H.I.C.입니다.

하드웨어에 관심이 있으시면 펼쳐보세요. 좀 깁니다. :)
틀린 부분이 있으면 가차없이 지적해주시는 것도 환영이에요. =ㅂ=
PS. 너무 길어서 상하편으로 나눠야 하는군요. 꾸엑. -ㅁ-
트랙백은 환영하지만 타 사이트로의 복제, 인용, 펌프질 등은 강력히 응징합니다.





하드웨어를 구입할 때 가장 먼저 보는 것은 무엇일까? 월간지의 리뷰를 찾아보기도 하고 각 회사의 홈페이지를 찾아보기도 하며, 여러 웹진을 통해 정보를 얻기도 한다. 그러나 그러한 과정에서 사용자의 하드웨어 구입에 가장 큰 영향을 주는 것 중의 하나인 ‘제품사양’은 무엇보다도 객관적인 지표로써 반드시 눈여겨 보아야 한다. 그러나 정작 큰 문제는 제품사양을 설명해 놓은 제품 카탈로그를 찾았다 하더라도 거기에 쓰여 있는 용어들이 워낙 전문적인지라 초보자들은 이를 쉽게 이해할 수 없다는 것이다. 필자가 연재하게 될 이 코너는 각 하드웨어들의 카탈로그 안에 있는 전문용어를 끄집어내서 그 용어가 어떤 의미를 가지며 구입에는 어떠한 식으로 참고해야 하는가를 이야기하고, 그와 관련된 하드웨어적인 정보를 같이 기술함으로써 초보자들이 하드웨어를 이해하는 데에 도움을 주는 것을 목적으로 한다. 우선, 첫번째로 이야기할 하드웨어로는 데이터 저장의 필수요소인 HDD와 ODD를 선택하였다.

1. HDD

HDD 편에 사용할 카탈로그는 WesternDigital사의 7,200RPM HDD인 Caviar SATA를 선택하였다.


카탈로그를 쭈욱 훑어보다 보면 생소한 용어가 주루룩 쏟아져나온다. 그 중에서 SATA(Serial ATA)는 워낙 많이 사용되는 용어이니 설명을 하지 않아도 무방할 듯 하다. 그리고 HDD 업계의 표준이 아닌 특정회사 고유의 기술 역시 일단은 지면관계상 생략. 그리고 나서 우리가 알아봐야 할 용어를 찾아보면 다음과 같다.(순서는 카탈로그에 등장한 순서)

(1) cache(buffer)
(2) point-to-point bus
(3) hot plug
(4) backplane
(5) interface
(6) form factor
(7) formatted capacity
(8) user sectors per drive / bytes per sector
(9) dedicated landing zone / actuator latch/auto park
(10) data transfer rate
(11) seek(read seek, track to track seek, full stroke seek)
(12) average latency
(13) rotational speed
(14) drive ready time
(15) start/stop cycle
(16) LBA
(17) Warranty



(1) Cache/Buffer (캐시/버퍼)

캐시와 버퍼는 일반적으로 거의 동일한 용도로 사용되는 용어이다. 간단히 이야기하면 빠른 장치와 느린 장치의 중간에 위치해서 속도 차이를 어느정도 완충시켜 주는 역할을 한다. 그런데, 엄밀히 따지면 캐시와 버퍼 사이에는 의미에 차이가 있는데, 버퍼가 단순히 데이터를 쌓아 두는 역할만을 한다면, 캐시는 버퍼보다 더 적극적으로 속도의 향상에 기여한다. 캐시는 빠른 장치가 필요로 하는 데이터가 캐시 내부에 있을 경우 느린 장치 쪽에서 데이터를 다지 가져오지 않고 바로 캐시 내부에 있는 데이터를 보냄으로써 느린 장치의 동작을 최소화하여 전체적인 속도의 향상을 꾀하는 것이다.
그런데, HDD에 있는 버퍼메모리는 읽기동작시에는 캐시에 가깝게, 쓰기동작시에는 버퍼에 가깝게 동작하며, 버퍼나 캐시 어느 한 쪽이라고 규정하기 어렵다. 이 때문에 HDD의 카탈로그에는 흔히 캐시와 버퍼가 혼용되곤 한다. 그러나 CPU라던가, RAID 컨트롤러 등의 경우에는 반드시 ‘캐시’라는 용어를, ODD의 경우에는 거의 ‘버퍼’라는 용어를 사용한다.
카탈로그에 예시한 Caviar SATA의 경우 8MB의 버퍼를 가지고 있는데, 현재 출시되는 HDD들이 가지는 버퍼는 주로 2MB와 8MB로 나뉜다. 수년 전까지 2MB가 표준이었으나 WD에서 Caviar SE 라는 제품을 통해서 데스크탑 제품에도 8MB의 버퍼를 도입한 이래 고사양 제품의 표준으로는 8MB가 정착되는 추세이다. 또한, SATA 제품의 경우 100% 8MB의 버퍼를 탑재하고 있는데, 이는 현 시점에서 SATA 제품군이 가지는 높은 가격대에 대한 당위성을 부여하기 위함이기도 하다.(OEM으로는 2MB의 버퍼를 가지는 SATA 제품이 사용되기도 한다) 8MB의 버퍼를 탑재한 제품은 멀티태스킹 등의 작업에서 상당한 성능향상을 보여준다. 또한, 이 외에도 8MB의 버퍼를 탑재한 제품군은 2MB의 버퍼를 탑재한 제품에 비해서 긴 보증기간을 제공하므로 이 부분 역시 고려하는 것이 좋다.



(2) point-to-point bus (P2P 버스)

P2P라는 용어는 요즘 들어 흔히 듣는 것이다. 우리말로는 1대 1 연결 정도라고 해석하는 것이 가장 정확하다. 흔히 이야기하는 P2P 데이터 전송이라는 것은 서버 등을 거치지 않고 각각의 PC가 다른 PC에 직접 데이터를 전송하는 것을 의미하듯이, HDD에서 이야기하는 P2P 버스라는 것 역시 마찬가지로 1개의 연결단에서는 1개의 HDD만 연결한다는 것을 말한다. 여러가지 HDD의 인터페이스 방식 중에서도 SATA만이 P2P bus를 갖는데, 이는 HDD를 연결하는 방법을 생각하면 쉽게 이해할 수 있다. 일반적인 PATA(Parallel ATA)는 1개의 채널에 2개의 HDD가 연결된다. 즉, 1:2 연결인 셈인데, 이러한 경우 해당 인터페이스의 규격이 초당 133MB/s의 데이터를 전송할 수 있다고 하더라도 2대의 HDD가 이를 나누어서 사용해야만 한다. SCSI 방식이 320MB/s라는 높은 데이터 전송속도를 가져야만 하는 이유도 여기에 있다. SCSI는 최대 1:15까지의 연결, 즉 하나의 케이블 위에 15대의 HDD가 주루룩 연결될 수 있으며, 인터페이스가 감당하는 최대 전송 대역폭을 많은 HDD가 나누어서 써야 하기 때문에 인터페이스 속도가 빨라야만 한다.


그러나 SATA에서는 그러한 걱정이 필요없다. SATA는 1:1 연결만이 허용되기 때문이다. 1개의 케이블에는 반드시 1개의 HDD만이 연결되어서 동작하며 이 때문에 SATA가 가지는 150MB/s의 전송 대역폭을 1개의 HDD가 혼자서 사용하게 되므로 높은 효율을 갖는다.
2세대 규격인 SATA II부터는 SATA의 대역폭이 더욱 늘어나면서 여러대의 SATA를 연결하는 규격이 포함될 예정이다.

(3) Hot Plug(핫 플러그)

핫 플러깅(hot plugging)이라고도 한다. 전원이 켜진 상태에서 하드웨어를 바로 교체할 수 있는 것을 의미하는데, USB 장치들을 생각하면 이해가 쉬울 것이다. 일례로 USB 메모리의 경우 시스템을 켠 상태에서 USB 포트에 꼽으면 시스템에서 바로 인식하고 드라이브가 생성되는데, SATA HDD 역시 마찬가지로 이러한 기능이 지원된다. 따라서, 하드랙을 사용할 경우 SATA HDD를 전원을 끄지 않고도 시스템에서 바로 교체할 수 있어서 매우 편리한 사용환경을 만들 수 있다. 단, 이를 위해서는 시스템의 SATA 컨트롤러가 핫플러깅을 지원해 줘야 하는데, 인텔의 i865/875 칩셋 등에 내장되어 있는 SATA 포트는 이를 지원하지 않는 등 주의가 필요하다.

대표적인 SATA 컨트롤러 칩셋인 SiliconImage사의 Sil3112 칩셋

별도의 칩셋으로 SATA를 지원하는 경우, 즉 SiliconImage사나 Promise사, HighPoint사 등의 칩셋으로 SATA를 지원한다면 핫플러깅을 지원하는 것이라고 보면 된다.

(4) Backplane(백플레인)

백플레인은 본래 서버 등에서 대용량 스토리지 장치를 구축할 때 HDD를 쉽게 꼽았다 뺄 수 있도록 고안해 놓은 것이다. 백플레인을 포함하고 있는 핫스왑(howswap : 핫플러깅과 유사하지만, 핫플러깅이 ‘꼽아서 바로 동작하는’ 것을 지칭하는 데에 비해 핫스왑은 본래 있던 것을 시스템의 정지 없이 바로 교체해서 동작시킬 수 있는 것을 말한다.) 랙을 사용하면 HDD를 바로 시스템에 꼽을 수 있다. 이 때, HDD와 백플레인 사이에는 케이블 연결이 없이 바로 꼽게 되는데, 이 때문에 백플레인에 연결하는 HDD는 이를 위해서 특별히 만들어진 커넥터를 가지는 것이 일반적이다.(SCSI의 경우 백플레인에 연결할 수 있도록 만든 커넥터를 SCA 커넥터라고 지칭하며, 80핀 SCSI HDD가 이에 해당한다. 68핀 SCSI HDD는 백플레인에 연결할 수 없다) 그런데 SATA는 규격을 만들 당시부터 백플레인에 대한 고려가 포함되어 있는 규격이다. 따라서 일반적으로 케이블을 끼워서 사용하다가도 SATA 백플레인을 갖춘 시스템에는 케이블 없이 바로 연결할 수 있다.



(5) Interface(인터페이스)
HDD가 시스템과 연결되는 방식을 의미한다. 일반 사용자용 HDD라면 ATA100이나 ATA133, SATA 등의 인터페이스를 갖는다. SATA는 현재 1.0 규격이 사용되고 있으므로 SATA 또는 SATA 1.0, Serial ATA 1.0 등으로 표기한다.
첨언하자면, 이 부분에서 예리한 독자라면 1.5Gb/s라고 되어 있는데 왜 SATA는 150MB/s라고 이야기하느냐고 반문할 수도 있다.(1Byte=8bits이므로 1.5Gb/s는 180MB/s이다.) 이것은 SATA의 전송방식 때문이다. SATA는 데이터를 직렬로 전송하는데, 이 때 매우 높은 주파수(1.5GHz)를 사용하기 때문에 데이터의 보호가 필수적이다. 데이터 보호를 위해서 사용하는 여러가지 방법 중에서 SATA는 8b/10b 인코딩/디코딩 기법을 사용하는데, 이 방법은 8bit의 데이터를 인코딩하면서 2bit의 패리티비트(parity bit)를 첨가하여 데이터를 보호할 수 있도록 만든다. 이를 통해서 약간의 데이터 손실은 바로 보정이 가능하게 된다. 단, 이 과정에서 늘어나는 데이터 때문에 SATA 인터페이스 자체는 1.5Gb/s(180MB/s)로 데이터를 전송한다 하더라도 실제 시스템 상에서의 데이터로 본다면 150MB/s의 전송 대역폭을 갖는다.

(6) Form Factor(폼팩터)
굳이 번역하자면 ‘형태요소’ 정도가 되겠는데, 외형적인 규격을 의미한다. 메인보드에서의 ATX, microATX 등과 마찬가지이다. HDD가 가지는 폼팩터에는 0.85", 1.0", 1.8", 2.5", 3.5", 5" 등이 있는데, 이는 HDD의 폭을 의미한다. 5" HDD는 이제는 사용되지 않으며, 0.85" 및 1.0"가 새로운 폼팩터로 등장하였다. 일반적으로 사용되는 HDD가 3.5"이며, 노트북 등에는 2.5"가 사용된다.(간혹 1.8" HDD를 사용하는 경우도 있다)
가끔, 폼팩터에 두께도 같이 표기해 놓는 경우가 있다. 이는 HDD에 탑재되는 플래터의 장 수에 따라서 HDD의 두께가 달라지기 때문인데, 예전의 고용량 HDD 중에는 10장의 플래터를 사용하는 제품도 있었으며 이러한 제품의 두께는 1.6"(41mm)였다. 현재의 대부분의 3.5" HDD는 1"(25.4mm)의 두께를 가지고 있으며, 삼성 및 맥스터에서 나오는 일부 3.5" HDD는 3/4"(19mm)의 두께를 갖는 것도 있다. 3.4"의 두께를 갖는 제품은 플래터를 1장만 탑재하여 용량의 제약을 받는 대신, 얇기 때문에 사용용도가 넓다. 2.5" HDD는 예전에 9mm, 12mm, 15mm 등의 두께를 갖는 제품이 있었으나 현재는 모두 9mm로 통일되고 있다.

(10) Formatted Capacity (포맷후 용량)
HDD가 처음에 공장에서 출하된 상태(포맷되지 않은 상태)에서는 시스템이 HDD에 데이터를 기록하지 못한다. 포맷(format)이라는 작업은 HDD의 데이터 기록면에 시스템이 데이터를 기록할 수 있도록 ‘기록 영역’을 만들어 주는 것을 뜻한다. 포맷 과정에서 시스템은 HDD의 기록면에 ‘기록영역임을 알아볼 수 있는 표식’을 만들게 되는데, 이 때문에 포맷 후에는 기록가능한 용량이 약간 줄어들게 된다.


이는 FDD 역시 마찬가지인데, 3.5" 2HD FDD의 경우 포맷 전의 기록용량은 2MB이지만, 포맷 후에는 이것이 1.44MB로 줄어들게 된다. 현재 출시되는 모든 HDD는 ‘포맷 후 용량’만을 표시하여 사용자의 혼동을 줄이고 있다. 한가지 주의 할 점은, HDD 제조사가 표기하는 용량의 단위이다. 컴퓨터가 표기하는 용량의 단위는 2진수에 기반한다. 그래서 1kB는 1,000Byte가 아니라 2¹⁰Byte, 즉 1,024Byte이다. 마찬가지로 1MB는 2²⁰Byte=1,048,576Byte, 1GB는 2³⁰Byte=1,073,741,824Byte가 된다. 그러나 HDD 제조사에서 표기하는 용량 단위는 일상적인 단위계 그대로여서 1kB=1,000Byte, 1MB=1,000,000Byte, 1GB=1,000,000,000Byte이다. 즉 위의 카탈로그에서 250GB가 250,059MB로 표기되었는데, 이것은 컴퓨터 상에서는 250,059,000,000Byte/2³⁰가 되어서 232.9GB가 된다. 즉, 컴퓨터에서 나타나는 용량은 카탈로그에 표기된 용량에서 약 7%가 줄어든 것이라고 생각하면 되며, 이는 HDD의 이상이라거나 하는 것이 아닌, 단위 표기의 차이에서 비롯된 것이다. 이 때문에 거의 모든 HDD 카탈로그에는 아래부분에 단위의 계산방법을 조그맣게 명기해 놓고 있다.


굳이 이러한 수고까지 하면서 컴퓨터에서 사용하는 것과 다른 계산법을 사용하는 이유는 간단하다. ‘용량이 더 커 보이기 때문’이다.

(11) User sectors per drive (총 섹터 수), Bytes per sector(섹터당 바이트 수)
바로 위에서, 시스템이 HDD를 포맷하면서 ‘기록 영역’을 만든다고 했는데, 그 기록 영역의 가장 기본이 되는 단위가 ‘섹터(sector)’이다. 그리고 HDD에서는 일반적으로 하나의 섹터에 512Byte가 저장되며 이를 ‘섹터당 바이트 수’라고 한다. 거의 모든 HDD에서 이 수치는 거의 동일하다. 따라서, 섹터의 수는 HDD의 용량과 비례한다.
예전에는 HDD의 섹터 수를 결정하는 요소로 CHS(Cylinder, Head, Sectors per track)이라는 것이 있었는데, 이는 HDD가 고용량화되면서 무의미한 것으로 바뀌었기 때문에 현재의 HDD에서는 이를 따지지 않고 다만 전체 섹터 수만을 표기한다.

(12) Dedicated landing zone(전용 랜딩 영역), Actuator latch(액츄에이터 래치), Auto Park(자동 파킹)
이것은 사실 사용자들은 몰라도 별 상관 없는 부분이기는 하지만, 카탈로그에 있으니 간단히 설명해보도록 하자. HDD에서 데이터를 읽어내는 부분을 헤드(head)라고 하고, 헤드를 잡고 있는 부분을 헤드 암(head arm)이라고 한다. 그리고 헤드 암을 동작시키는 부분을 액츄에이터(actuator)라고 부른다. 그런데, 헤드는 데이터 기록면인 플래터(platter)와 직접 닿지 않고, 약간 떠서 움직이는데, 플래터가 헤드와 일정한 공간을 유지하는 것은 공기로 인한 부력 및 자기저항 때문이다. 그래서 플래터의 회전이 정지하게 되면 헤드는 ‘플래터 위로 떨어지게’ 되는데, 그렇게 되면 데이터 기록면을 긁어서 기록된 데이터를 파괴하게 된다. 이를 막기 위해서 HDD의 전원이 꺼질 때면 헤드는 ‘parking zone(파킹 존)’ 또는 ‘landing zone(랜딩 존)’이라는 부분으로 옮겨간다. 이 부분에는 데이터가 기록되어 있지 않아서 헤드가 플래터에 닿는다고 해도 데이터가 유실되지 않는다. 전용 랜딩 영역이라는 것은 이렇게 HDD가 정지했을 때 헤드가 옮겨갈 수 있는 영역이 별도로 마련되어 있다는 것을 의미한다. 또한 액츄에이터 래치는 이렇게 헤드가 파킹 상태로 되었을 때 외부적인 진동이나 충격이 있다 하더라도 헤드 및 헤드 암이 움직이지 않도록 잡아 주어서 데이터의 유실을 막아준다. 자동 파킹 기능은 수백 MB의 용량을 가지는 예전의 HDD에서부터 탑재된 기능으로 HDD가 정지하는 순간 HDD는 내부에 남아있던 약간의 전력을 사용해서 헤드를 파킹 존으로 옮겨 주는 것이다. 아주 오래전 XT, AT 시절에는 시스템의 전원을 내리기 전에 반드시 파킹 명령을 실행해서 HDD의 파킹을 실행해 주어야 했으나 이제는 그러한 과정을 필요로 하지 않는다.


예외적으로, 모바일 PC를 위해서 만들어진 2.5" 및 1.8" 등의 소형 HDD의 경우 매우 높은 충격에 대비하기 위해서 헤드를 아예 플래터 바깥으로 꺼내놓는다. 그래서 3.5" HDD는 일반적으로 헤드의 파킹 영역이 플래터의 가장 안쪽에 위치하지만 소형 HDD의 파킹 영역은 플래터를 벗어난 바깥쪽 영역에 위치하고 있다.

(13) Data Transfer Rate(데이터 전송률)
HDD 카탈로그에 등장하는 데이터 전송률의 표기에는 세가지가 있다. 최대 내부전송률, 최대 외부전송률, 연속 데이터 전송률이 바로 그것이다. 이들은 제조사마다 표현법이 약간씩 다르기는 하지만 그 원리를 알면 무엇을 지칭하는지 쉽게 이해할 수 있다. WD Caviar SATA에서는 다음과 같이 표기된다.
a. Data Transfer Rate - buffer to host
b. Data Transfer Rate - buffer to disk

여기서, a.는 최대 외부전송률을 의미한다. host는 HDD가 연결되는 시스템 내지는 컨트롤러에 해당하는데, HDD에서 외부로 연결되는 인터페이스가 갖는 최대 데이터 전송속도가 바로 이것이다. 이 카탈로그에 나온 제품은 SATA 인터페이스를 택하고 있으므로 150MB/s가 된다. 가장 많은 오해를 초래하는 것이 바로 이 부분인데, 최대 외부전송률이라는 것은 어디까지나 인터페이스가 받아줄 수 있는 속도를 의미하는 것이지, HDD가 발휘할 수 있는 최대속도를 의미하지는 않는다. SATA 인터페이스가 150MB/s의 전송률을 가질 수 있다고 해서 모든 HDD가 그만큼의 속도를 내지는 못한다는 것이다. 일부에서 ‘SATA로 인터페이스를 바꾸었는데 HDD가 빨라지지 않더라’라고 불평하는데, 실상 동일한 HDD에서 인터페이스만 바뀐 것으로는 속도가 빨라지지 않는 것이 정상이다.
한편, b.는 ‘최대 내부전송률’이라는 것이다. 최대 내부전송률을 보자. 최대 내부전송률은 maximum internal data transfer rate라고 표현되기도 하고 media transfer rate라고 표기되기도 한다. 이것은 플래터에서 헤드가 데이터를 읽어들이는 속도를 의미하고 있다. 그래서 단위는 Mbit/s인데, 거대한 용량에도 불구하고 byte 단위를 사용하지 않는 것은 이것이 사용자가 직접 사용하는 데이터의 용량을 의미하는 것이 아니라, 포맷되기 전의 상태에서의 순수한 데이터 전송량을 의미하기 때문이다. 최대 내부전송률이 의미하는 데이터는 데이터의 점검을 위한 ECC 데이터 등이 포함되어 있는 상태이며, 이러한 부분을 뺀 나머지 부분이 실제 사용자가 HDD를 사용할 때의 데이터 전송률이 된다. 그리고 그것이 바로 연속 데이터 전송률이다.
이 제품에는 연속 데이터 전송률이 표기되지 않았으나 HGST 및 시게이트 등의 제품 카탈로그를 보면 연속 데이터 전송률까지도 표기되어 있는 것을 볼 수 있다.

HGST Deskstar 7K400에서의 표기

연속 데이터 전송률은 주로 sustained transfer rate라고 표기하는데, Cheetah X15 36XL의 카탈로그에서 보이다시피, 일부에서는 formatted transfer rate라고 표기하기도 한다. 이것은 이 데이터가 순수히 사용자가 데이터를 전송하거나 할 때에 발휘되는 속도라는 의미이다. 그리고 그 수치는 특정한 수치가 아니라 범위로 표시되어 있다. 위의 예에서 데스크스타 7K400의 경우, 61.4~29.8MB/s로 표기하고 있는데, 이것은 HDD의 각 트랙이 포함하고 있는 섹터의 수가 변하기 때문이다.



플래터의 바깥쪽에 있는 트랙은 트랙의 길이가 길다. 당연히, 안쪽의 트랙은 트랙의 길이가 짧다. 따라서, 안쪽부터 바깥쪽까지의 모든 트랙에 걸쳐서 동일한 수의 섹터만을 넣는다면 바깥쪽 트랙에서는 상당한 공간의 낭비가 일어난다. 이 때문에 아주 구식의 HDD가 아니면 모두 존드(zoned) 방식을 취하고 있다. 이것은 트랙의 길이에 따라 트랙에 포함되는 섹터의 수가 달라지는 방식이다. 위의 일러스트는 그러한 모습을 보여주고 있는데, 가장 안쪽의 트랙은 6개의 섹터만을 가지지만, 가장 바깥쪽의 트랙은 그보다 2배가량 많은 섹터를 가진다. 실제 HDD에서 이러한 차이를 보여서, 각종 테스트나 벤치마크에서 나타나는 전송률 그래프는 처음이 매우 높은 속도를 보이고 차근차근 속도가 떨어지게 되는 것이다.

대체적으로 최대내부전송률은 연속 전송률보다 30% 정도 더 높은 수치를 보이며, 이 30% 안에는 데이터의 헤더라던가 ECC 데이터 등 데이터를 구분하고 신뢰도를 높이기 위한 정보가 포함된다.

(14) 검색시간

... 다음시간에 -ㅂ-/

출처 : http://muphy.egloos.com/770304