컴퓨터 기억장치

개요

전형적인 디지털 컴퓨터는 정보를 2진부호인 0과 1의 형태로 갖고 있다.

기억장치에는 수많은 기억저장단위가 있고, 각 기억단위는 0과 1에 대응하는 2개의 안정된 상태 중 하나를 유지한다. 대부분의 디지털 컴퓨터 시스템은 주기억장치와 1개 이상의 보조기억장치로 된 2단계의 기억장치를 갖는다.

주기억장치

주기억장치는 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU) 작동을 위해 당장 필요한 명령과 데이터를 갖고 있다.

주기억장치는 이런 정보를 입력장치나 보조기억장치로부터 받는다. 또한 CPU의 산술-논리 연산부로부터 데이터를 받아 일시적으로 저장하기도 한다. 대부분의 경우 주기억장치는 고속의 램(RAM : random-acess memory)을 사용하는데, 이것은 정보 저장순서와는 관계 없이 모든 데이터를 같은 속도로 처리한다.

여기에 저장되어 있는 데이터는 읽어낼 수 있고 여기에 새로운 데이터를 쓸 수도 있다. 어떤 시스템에는 롬(ROM : read only memory)도 장치되어 있는데, 일단 이곳에 저장된 데이터는 다시 고칠 수 없다. ROM은 보통 개인용 마이크로컴퓨터의 운영체계라든지 내장된 베이식(BASIC) 언어와 같이 똑같은 일만을 계속하여 반복하는 프로그램을 저장하는 데 쓰인다. 주기억장치에는 자심기억장치·반도체기억장치·자기거품기억장치가 널리 쓰이고 있다.

자심기억장치는 규모가 큰 대형 컴퓨터에서 오랫동안 쓰여왔고 앞으로도 계속 사용될 것이다.

그러나 우주선의 제어나 추적을 위한 대형 컴퓨터에는 점차 자심기억장치 대신 속도가 매우 빠른 반도체기억장치를 사용하고 있다. 자심기억장치는 원형고리 형태의 조그마한 준강자성체들의 배열로 구성되어 있다. 이 도넛 모양의 자심은 도넛 모양의 가운데 구멍을 통해 흐르는 전류의 방향에 따라 두 방향 중 한 방향으로 자화(磁化)된다. 자심의 자화방향은 자심을 '0'에 대응하는 고정된 방향으로 자화시킴으로써 알 수 있다.

만약 읽기 전의 자화체가 1의 상태였다면 0의 상태와 자화된 상태가 반대이므로 반대방향의 자속 때문에 자화체를 감고 있는 센서용 전선에 펄스가 생긴다. 만약 읽기 전의 상태가 0이라면 반대방향의 자속은 생기지 않고 센서용 전선에는 아무런 변화가 없다. 자심을 한번 읽고 나면 자화가 지워져버리므로 읽은 즉시 다시 원래대로 자화시켜주어야 한다.

초고밀도집적회로(VLSI)를 사용한 반도체기억장치는 비용이 싸고 집적도가 높아 미니컴퓨터와 마이크로컴퓨터에 널리 사용된다.

이것은 크기가 약 0.6㎝에 불과한 실리콘 칩 1개 이상으로 구성되어 2진 숫자 하나를 저장할 수 있는 전자회로를 수십 만 개 갖고 있다. 반도체기억장치는 자심기억장치보다 비용이 저렴할 뿐만 아니라 저장능력도 크다. 그러나 자심기억장치와 달리 반도체기억장치는 전력공급이 중단되면 저장하고 있던 내용을 잃어버리는 휘발성(揮發性)이다.

현재까지 자기거품기억장치는 제한된 범위에서만 주기억장치로 사용되어왔고 주로 보조기억장치에 사용되고 있다.

자기거품기억장치는 근본적으로 순차적(順次的)인 저장장치이므로 반도체 RAM보다 데이터를 처리하는 데 시간이 더 걸린다. 그러나 자기 테이프나 디스크 장치처럼 큰 용량을 가지며 비휘발성인 반면 집적도가 높다. 자기거품기억장치는 기계공장이나 비휘발성이 필수적인 어떤 열악한 환경에서 쓰는 마이크로컴퓨터 시스템에 이상적이다. 하나의 자기거품기억장치는 면적이 6.35㎟인 합성 석류석의 얇은 칩으로 되어 있고 전자기장의 영향에 따라 미시적인 자기구역이 생기고 없어지거나 또는 다른 곳으로 움직이게 한 것이며, 자심기억장치의 두 상태와 같이 이 자기구역이 존재하는가 사라졌는가로 디지털 정보를 표시한다.

보조기억장치

보조기억장치는 컴퓨터 주변장치의 한 부분이다.

이것은 주기억장치보다 더 많은 정보를 저장하지만 속도는 느리다. 가장 일반적인 보조장치의 형태는 자기 테이프 , 자기 디스크, 자기 드럼이다(→ 자기기록)(자기기록). 어떤 시스템은 앞서 말한 자기거품 기억장치나 광 디스크 기억장치를 사용한다. 대용량의 광 디스크 기억장치는 1980년대에 비디오 디스크 기술로부터 개발되었다.

이런 종류의 가장 복잡한 시스템은 40억 바이트(정보를 구성하는 한 단위로 일반적으로 8비트가 1바이트임)나 저장할 수 있어 자기 디스크 장치의 최대 저장용량보다 훨씬 크다. 정보는 비디오 디스크 면의 금속으로 된 기록매체에다 레이저 광선을 쬐어 일련의 점들로 저장한다. 정보를 읽을 때는 광 레이저 스캐너가 기록된 것을 읽어낸다.