다는 측면에서는 거의 유사한 형태라고 볼 수 있다.
아래 사진은 플래시메모리를 이용한 다양한 메모리카드와 USB 메모리를 보여주고 있다. 사진에서 보는 것 처럼 다양한 외형과 인터페이스를 갖고 있는 것을 알 수 있다.

4. 기타
이외에도 광학 매체나 기존에 사용되던 저장장치도 많이 있으나 과거의 역사이야기 이므로 다음 기회에 다뤄보기로 하자.

컴퓨터 메모리(Computer memory)

CPU는 인간의 두뇌에서 연산을 담당하는 부분이다. 물론 CPU 내부에도 일부 고속의 메모리가 들어있지만 요즘 같이 커다란 프로그램을 실행시키려면 두뇌의 기억과 같은 역할을 해줄 대용량 메모리가 필요하다.

컴퓨터의 기본 구성 요소인 주메모리가 우리가 컴퓨터나 스마트 기기에서 실행하는 프로그램을 담아두고 순서에 따라서 프로그램이 지시하는 동작을 수행한다. 우리가 컴퓨터에서 "메모리"라고 이야기하는 것은 바로 이 "주메모리"를 의미한다. 메모리는 비휘발성 메모리와 휘발성 메모리로 구분할 수 있으며, 비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않더라도 한번 기록된 데이터는 지워지지않고 남아있다. 우리가 일상적으로 많이 사용하는 플래시메모리(usb 메모리)가 대표적인 비휘발성 메모리이다. 반면에 휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않으면 기록된 데이터가 사라지기 때문에 휘발성이라고 불리며, 컴퓨터 주메모리로 사용되는 RAM(Random Access Memory)가 대부분 휘발성 메모리이다.

지금의 컴퓨터는 주메모리는 모두가 반도체로 만들어진 메모리이며, 그 용량도 매우 크다. 주메모리로 사용되는 메모리는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)이 사용된다. 반도체 메모리는 크게보면 SRAM(Static Random Access Memory)와 DRAM으로 나눌 수 있는데, SRAM은 전원이 공급되어 있는 상태만 유지하면 데이터가 유지되며, 속도가 빠르지만 제작비용이 많이들고 공간을 줄이는데 제약사항이 있어서 CPU안에 들어가는 레지스터나 캐시 메모리와 같이 고속의 메모리에 사용된다.

1bit 저장을 위한 SRAM 구조(wikipedia)

반면에 DRAM은 전원이 공급되어있어도 시간이 지나면 데이터가 사라지기때문에 주기적으로 데이터를 복구(refresh)해주어야한다. SRAM에 비해서 속도는 느리지만 작은 공간에 고 집적이 가능하고 비용이 적게 들기 때문에 고용량 메모리를 만드는데 적합하다.

16bits 저장이 가능한 DRAM 구조(wikipedia)

DRAM은 개발 이후로 Read/Write 속도를 높이기 위해서 다양한 구조가 등장하였으며, 현재 사용되고 있는 DRAM은 클록을 추가하여 DRAM의 동작을 동기화시키는 SDRAM(Synchronous DRAM)이다. 이 SDRAM에 DDR(Double Data Rate)이 붙은 것은 DRAM의 동작 속도를 더욱 높이기 위한 구조이며, 번호가 높게 붙을 수록 데이터 Read/Write 속도가 높은 것이다. DDR에 비해서 DDR2와 DDR3는 2배와 4배의 속도 개선이 있다.

SDRAM의 외양(홈의 위치가 다름) - wikipedia