하드디스크 용량이냐 속도냐 그것이 문제로다.

	2002.03.22

하드디스크를 살 때 용량만을 따져서 사셨나요? 속도까지 생각하고서 구매하셨다구요... 요즘엔 회전 속도가 빨라진 5400rpm급에서 7200rpm급으로 바뀌고 있는 추세입니다. 실제 체감속도 등에서는 더 큰 차이를 보입니다.

하드디스크는 무슨 일을 하나? 하드디스크는 컴퓨터로 작업하는 데이터가 저장되는 공간이다. 다양한 저장장치들이 개발되었지만 아직까지는 하드디스크가 가장 폭넓게 쓰인다. 컴퓨터가 데이터를 저장하는 장치는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 주기억장치인 메모리이고 하드디스크와 같은 저장장치는 보조 기억장치라고 한다. 메모리는 무척 빠르지만 전원을 끄면 내용이 지워지는 휘발성 메모리라는 단점이 있고 가격이 비싸기 때문에 하드디스크처럼 값싸고 보다 넉넉한 보조 기억장치가 반드시 필요하다. 하드디스크에 기록된 데이터는 전원을 끄더라도 안전하게 보관된다. 우리가 설치하는 모든 소프트웨어는 운영체제를 포함해서 모두 하드디스크에 기록된다. 컴퓨터를 쓴다는 것은 어떤 의미에서는 하드디스크에 데이터를 저장하고 수정하는 일을 하는 것이라고 말할 수 있다. 이렇게 데이터의 저장을 담당하는 하드디스크는 CPU, 메모리, 그래픽카드와 함께 컴퓨터 성능에 중요한 부품이다. 하드디스크는 단단한 금속 케이스에 담겨있기 때문에 내부구조를 알기 어렵다. 내부를 보면 고속으로 회전하는 플래터라는 원반을 가지고 있다. 플래터는 자성을 갖도록 산화금속막이 발라져 있고 플래터 위를 해드가 빠르게 움직이면서 데이터를 기록, 저장한다. 구조나 원리는 음반과 픽업장치로 구성된 오디오 턴테이블과 비슷하다. 하지만 데이터를 저장, 처리하기 위해서는 턴테이블과는 비교도 안될 만큼의 고도의 기술이 필요하다. 하드디스크는 정밀도를 높이기 위해 음반에 해당하는 플래터와 픽업에 해당하는 해드를 밀폐된 공간 안에 넣어 두었다. 그만큼 정밀하며 모터를 움직이는 물리적인 작업이 동반되며 충격에 비교적 민감한 부품이므로 조심스럽게 다뤄야 한다. 하드디스크의 구성 (1) 플래터(Plater) 실제로 데이터 기록되는 곳이다. CD처럼 둥근 원반으로 거울처럼 반짝이는 알루미늄의 표면에 산화금속막을 곱게 입혀서 자성을 띄도록 만든 것이다. 하드디스크의 용량에 따라서 1～4장 정도의 플래터가 쓰이기도 한다. 분당 5400～7200정도의 빠른 속도로 회전을 하면서 데이터를 기록하거나 읽는다. 플래터의 장수를 늘리는 것은 한계가 있고 가격이 비싸지기 때문에 한 장의 보다 많은 플래터에 많은 데이터를 담는 방향으로 하드디스크의 기술이 발전하고 있다. (2) 스핀들(Spindle) 플래터와 연결되어 이것을 회전시킨다. 아래쪽의 스핀들 모터와 연결되어있어 스핀들 모터의 회전력으로 플래터를 회전시킨다. 회전수가 높으면 회전대기시간이 짧아지게 되고 결과적으로는 데이터 전송속도가 빨라진다. 스카시 하드디스크의 경우 분당 회전수가 10000번을 넘는 제품도 있다. 이런 물리적인 작용 때문에 소음과 진동 그리고 열이 발생하기도 한다. (3) 해드(Head) / (4) 해드 암(Head Arm) 해드는 해드 암에 달려있으며 해드 암은 스태퍼 모터에 의해 위치를 이동하며 데이터를 읽거나 쓴다. 해드와 플래터 사이의 거리는 보통 천만 분의 1인치 정도로 매우 좁다. 이 정도의 거리라면 초음속 비행기가 땅위 10cm정도를 음속으로 날아가는 것에 비유할 수 있을 정도이다. 이렇게 정밀한 장비이기 때문에 충격에 비교적 약하다. CD가 레이저를 써서 직접적인 접촉이 없이 데이터를 읽는데 반해서 하드디스크는 해드가 직접 플래터의 표면 위를 움직이면서 데이터를 읽거나 저장한다. (5) 스태퍼 모터(Stepper Motor) 스핀들 모터가 플래터를 회전시키는 일을 하는 반면 스태퍼 모터는 해드를 원하는 특정 위치로 움직이는 역할을 한다. 하드디스크의 용량이 커질수록 스핀들 모터는 보다 빠르게 회전하고 스태퍼 모터는 더욱 정밀한 위치로 이동을 해야하므로 스태퍼 모터의 제어기술은 하드디스크 성능에 중요한 요소가 된다. (6) 컨트롤러 칩(Controller Chip) 하드디스크의 밑면에 있기 때문에 쉽게 눈에 뜨이지 않지만 하드디스크의 성능에 매우 중요한 역할을 한다. 하드디스크에 따라서는 칩이 안쪽에 들어있어 보이지 않는 경우도 있다. 초기의 제품은 이런 컨트롤러와 케이블 인터페이스장치를 별도의 카드로 만들어서 썼으나 IDE방식의 하드디스크에서부터는 컨트롤러가 하드디스크에 내장되어있다. 하드디스크의 데이터 전송모드를 구분하는 울트라DMA33이나 66같은 전송모드의 차이도 결국은 이 칩셋의 성능 차이에서 나온다. 한마디로 하드디스크 전용의 CPU인 셈이다. (7) 버퍼(Buffer) 하드디스크에는 전용의 메모리가 달려있다. 일종의 캐쉬인데 하드디스크가 물리적인 장치이기 때문에 CPU나 메모리에 비해서 매우 느리게 작동하기 때문에 버퍼를 달았다. 데이터를 미리 읽거나 이미 읽은 내용을 다시 쓸 때에는 이 버퍼의 크기와 구조에 의해 성능의 차이가 생긴다. 요즈음의 하드디스크에는 보통 2MB정도의 버퍼가 달려있다. (8) 전원 연결부(Power Connector) 파워서플라이의 전원을 연결하는 부위이다. 12V와 5V가 같이 연결된다. (9) IDE설정 점퍼(Jumper, 마스터/슬레이브 설정) IDE타입의 하드디스크에서 마스터와 슬레이브를 설정하는 점퍼이다. 이것은 제조사마다 약간씩 차이가 있다. 보통은 하드디스크의 표면에 그림으로 설명이 되어있다. 스카시 방식의 하드디스크의 경우에는 이 위치에 ID를 설정할 수 있는 점퍼가 달려있다. (10) 데이터 커넥터 하드디스크와 메인보드를 연결하는 데이터 케이블을 꼽는 커넥터이다. 보통 40핀/40줄의 데이터 케이블을 쓴다. 울트라DMA66 하드디스크의 경우 40핀/80줄의 전용의 데이터 케이블을 꼽아야만 제 성능을 쓸 수 있다. 플래터 회전수에 따라 상당한 성능차이를 보여 그렇다면 회전수에 따른 하드디스크 자체의 성능 차이는 어느 정도일까? 실험을 통해 알아보도록 하자. » 5400rpm과 7200rpm제품의 성능 비교 그래프. HD TACH 5400rpm 7200rpm Read Speed Max 40680  37645 Min 20386 20510 Ave 28366.2 31163.1 Write Speed Max 32272 27952 Min 14720  14365 Ave 23072.9 20688.4 Random Access Time 13.5 12.9 Read Burst Speed 80.0 80.0 CPU 점유율 2.5 2.5 같은 웨스턴디지털의 5400rpm 80GB 하드디스크와 7200rpm 40GB 하드디스크를 비교한 것이다. 예상과는 달리 기본적인 성능에서 오히려 일부 항목에서는 5400rpm이 앞서는 것을 볼 수 있다. 그럼 5400rpm제품이 더 빠르다는 것일까? 일단 용량의 차이를 살펴보아야 한다. 80GB 제품의 경우 플래터 장수를 줄이고 용량을 늘리기 위해 기록밀도를 높인다. 따라서 데이터 전송률의 일부 항목에서 용량이 적은 7200rpm보다 빠르게 나타난다. 여기에 또 다른 실험결과가 있다. 이것은 시스템 전체 성능을 알아보는데 쓰이는 ZDNet의 비즈니스 윈스톤 2002이다. 비슷한 실험 가운데 유독 하드디스크 의존도가 높은 실험으로 유명하다. 5400rpm 7200rpm 비즈니스 윈스톤 2002 40680  37645 기본적인 하드디스크 실험결과와는 달리 실제 하드디스크를 이용하는 실험에서는 상당한 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 이것은 5400rpm제품의 경우 기록밀도가 높아 전송률 자체는 상당히 빠르게 보이지만, 실제 많은 데이터를 이용하는 경우에는 회전속도가 빠른 7200rpm제품에 뒤진다는 뜻이다. 체감속도 등에서는 더 큰 차이를 보여 흔히 하드디스크 성능을 알아보는데 쓰이는 전송률 실험은 하드디스크의 여러 가지 특성 가운데 한가지 잣대를 제어 보는 것이다. 물론 하드디스크 성능 가운데 가장 중요하기는 하지만 전송률이 하드디스크 성능의 모든 것은 결코 아니다. 용량이 작은 파일을 여러 개 처리할 때에는 전송률도 중요하지만 액세스타임에도 큰 영향을 받는다. 쉽게 말해 하드디스크의 필요한 데이터 지점까지 해드를 옮겨 데이터 전송에 필요한 시간을 말한다. 기록밀도가 높은 5400rpm제품의 경우 액세스타임은 느릴 수밖에 없다. 데이터 전송 모드의 새로운 방식인 ATA-133 역시 지금으로서는 결코 빠르지 않다. 지금의 ATA-133 규격은 어디까지나 규격일 뿐 실제 전송률은 이에 훨씬 못 미치기 때문이다. 그보다는 용량한계를 넘어섰다는 용량적인 매력이 더 크다. 다만 고속회전을 하면 소음과 진동, 발열 등 물리적인 성질은 나빠진다. 이런 점은 유체베어링 등 첨단 기술로 해결하는 추세이다.