6장. 생능_컴퓨터구조론_연습문제

문제 6.1

(1) 18.75 MByte

1200 × 32 × 512바이트 = 19660800 / (1024 × 1024) = 18.75 MByte

 

(2) 5.56ms (1/45초)

5400rpm인 디스크의 경우에는 초당 90바퀴를 회전하므로,

한 바퀴를 회전하는 데는 1/90 (약 11.11ms)가 걸린다. (1ms = 1/1000s)

평균 회전 지연시간은 해당 섹터가 반 바퀴 회전한 후에

헤드 아래에 도달하는 데 걸리는 시간인 5.56ms 라고 할 수 있다.

 

문제 6.2

(1) 37.5 MByte

2400 × 32 × 512바이트 = 39321600 / (1024 × 1024) = 37.5 MByte

 

(2) 9.6ms

0.012 × (1250-450) = 9.6ms

 

(3) 4.17ms

7200rpm인 디스크의 경우에는 초당 120바퀴를 회전하므로,

한 바퀴를 회전하는 데는 1/120 (약 8.33ms)가 걸린다. (1ms = 1/1000s)

원하는 섹터가 정반대 편을 통과하고 있었으므로 회전지연시간은 8.33 × 1/2 = 약 4.17

 

(4) 0.12ms

512 / (4 × 1024 × 1024) = 512 / 4194304 = 0.00012207 [sec]

0.00012207 × 1000 = 약 0.12ms

 

(5) 13.89ms

디스크 액세스 시간(5) = 탐색 시간(2) + 회전 지연시간(3) + 데이터 전송 시간(4)

T = 9.6 + 4.17 + 0.12 = 13.89ms

 

문제 6.3

256KByte

16(양면이 8개) × 32(트랙당 섹터 수) × 512바이트(섹터당 데이터 필드의 길이)

= 16 × 32 × 0.5KByte = 256KByte [p. 323]

 

문제 6.4

장점 : 트랙당 저장되는 데이터 비트들의 수는 모두 같기 때문에 읽기/쓰기 장치(구동장치)의 설계가

간단하다.

단점 : 바깥쪽 트랙의 저장 밀도가 낮아지게 되므로 디스크의 저장 공간이 낭비된다.

[pp. 319-320]

 

문제 6.5

500시간

(디스크 배열의 MTTF) = (단일 디스크의 MTTF) / (배열 내 디스크들의 수)

MTTF(20) = 10000시간 / 20 = 500시간

 

문제 6.6

장점 : 데이터 디스크에 저장된 모든 데이터들은 짝(pair)을 이루고 있는 미러 디스크의 같은 위치에 복사되어 있으므로 결함 복구에 시간을 전혀 소모하지 않고도 높은 신뢰도를 가진다.

단점 : 전체 디스크에서 사용 가능한 용량이 절반으로 줄어들기 때문에 가격이 비싸다.

[pp. 331-332]

 

문제 6.7

RAID-2에서 사용된 검사 디스크들은 오류가 발생한 비트의 위치를 검출하기 위한 것인데, 많은 수의 검사 디스크들을 사용하여 생기는 낭비를 보완하기 위하여 RAID-3가 제안되었다. [p. 333]

 

문제 6.8

RAID-4에서는 어떤 디스크에든 데이터 블록을 쓸 때마다 패리티 디스크가 반드시 두 번씩 액세스되어야 한다. 이 때, 패리티 디스크에 병목 현상이 발생하여 성능이 저하되는 문제를 해결하기 위하여

RAID-5가 제안되었다. [p. 337]

 

문제 6.9

RAID-5의 기본적인 설계 개념은 RAID-4와 동일하다. RAID-4에서 디스크 쓰기 동작에 걸리는 시간을 줄이기 위해서는 원래의 데이터, 원래의 패리티, 새로운 데이터 및 새로운 패리티 사이에 exclusive-OR 연산을 수행하면 되는데, 이를 수행하기 위해서는 원래의 데이터와 원래의 패리티를 읽고 새로운 데이터와 새로운 패리티를 쓰는 네 번의 디스크 액세스(두 번의 읽기와 두 번의 쓰기)가 필요하다.

[p. 337]

 

문제 6.10

결함이 발생한 디스크 블록의 비트는 나머지 디스크 비트들 간에 exclusive-OR 연산을 수행하여 복구할 수 있다. [p. 334, 338]

 

ex) [그림 6-11]에서 B1 의 결함이 발생한 경우

B1 = P(1-4) XOR B2 XOR B3 XOR B4 를 수행하여 복구

 

문제 6.11

303.5285㎲

 

(1000ns = 1㎲, 1000㎲ = 1ms, 1000ms = 1s)

 

0.85 × 10ns + (0.95 - 0.85) × 200ns + (1 - 0.95) × 0.7 × 100㎲ + (1 - 0.95) × 0.3 × 20ms

= 8.5ns + 20ns + 3.5㎲ + 0.3ms

= 0.0085㎲ + 0.0200㎲ + 3.5㎲ + 300㎲

= 303.5285㎲

※ 5장의 평균 기억장치 액세스 시간 계산 문제 [예제 5-8]와 가장 관련된 것으로 판단된다. [p. 283]

 

 

문제 6.12

512MByte

 

{(2048 × 8) × 128페이지} × 2048블록 = 4Gbit = 512MByte [p. 347]

 

 

문제 6.13

부동 게이트에 주입되는 전자 수가 많아지므로 저장용량이 늘어난다. 주입되는 전자 수의 조정을 위하여 세밀한 작업이 필요하고, 읽은 후에도 구분이 쉽지 않기 때문에 읽기와 쓰기 속도가 느려지고 오류가 발생할 수 있다. [p. 349]

 

문제 6.14

플래시 메모리의 블록과 페이지를 논리적으로 HDD의 섹터와 같은 구조로 변환해줌으로써 섹터 기반의 파일시스템이나 운영체제와 같은 소프트웨어들이 SSD를 HDD와 같은 방법으로 액세스할 수 있게 해주며 이 외에도 SSD의 성능 향상을 위하여 마모 평준화, 쓰레기 수집, 초과 대비공간의 기능들을 수행한다. [p. 351]

 

문제 6.15

마모 평준화는 모든 페이지들이 고르게 사용되도록 페이지 레지스터를 이용하여 각 페이지의 재기록 횟수를 기록하고, 쓰기 작업 때마다 그 정보를 참고하여 사용 횟수가 적은 페이지를 우선적으로 사용하도록 주소 변환 기능을 수행한다.

 

마모 평준화는 SSD의 수명 연장을 위한 매우 중요한 기술이지만 남아있는 저장 공간이 적다면 그 효과가 준다. 따라서 SSD 제품들은 출시될 때부터 가용 용량 외에 마모 평준화 작업에 대비하여 추가적인 저장 공간을 제공하여 그 목적으로 사용되도록 해주는 데, 이를 초과 대비공간(over-provisioning)이라고 부른다. [p. 352]

 

문제 6.16

데이터는 트랙을 따라 순차적으로 저장되지만, 액세스는 순차적이 아닌 직접 액세스 방식을 사용한다. 먼저 헤드를 그 섹터 근처의 영역으로 이동시키고, 회전 속도를 조정하면서 섹터의 주소를 검사한다. 다음으로 미세 조정을 통하여 원하는 특정 섹터를 찾고, 데이터에서 읽은 후 전송한다. [p. 354]

 

문제 6.17

장점 : 트랙 전체의 저장 밀도를 균일하게 할 수 있어서 CAV 방식에 비해 저장 용량이 크다.

단점 : 회전 구동장치가 더 복잡하다. [p. 354]

 

문제 6.18

전송률을 높이려면 중심부 가까이 위치한 트랙 부분을 액세스할 때는 회전율이 매우 높아져 소음과 열이 많이 발생하게 되므로 20배속 이상의 CD-ROM 드라이브에서는 CLV 방식 대신 CAV를 사용한다.

[p. 356]

 

문제 6.19

레이저 광선을 이용하여 열을 가하면 태워져 없어지는 성질을 가진 유기 광전도성 염료층의 해당 피트(pit) 부분을 태우거나 혹은 그대로 지나감으로써 데이터(0 혹은 1)의 값을 기록한다.

염료층에서 일단 한 번 태워진 부분은 복구될 수 없기 때문에 데이터 쓰기는 한 번만 가능하다.

[p. 358]

 

문제 6.20

기본적인 구조는 CD-R과 동일하지만, 염료층 대신에 상태 변화(phase change)를 통하여 정보의 반복 저장이 가능한 물질로 만들어지는 기록층을 가지고 있고, 기록층의 물질은 녹이는 과정과 냉각시키는 과정을 반복하더라도 그 성질이 변화하지 않고 유지되기 때문에, 많은 횟수의 재기록이 가능하다.

[pp. 359-360]

 

문제 6.21

디스크의 수, 정보를 저장하는 피트의 크기, 트랙의 폭 [pp. 361-363]

 

문제 6.22

레이저의 파장(405nm), 보호층의 두께(0.1mm)

[p. 364]