HDD란 무엇인가요?

HDD는 하드 디스크 드라이브로, 다양한 기기에서 데이터를 저장하기 위해 자성 필름으로 덮인 고체 플래터를 사용하기 때문에 이름에 "하드 디스크"라는 단어가 포함되어 있습니다. 이 저장 장치는 1950년대부터 컴퓨터에 사용되어 왔으며, 오늘날에도 여전히 사용되고 있지만, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)가 더 빠른 대체품으로 등장하면서 소비자 기기에서는 과거보다 훨씬 작은 규모로 사용되고 있습니다.

하드 드라이브는 비휘발성 장치로, 전원이 공급되지 않아도 데이터를 저장할 수 있습니다. 이는 PC 메모리(DRAM)와 반대되는 개념으로, DRAM은 휘발성 장치로 전원이 공급되지 않으면 데이터를 저장할 수 없습니다.

HDD의 주요 구성 요소는 데이터가 저장되는 자성 필름으로 덮인 금속 또는 세라믹 플래터와, 플래터 표면 위를 부유하며 호스트 시스템과 데이터를 주고받는 읽기/쓰기 헤드입니다. 이 읽기/쓰기 헤드는 하드 드라이브의 각 플래터 표면에 사용되므로 일반적으로 플래터의 양면에 존재합니다. 따라서 10플래터 드라이브라면 보통 20개의 읽기/쓰기 헤드가 있습니다. 이 작은 읽기/쓰기 헤드는 드라이브의 바닥에서 플래터 위로 뻗어 나온 액추에이터 암에 부착되어 있으며, 작은 모터가 그 동작을 제어합니다. 자화된 플래터는 데이터를 저장할 수 있기 때문에 일반적으로 "미디어"라고 불립니다.

하드 디스크 드라이브(HDD)의 주요 장점은 매우 낮은 비용으로 대량의 데이터를 저장할 수 있다는 점입니다. 이로 인해 지난 60년 이상 컴퓨터의 표준 저장 장치로 자리 잡았습니다. 현재에도 전 세계적으로 널리 사용되고 있지만, 특히 데이터 센터나 서버와 같은 기업 환경에서 SSD(솔리드 스테이트 드라이브)에 비해 대량의 데이터를 매우 낮은 비용으로 저장할 수 있다는 점 때문에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

호스트 시스템에서 데이터가 요청될 때(예: 사용자가 폴더로 이동하여 파일이나 폴더를 더블클릭하는 경우), 읽기/쓰기 헤드가 장착된 액추에이터 암이 해당 데이터가 위치한 회전하는 플래터 위의 위치로 이동되며, 드라이브가 해당 데이터의 작은 조각을 읽어서 호스트 시스템으로 전송합니다.

데이터가 드라이브에 기록될 때, 이 과정은 동일하지만 역순으로 진행됩니다. 즉, 암이 빈 영역으로 이동하고 읽기/쓰기 헤드가 디스크에 새로운 데이터를 추가하거나 삭제 표시된 데이터를 덮어씁니다.

플래터에 저장된 데이터는 "비트"라고 불리는 단위로 저장됩니다. 이 비트는 미세한 쌀알과 유사한 구조를 가지고 있습니다. 읽기/쓰기 헤드는 플래터상의 비트와 상호작용하여 자계장을 생성합니다. 이 때 비트의 한쪽 끝은 북극, 다른 쪽 끝은 남극을 나타내며, 이 방향은 디스크상의 각 비트의 이진 상태를 나타냅니다. 읽기/쓰기 헤드는 비트의 자계장을 분석하고 이를 사용 가능한 데이터로 변환합니다. 데이터가 기록될 때, 읽기/쓰기 헤드는 디스크의 특정 영역을 자화시켜 비트를 위쪽 또는 아래쪽 상태로 전환하며, 이는 모든 데이터의 이진 기반을 형성합니다.

비트는 하드 드라이브에서 가장 작은 데이터 단위입니다. 8비트가 1바이트를 이루며, 1,000바이트는 1킬로바이트, 1,000킬로바이트는 1메가바이트입니다. 1,000단위씩 그룹화하면 기가바이트, 테라바이트, 페타바이트 등으로 이어집니다. 전체적으로 이 단위를 합쳐서 하드 드라이브의 총 용량을 측정하며, 현재는 테라바이트 단위로 표시됩니다.

하드 드라이브는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)의 등장으로 소비자 기기에서 인기를 잃었습니다 . SSD는 이름에서 알 수 있듯이 움직이는 부품이 전혀 없습니다. 이 움직이는 부품의 부재는 회전하는 플래터가 있는 드라이브보다 훨씬 빠릅니다. 읽기/쓰기 헤드가 위치로 이동하는 시간을 기다릴 필요가 없으며, 헤드를 재위치시키는 데 걸리는 '검색 시간'은 SSD에는 존재하지 않습니다.

하드 드라이브의 설계로 인해 발생하는 대부분의 성능 병목 현상은 SSD에서는 존재하지 않습니다. 이로 인해 SSD는 HDD보다 훨씬 빠르며, 또한 읽기/쓰기 헤드가 플래터와 충돌하여 하드 드라이브를 고장나게 할 수 있는 위험이 없기 때문에 훨씬 더 신뢰할 수 있습니다. 단점은 SSD가 여전히 HDD보다 훨씬 더 비싸다는 점입니다. 이 때문에 데이터 센터와 서버는 여전히 대량의 데이터를 저장하기 위해 HDD에 의존하고 있습니다. SSD를 사용하면 비용이 너무 높기 때문입니다.

SSD의 다양한 장점 때문에 요즘 소비자 기기에서는 하드 드라이브가 거의 사용되지 않지만, 여전히 현대 공학의 걸작입니다. 예를 들어, 읽기/쓰기 헤드는 회전하는 플래터 위에서 접촉하지 않고 부유해야 하며, 동시에 디스크의 데이터를 조작할 수 있을 만큼 충분히 가까이 있어야 합니다. 따라서 헤드와 플래터 사이의 거리는 약 3~5 나노미터로, 인간의 지문 두께와 같거나 인간 DNA 몇 가닥을 쌓은 높이만큼 얇습니다. 참고로, 인간의 머리카락 한 가닥의 너비는 80,000 나노미터입니다.

더 놀라운 점은 플래터의 회전이 헤드에게 플래터 위를 '날아다니는' 데 필요한 공기 흐름을 제공한다는 것입니다. 이 헤드는 플래터 바로 아래에서 회전하는 디스크로 인해 발생하는 난류에도 불구하고, 분당 최대 7,200회(초당 120회)의 속도로 회전하는 디스크 아래에서 이처럼 불가능할 정도로 작은 거리에서 부유할 수 있습니다.

현대적인 하드 드라이브의 상대적으로 느린 성능에도 불구하고, 그 안에 담긴 공학 기술과 정밀도는 정말 놀랍습니다. 적어도 우리 같은 기술 마니아들에게는요 (그리고 아마도 당신에게도).