리짜르도의 즐거운 인생 이야기

운영체제에서 하드디스크를 사용하려면 파티션을 나눈 뒤 포맷 작업을 해야 한다. 

포맷이란 하드디스크에 데이터를 저장할 때의 파일 시스템 구성을 말한다.

예를 들어 윈도우 10에서 하드디스크를 사용라려면 윈도우 10에 맞는 데이터 구조로 

하드디스크의 저장 구역인 트랙과 섹터를 나누어야 하는데 이를 포맷이라고 한다. 

이때 기존 저장되어 있던 데이터는 포맷 작업을 할 때 모두 없어지게 된다.

[디스크 관리 모드의 HDD 포맷 형식을 알 수 있다]

1) NTFS (New Technology File System)

윈도우 NT에서부터 사용한 포맷 형식이며 현재는 위도우 10, 윈도우 7, 윈도우 8, 

윈도우 비스타, 윈도우 2000, 윈도우 XP등에서 사용한다.

고용량 파일의 저장이 가능하기 때문에 기존의 FAT 파일 시스템을 대체하였다.

이론적으로 최대 인식 가능한 볼륨 (저장공간)은 16TB이지만 MBR 파티션 테이블의 경우 

최대 2TB의 볼륨을 인식하고, GPT 파티션 테이블이 2TB 이상의 볼륨을 인식한다.

NTFS 형식의 특징은 고용량 파일의 저장이 가능하고 파일 수준으로 사용권한을 설정하는 보안성이 뛰어나다.

현재 주로 사용하는 HDD 포맷 형식이다. 파일명은 최대 255자까지 사용할 수 있다.

2) FAT32 (File Allocation Table 32)

FAT는 파일 배치표라는 뜻으로 이중 FAT32는 윈도우 95, 98, ME, 2000 등에서 

사용한 포맷 형식이며 현재는 거의 사용되지 않는다.

저장 가능한 파일의 최대 크기는 4GB이므로 4GB를 넘는 파일은 저장할 수 없다. 

파일명은 최대 255자까지 사용할 수 있다.

현재는 디지털 카메라의 메모리카드를 포맷할 때 FAT32 형식으로 포맷한다.

3) FAT16

MS-DOS, 윈도우 3.1, 95 등에서 사용한 HDD 포맷 형식이며 최대 2GB의 볼륨을 인식할 수 있다.

파일명은 최대 8+3(확장자)자까지 사용할 수 있다.

만일 MP3 플레이어의 메모리가 FAT16만 지원할 경우에는 FAT16으로 포맷해야 한다.

4) FAT12

MS-DOS에서 사용한 포맷 형식이며 당시 플로피 디스크를 포맷할 때 사용하였다.

지금도 일부 구형 핸드폰이 FAT12 포맷 형식을 사용하는 경우도 있다.

5) exFAT (Extended File Allocation Table)

내장 하드디스크보다 이동식디스크용으로 개발되었으며 Windows 및 Mac 컴퓨터에서 공히 읽기/쓰기가 가능하다.

즉, USB 및 SSD 형식의 저장장치에 적용가능하며 512TB까지 파일의 크기를 가질 수 있다.

2006년에 도입되었으며 다른 포맷 형식에 비해 호환성이 좋지 않다.

6) HFS+ (Hierarchical File System Plus)

1998년에 Mac OS 8.1에 처음 도입되었으며 Mac 컴퓨터의 주 파일 시스템에 적용한 HFS의 후속 형식으로 개발되었다.

HFS보다 큰 크기의 파일을 지원한다.

컴퓨터의 메모리 계층 구조를 살펴보면 아래에 보조 기억 장치로 하드디스크, ODD, 자기 저장 장치 등이 있고 가장 위에는 CPU 레지스터가 있다. 
위로 올라 갈수록 속도는 빠르지만 값은 비싸고 이용 빈도가 높다. 

하드디스크에서 데이터를 찾아내는 탐색속도를 빠르게 하기 위해 다양한 기술을 시도했지만 속도가 빨라지면 용량당 가격이 비싸질 수밖에 없다. HD 동영상이 뜨는 요즘 12TB의 하드디스크까지 등장했으며 이제는 성능보다는 용량 면에서 우수한 것을 선택하게 되었다.
그래서 하드디스크 속도를 빠르게 하기보다는 하드디스크와 메모리 중간 정도의 속도와 가격을 지닌 저장 장치를 끼워 넣는 방법을 생각했다. 플래시 메모리는 하드디스크보다는 빠르고 DDR SDRAM보다는 느린 저장 장치인데, 가격이 저렴하고, 전원이 끊겨도 데이터를 잃어버리지 않는다.
이렇게 탄생한 장치가 SSD(Solid State Drive)이다.
Windows 10 운영체제의 경우는 이전 버전의 운영체제보다 많이 가벼워져 부팅속도가 많이 개선되었지만 Windows 7,8 등의 운영체제를 설치한 하드디스크의 속도를 보완하기 위해 레디부스트, 레디드라이브같은 기술을 살펴본다.

레디부스트(ReadyBoost)

하드디스크 대신 USB 메모리 스틱이나 CF, SD 등의 플래시 메모리 카드 등을 가상 메모리로 활용하는 기술이다. 
시스템 메모리에서 가상 메모리로 이동하거나 가상 메모리에서 다시 시스템 메모리로 돌아갈 때 하드디스크 대신 플래시 메모리를 사용한다. 
플래시 메모리는 데이터를 연속해서 읽어 오거나 저장할 때 하드디스크보다 느리지만 데이터를 찾아내는 속도는 하드디스크보다 빠르다.
Windows 7에서 최대 캐시 크기는 32GB이다.
User는 ReadyBoost가 캐시로 사용할 하나 이상의 플래시 저장 장치를 구성 할 수 있다. Windows Vista는 컴퓨터 당 최대 하나의 ReadyBoost 캐시를 지원하며 캐시는 내부 또는 외부 장치에 있을 수 있다. Windows 7은 컴퓨터 당 최대 8 개의 ReadyBoost 캐시를 지원하며 캐시는 내부 및 외부 ReadyBoost 장치의 조합으로 이루어질 수 있다.
ReadyBoost 캐시 크기는 주 메모리 (RAM) 크기의 두 배 이상인 것이 좋다. 높은 비율은 최적의 성능 이점을 제공한다. 4GB보다 큰 캐시를 만들려면 exFAT 또는 NTFS를 사용하여 ReadyBoost 장치 (USB 키, SD 카드 또는 기타 장치)를 포맷해야 한다. ReadyBoost 장치에는 exFAT 형식을 사용하는 것이 좋다.
ReadyBoost를 지원하는 장치는 자주 사용하는 프로그램의 시작과 자주 액세스하는 파일 및 설정의 열기를 가속화한다.  

ReadyBoost에 대한 향상된 요구 사항을 충족하는 장치는 최소 수준의 지원을 제공하는 장치보다 훨씬 향상된 성능을 제공한다.
ReadyBoost를 지원하는 통합 장치는 시스템이 일시 중지되거나 최대 절전 모드로 전환 된 경우에도 데이터를 유지한다.

ReadyBoost 기능을 사용하기 위해서는 다음과 같은 설정을 해주어야 한다.
실행창(Win Key+R)에서 'Services.msc'를 입력하고 'Superfetch'를 찾아 서비스를 실행한다.

이후 USB 메모리를 삽입하여 속성 -> 'ReadyBoost' 항목에서 '이 장치를 ReadyBootst' 전용으로 사용'을 선택한다.

USB 메모리 Root Directory에 'ReadyBoost 캐시 파일'이 생성된다.

레디드라이브(ReadyDrive)

컴퓨터에서 작업을 하다 보면 하드디스크에서 데이터를 꺼내가고 저장하는 작업이 끊임없이 일어난다.
이때마다 하드디스크 안의 플래터가 회전하고, 헤드가 바쁘게 좌우로 움직이며 이로 인해 소음과 발열이 생기고 전력 소모도 커진다.
모터가 회전하고 헤드가 움직이는 물리적인 동작이기 때문에 속도도 느리다.
Windows 7, 8, 10에서 사용하는 '레디드라이브' 기술은 시스템이 보내온 자잘한 데이터를 디스크로 바로 보내지 않고, 플래시 메모리에 쌓아 두었다가 한꺼번에 하드디스크로 전송한다. 
덕분에 하드디스크는 몇 분에 한 번 정도만 데이터를 받아 기록한다. 작동하는 일이 줄어드는 만큼 하드디스크 수명은 길어지고 소비 전력도 줄어든다.
레디드라이브 기술을 사용하면 노트북 배터리의 수명을 약 10% 안팎으로 늘릴 수 있다.
그리고 부팅에 필요한 데이터를 플래시 메모리에 담아 두어 부팅 속도를 빠르게 할 수 있다.
ReadyDrive는 Windows Vista 이상을 실행하는 시스템에서 하이브리드 하드 디스크 드라이브 (H-HDD) 사용을 지원한다. H-HDD는 기존의 하드 디스크 드라이브와 비휘발성 플래시 메모리 (NV 캐시)의 통합 캐시를 결합한다. NV 캐시는 다음과 같이 사용된다.
• 디스크 쓰기 및 저 대기 시간을 읽기위한 고성능 캐시. 
• Superfetch를 위한 저장 영역. 
• OEM이 선호하는 데이터 블록을 저장하는 캐시. 

NV 캐시는 기존 하드 디스크 드라이브 (HDD)의 회전 및 탐색 대기 시간을 피함으로써 응답 속도를 향상시킨다.
또한 NV 캐시를 사용하면 상당한 전력을 절약 할 수 있다. 컴퓨터가 배터리로 작동 중일 때 H-HDD는 NV 캐시의 읽기 / 쓰기 요청을 처리하고 디스크를 스핀 다운 상태로 유지하여 드라이브의 전력 소비를 줄인다. 
쓰기 버퍼가 가득 차거나 NV 캐시에서 읽기 요청을 충족 할 수 없거나 ATA flush 명령이 실행될 때만 디스크가 회전한다.
최종 사용자는 NV 캐시의 내용을 설정하거나 유지하기 위해 어떠한 조치도 취할 필요가 없다.
비 휘발성 메모리 컨텐츠는 전력 손실 후에도 유지되며 기존의 HDD가 스핀 업해야 할 때마다 flush되고 refresh된다.
ReadyDrive는 Windows Vista 클라이언트 버전에 포함되어 있다. ReadyDrive는 기본적으로 활성화되어 있으며, Windows Vista 이상을 실행하는 시스템은 처음 부팅 한 후 자동으로 H-HDD를 감지하고 ReadyDrive 기능을 활성화한다. OEM 및 사용자는 소프트웨어 또는 하드웨어를 수정할 필요가 없다. 사용자는 저장된 데이터를 손상시키지 않고 언제든지 시스템에서 H-HDD를 제거 할 수 있다. 
Windows는 PC 당 최대 1 개의 H-HDD를 지원한다. H-HDD는 표준 PATA (Parallel ATA) 또는 SATA (Serial ATA) 모바일 HDD와 함께 설치하거나 이를 대신하여 설치할 수 있다. 그러나 H-HDD는 시스템 드라이브로 구성되어야 한다.
최적의 절전을 위해 SuperFetch가 디스크에 대한 읽기 요청 횟수를 최소화 할 수 있도록 컴퓨터에 최소 1GB의 주 메모리가 있는 것이 좋다.
최대 절전 모드에서 부팅 및 재개 성능을 최적화하려면 PC OEM은 가능한 빨리 운영 체제 로더에 실행을 전달하는 빠른 POST (Power-On Self-Test) BIOS (1 초 미만) 구현을 고려해야한다.
하이브리드 하드 디스크 드라이브 OEM은 다음 권장 사항을 따라야한다.
• 256MB - 1GB의 NV 캐시 용량을 제공하며 많으면 많을 수록 좋다.
NV 캐시의 수명을 보장하는 웨어 레벨링 알고리즘을 구현한다.

컴퓨터 운영체제용 파티션 전략은 어떻게 세워야 하나 

운영체제용 파티션 전략을 세울 때는 다음의 몇 가지 기준을 가지고 운영체제용 전략을 세우기 바란다. 컴퓨터 사용자의 드라이브 장치의 여건을 고려하되, 반드시 운영체제와 데이터용 드라이브를 분리하는 원칙만큼은 지키길 권장한다.

사용할 파티션 선택

MBR 피티션만 있었을 때는 피티션 크기와 갯수 정도만 계획하면 되었지만, GPT 피티션이 등장한 다음부터는 운영체제용 파티션을 어떤 종료로 선택할지부터 정해야 한다.
운영체제가 Windows 7 32비트 이하라면 GPT 파티션을 사용할 수 없으므로 고민거리가 안 되지만 Windows 7 64비트 이상의 운영체제의 설치를 계획한다면 GPT 파티션 사용 여부를 진지하게 검토할 필요가 있다.
MBR 파티션은 익숙한 방식이고, GPT 파티션과 비교했을 때 부팅 속도 외에는 디스크 읽기/쓰기 속도에는 영향이 없다. GPT 파티션의 경우는 설치 시 BIOS 셋업에서 UEFI로 Booting 할 수 있도록 설정해야 한다는 점과 내장형 ODD가 아닌 USB 인터페이스의 저장장치를 이용하여 GPT 파티션에 설치하는 경우 별로 어려운 점은 없다.

하나의 하드디스크에 단일 운영체제만 설치하는 경우

컴퓨터에 하나의 하드디스크 드라이브만 사용하는 경우에는 운영체제용 파티션과 데이터용 파티션을 나눠서 설정한다. 하나의 디스크라 하더라도 파티션을 나누면 별개의 드라이브처럼 사용할 수 있으므로 한결 관리하기가 용이하다.

☞ 하드디스크 1개 : 운영체제용 파티션 - 데이터용 파티션을 각각 생성한다.

하나의 하드디스크에 두 운영체제를 설치하는 경우

하나의 하드디스크에 두 개의 운영체제를 설치하는 경우에는 각각의 운영체제가 사용하는 파티션을 설정해야 한다. 멀티 운영체제 설치는 이전 버전의 운영체제를 먼저 설치하고 최신 버전을 뒤에 설치하면 자동으로 멀티 부팅이 가능하다. 세 번째 파티션은 데이터용 파티션을 생성하면 되겠다.

☞ 하드디스크 1개 : A 운영체제용 파티션 - B 운영체제용 파티션 - 데이터용 파티션을 각각 생성한다.

두 개의 하드디스크에 단일 운영체제를 설치하는 경우

하드디스크를 구입할 때 운영제제용은 용량이 작더라도 빠른 하드디스크를 선택하고, 데이터 보관용은 필요한 용량을 중심으로 구입하길 권장한다. 하드디스크 용량에 따라 파티션 전략을 세워야 하겠지만 운영체제용 하드디스크는 운영제제용 파티션과 데이터 작업용 파티션을 나눈다.
더 느린 대용량 하드디스크는 데이터 보관용 하드디스크로 사용한다.
운영체제의 절전 기능을 사용하면 데이터 보관용 하드디스크는 일정 시간 경과 후 하드디스크 파킹이 이뤄지고 최소한의 전력만 유지된다. 사용자가 해당 드라이브의 파일을 일게 될 때 비로소 전원이 공급되어 스핀들모터가 구동된 다음에 디스크헤드가 액세스하기까지 다소 시간이 걸리지만, 사용하는 데 지장은 없다. 
이처럼 운영체제용 하드디스크의 파티션을 나눠서 데이터 작업용 파티션을 사용하면 데이터 보관용 하드디스크는 절전 상태를 유지하면서도 데이터 작업은 빠르게 수행할 수 있다. 데이터 보관용 하드디스크는 필요한 경우 용도별로 파티션을 나눠쓰는 것도 좋다.

☞ 하드디스크 2개 : 첫번째 운영체제용 파티션 - 데이터용 파티션, 두번째 데이터용 파티션 생성한다.

두 개의 하드디스크에 두 운영체제를 설치하는 경우

히 두 개의 하드디스크에 각각 운영체제를 설치하는 게 당연한 것으로 오해하는 사용자가 많은데, 이 경우도 더 빠른 하드디스크를 운영체제용 하드디스크로 사용하고, 빠른 하드디스크에 각각의 운영체제용 파티션과 데이터 작업용 파티션을 구성한다. 그리고 더 느린 대용량 하드디스크는 데이터 보관용 하드디스크로 사용한다.
데이터 작업용 하드디슼 파티션을 운영체제용 하드디스크에 파티션을 구분하여 사용하면 나머지 하드디스크의 절전 기능은 활용하면서 데이터 작업은 빠르게 수행할 수 있다.

☞ 하드디스크 2개 : 첫번째 A 운영체제용 파티션 - 첫번째 B 운영체제용 파티션 - 데이터용 파티션, 두번째 데이터 보관용 파티션을 생성한다.

한 개의 SSD와 1~2개의 하드디스크에 단일 운영제제를 설치하는 경우

SSD는 빠르기는 하지만 빈번한 읽기 및 쓰기는 SSD의 성능 발휘에는 좋지 않다. 
SSD의 경우는 읽고,쓰기가 빈번할 경우 순간적으로 멈추는 프리징 현상이 발생할 가능성도 높아지기 때문에 SSD는 최대한 운영체제와 프로그램 로딩을 위해 읽는 작업 중심으로 사용하고, 빈번한 읽기 및 쓰기 작업이 수반되는 데이터 작업은 하드디스크로 사용하는 것이 좋다.
하드디스크는 물리적인 트랙과 섹터 개념을 사용하여 파일 저장 공간을 구성하지만 SSD의 경우에는 마치 메모리처럼 행렬 메트릭스 방식으로 파일 저장 공간을 구성하고 블록 단위로 읽기, 쓰기 작업을 수행한다.

☞ SSD 1개+하드디스크 1~2개 : SSD에 운영체제용 파티션 생성, 하드디스크 1에 데이터용 파티션 생성, 하드디스크 2에 데이터 보관용 파티션을 생성한다.

하드디스크의 AHCI(NCQ) 기능을 사용해보자

SATA 방식의 하드디스크를 언급함에 있어 새롭게 떠오르는 기술이 레이드 시스템과 AHCI 즉 NCQ 기능이다. NCQ 기능은 다양한 명령 여러 개를 한꺼번에 처리하여 시스템의 생산성을 극대화하기 위해 개발되었다. 이러한 NCQ기능은 대용량 하드디스크에서 유용하게 사용할 수 있으며 메인보드와 하드디스크에서 모두 이 기능을 지원해야 사용할 수 있다.

AHCI 모드 알아보기

AHCI(Advanced Host Controller Interface)는 하드디스크 명령 전달 체계와 액세스 방법을 구체화해 데이터 전송 효율성을 높이기 위한 방법으로 이러한 데이터 접근 방법을 NCQ(Native Command Queuing)라고 한다.
SATA II 이전의 하드디스크는 하드디스크에 데이터 전송 명령을 내릴 때 어느 주소에 있는 어떤 데이터를 가져오라는 한 가지 명령을 수행할 수 있었지만 NCQ 기능이 내장된 하드디스크는 최대 서른두 개의 명령을 한꺼번에 수행할 수 있다. 물론 여러 개의 명령이 내려진다고 하더라도 동시에 데이터 여러 개를 가져오거나 쓸 수 있는 것 아니지만 여러 번 수행해야 할 명령을 한꺼번에 수행하여 명령 처리 순서를 체계화 할 수 있게 된다.
NCQ 기능을 사용하면 다음 그림에서 보는 것처럼 한꺼번에 여러 개의 명령을 수행하면서 데이터를 읽거나 쓰기 위한 헤드가 어떻게 움직여야 가장 효율적인가를 계산하여 움직이기 때문에 데이터를 읽거나 쓰는 데 걸리는 시간이 적어지게 된다.

(좌) NCQ가 지원되지 않는 HDD 헤드 동작과 (우) NCQ가 지원되는 HDD 헤드 동작

NCQ 설정하기

Windows 10에서는 CMOS Setup에서 하드디스크 구동방식을 AHCI 모드로 선택한 경우 자동으로 
Windows 10 설치 과정에서 AHCI 장치 드라이버를 설치한다.
CMOS 화면에서 하드디스크 구동방식을 AHCI 모드로 설정하는 방법은 다음과 같다.