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파일:Hdd od srodka.jpg

하드 디스크(Hard disk)는 컴퓨터의 보조 기억 장치중 하나이다. 하드디스크는 플로피 디스크와 같은 자기 기록 매체이나, 플로피 디스크와 다르게 금속재질의 플래터에 기록하기 때문에 단단하다는 뜻으로 하드라는 이름이 붙었다. 일반적으로 아직까지는 개인용 컴퓨터운영 체제를 담는 용도로 없어서는 안 될 저장 매체로 많이 쓰이고 있지만, 여러가지 특성이 우수한 반도체 기반의 기록 매체솔리드 스테이트 드라이브의 개발과 함께 서서히 대체되고 있다.

역사 Edit

하드디스크는 1956년에 미국 IBM이 개발한 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)이라는 장치가 최초의 하드디스크이다. 용량은 5MB였으며, 지름이 24인치나 되는 플래터가 50장이나 들어 있었으며, 가격은 당시 약 5만달러였다고 한다.

하지만 지금과 같은 구조의 하드디스크는 1971년 IBM 3340이 최초이다.

또한 개인용 컴퓨터가 보급되던 초기에는 없었으나, 1980년대를 들어서면서 대용량 디스크의 필요성이 대두되어, 하드디스크는 컴퓨터에서 없어서는 안 될 보조기억장치가 되었다.

원리와 구조 Edit

파일:Hard drive-en.svg
파일:Harddisk-head.jpg

하드디스크는 기계적 구조로 되어 있어 반도체 기반의 저장 매체에 비해 충격에 약하며, 자기장을 이용해 기록하므로 자성에 약하다. 또한 하드디스크의 외부는 최대한 밀폐적인 구조로 되어 있지만 이는 소음과 외부로부터 먼지의 유입을 최소화하기 위해서일 뿐이며, 내부는 진공상태가 아니다. 특히 측면에는 씰이 있는데, 이는 내부의 공기압력과 대기압의 압력을 조율 해주는 역활을 한다. 하드디스크의 구조는 다음과 같이 나눌 수 있다.

  • 제어회로
하드디스크를 제어하는 회로로 총괄적인 부분을 제어한다. 또한 제어회로에 있는 버퍼 메모리는 하드디스크에 입출력될 데이터를 임시로 저장하게 된다. 또한 S.M.A.R.T. 기술이 내장된 하드디스크는 자가 문제 진단을 할 수 있으며, 문제를 발견시에는 부팅시에 사용자에게 보고하게 된다. 단 바이오스가 S.M.A.R.T. 기술을 지원하지 않거나 사용안함으로 설정된 경우에는 사용자에게 보고하지 않는다.
  • 스핀들 모터 (Spindle Motor)
플래터의 회전을 담당한다. 브러시리스 모터를 이용하여 구동하기 때문에 모터의 제어회로가 따로 필요하게 된다. 초기에는 볼 베어링을 사용했지만 유체를 사용함으로써 볼의 마모로 인한 수명 문제가 개선된 동압 유체 베어링이 개발되면서 동압 유체 베어링으로 대체되었다. 동압 유체 베어링이 적용되면 거의 완전하게 원형 회전을 할 수 있어 트랙 밀도를 높일 수 있다.
  • 플래터 (Platter)
데이터가 기록되는 부분이다. 플래터는 금속재질이지만, 거울과 같이 반사가 잘 될 정도로 래핑상태가 부드러우며, 데이터를 기록하기 위해 산화철등의 자성체로 코팅되어 있다. 하나의 하드디스크에는 한개 또는 그 이상의 플래터가 장착되어 있다. 플래터 수가 많으면 더 큰 용량을 저장할 수 있지만, 안정성에는 문제가 생길 수 있다.
  • 액추에이터 (Actuator)
헤드가 원하는 데이터를 읽을 수 있게 제어회로의 명령에 따라 액추에이터 암을 구동하는 역활을 한다. 구동을 위해 네오디뮴 자석이 있으며, 외부와 간섭을 피하기 위해 방자처리된 자석 덮개가 있다. 액추에이터는 명령어 대기열(Command queuing) 기술을 통해 구동을 최소화하여 여러개의 파일을 효율적으로 입출력 할 수 있다. 단 명령어 대기열 기술을 사용할 때에는 하드디스크와 ICH 칩셋이 모두 커맨드 큐잉 기술을 지원해야 사용이 가능하다. 초창기의 하드디스크는 스테핑 모터로 액추에이터를 구동하여 데이터 손실을 방지하기 위해 헤드 파킹이 필요하였으나, 현재는 보이스 코일 방식으로 액추에이터가 구동되어 하드디스크의 전원공급이 중단될 경우에는 스핀들 모터에 관성으로 남아있는 회전력을 이용하여 헤드가 자동으로 제자리로 파킹되기 때문에 헤드 파킹은 더이상 필요하지 않다.
  • 액추에이터 암 (Actuator arm)
액추에이터를 통해 구동되며, 하나의 하드디스크에는 여러 개의 암이 달려있다. 앞 뒷면을 모두 사용하기 때문에, 각 플래터 당 두개의 암이 달려있다. 각 암의 끝에는 입출력을 위해 헤드가 달려 있다.
  • 헤드 (Head)
데이터를 기록하는 부분이며, 스핀들 모터가 작동 할 때 헤드는 제어회로를 통해 마이크로미터 단위로 부상하여 기록하게 된다. 헤드가 부상되지 않은 상태에서 스핀들 모터가 작동될 경우에는 플래터에 손상을 주어 베드 섹터등의 복구가 불가능한 문제로 번질 수 있다. 헤드의 기록 방식에는 수직 기록 방식수평 기록 방식이다. 수직 기록 방식은 수직으로 데이터를 기록하기 때문에 수평 기록 방식에 비해 플래터당 기록 밀도를 훨씬 높일 수 있으며, 자성의 손실이 거의 없어 데이터의 수명이 더 길다.

전송 인터페이스 Edit

  • SASI: SCSI의 모태이다.
  • SCSI (스커지): 병행연산 버스의 원형이다.
  • ST-506(시게이트 인터페이스): 현재의 플로피 디스크를 제어하는 것과 동일한 MFM 방식이다.
  • ST-412(시게이트 인터페이스): MFM 방식에 RLL 압축 기술을 적용하여 용량을 늘렸다. ST-506를 개량한 것이다.
  • ESDI: ST-412/506에 비해 동작 속도가 급격히 빨라졌지만, 이전의 규격들과 호환되지 않는다.
  • ATA: 초기의 병렬 방식인 ATA와 2003년에 개발된 직렬방식인 SATA가 있다.

용량의 변화 Edit

1957년부터 현재에 이르기까지 플래터 하나의 용량이 급속히 늘어나, 지금은 1 테라바이트에 미치는, 큰 용량의 하드 디스크가 제품으로 나오고 있다. 한 해에 1.8배가 되고 2년에 3.2배, 5년에 10배가 될 것으로 내다보고 있다. 여기서 CPU의 처리 속도에 견주어 보면 하드 디스크의 용량이 성장 속도가 더 빠른 것을 알 수 있다.

용량의 증가 속도가 더딘 편이었으나, 현재는 기존의 LMR(수평 자기 기록)방식에서 PMR(수직 자기 기록)방식으로 전환되면서, 다시 용량이 크게 늘어나고 있는 추세이다. 용량를 넓히기 위해 현재 시게이트는 HAMR(Heat Assisted Magnetic Recording) 방식을, 히타치 제작소는 패턴 미디어(Patterned Media) 기술을 개발하고 있다.

하드 디스크를 이용한 제품 Edit

지금까지 하드 디스크는 주로 컴퓨터에 쓰였으나, 컴퓨터가 아닌 제품에 하드 디스크를 채용하는 경우가 해마다 늘고 있다.

  • HDD 레코더(PVR, Personal Video Recoder) - 기록 장치가 자기 테이프 대신 하드 디스크를 쓴다. VHS 보다 기록할 수 있는 용량이 커지고 되감기나 빨리 감기를 빠르게 조작할 수 있다.
  • 휴대 전화 - 용량이 큰 자료를 보존할 수 있다. 크기는 휴대전화의 디자인에 걸맞게 소형화되어 있다.
  • 자동차 내비게이션 - 자동차 내비게이션에 하드 디스크를 탑재하여 하드 디스크 드라이브에 영화 등을 저장해서 자동차 안에서 영화를 즐길 수 있다.
  • 휴대용 음악 플레이어 - 하드 디스크를 탑재해서 수천 곡을 간편하게 가지고 다닐 수 있다.
  • 캠코더 - 최근에는 기존의 8 밀리미터 테이프나 DV 등의 매체를 사용하지 않는 하드 디스크 드라이브 내장형 캠코더가 출시되고 있다. 기존의 방식보다 편리해지고 저장 속도가 빨라졌으며, PC에 자료를 보관하기 쉽다.
  • 오락기 - 플레이스테이션 3엑스박스와 같은 가정용 오락기에도 채용되고 있다.

같이 보기 Edit

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