SSD, HDD 2.5인치, 3.5인치,SATA, E-IDE, RAM, M.2, mSATA, SATA

오늘은 우리가 사용하는 데스크탑, 노트북에 있는 SSD와 HDD에 대해 알려드리겠습니다. HDD는 Hard Disk Drive의 약자입니다. 이 하드디스크는 SSD에 대해 용량 대비 가격이 매우 싸기 때문에 SSD를 부팅용으로 사용하고 HDD를 저장용으로 사용하는 경우가 대부분입니다. 

HDD는 자성 물질로 덮인 플래터라는 판을 회전시키고, 그 위에 헤드(HEAD)를 접근시켜 플래터 표면의 자기 배열을 변경하는 방식으로 데이터를 읽거나 쓴다고 합니다. 이 플래터를 회전하기 위해 플래터 중간에는 스핀들모터가 있어서 이 스핀들 모터의 회전속도가 높을 수록 보다 빠르게 데이터의 읽기와 쓰기가 가능합니다. 

보통 데스크탑에 들어가는 HDD는 3.5인치로 이 경우 보통 7200rpm의 속도가 일반적입니다. 요즘에는 거의 모두 7200rpm으로 나오는데 예전에는 5400rpm의 속도로 회전하였습니다. 하지만 요즘에는 10000rpm의 신형이 나왔습니다. 10000rpm의 하드디스크는 고사양게임과 전문 영상 편집 작업 등에 사용되고 있습니다. 2.5인치 HDD의 경우 5400rpm의 속도입니다. rpm이라는 용어는 Revolution Per Minute의 약자로 1분동안 몇 번의 회전을 하는지를 나타내는 단위입니다. Revolution / minute라서 rpm이라고 합니다. 

3.5인치 하드디스크와 2.5인치 하드디스크의 차이는 3.5인치 하드디스크는 데스크탑용으로 출시 되었고, 2.5인치의 경우 노트북용으로 출시되었습니다. 무게와 두께, 크기가 모두 다릅니다. 보통 2.5인치 하드디스크는 5VDC에 0.60A의 정격전류를 사용합니다. 

그리고 3.5인치 하드디스크는 5VDC에 0.7A 또는 12VDC에 0.5A의 정격전류를 사용합니다. 쉽게 말씀드리면 2.5인치 하드디스크는 직류 5V가 최대로 걸릴 수 있는 전압의 레벨이고, 이 떄 최대로 흘릴 수 있는 전류가 0.60A라는 뜻입니다. 3.5인치 하드디스크의 경우 12V의 직류 전압이 걸릴 때 0.5A, 5V의 직류 전압이 걸릴 때 0.7A가 최대 허용전류라는 뜻입니다. 여기서 많은 분들이 의아해 하실 부분이 전압이 걸린다고 하는 부분일 것 같습니다.

전압이라는 것은 전위차를 뜻하므로 기준점에 대해 전기적 위치가 어느 정도인지를 말하는 것으로 직류인 경우 두가지 선에서 한가지 선에 대해 5V의 전위가 높다는 뜻입니다. 그리고 전압을 영어로 voltage라고 하고 전압이 얼마 인가라고 하였을 때 voltage level이 얼마라고 합니다. Level이라는 말을 사용합니다.

정격이라는 말은 최대로 흘릴 수 있는 전류, 최대로 걸 수 있는 전압이라는 뜻입니다. 다시 플래터로 돌아가서 말을 이어가자면 예전에는 플래터가 1장이었습니다. 하지만 요즘에는 용량이 늘어나면서 이 플래터가 2장, 3장으로 늘었습니다. 

2.5인치 하드디스크와 3.5인치 하드디스크는 크기, 무게, 두께만 다를 뿐 내용과 구성은 모두 같습니다. 그리고 요즘에는 아래 그림 HDD의 내부 구조에서 보이는 것과 같은 전원과 데이터 커넥터 모양이지만 예전에는 이 것과 다른 모양이었습니다. 예전에는 E-IDE라는 방식을 사용하였습니다. 

E-IDE 방식의 경우 데이터 케이블이 전원 케이블보다 더 컸으나 아래 그림에서 보는 것과 같이 요즘 방식은 전원 케이블이 더 크고, 데이터 케이블이 더 작습니다. 요즘에 사용하는 이 방식은 SATA라는 방식입니다.  

SATA의 버전은 여러가지로 나와있습니다. 이 SATA라는 방식은 가장 최근에 나온 버전이 앞선 버전들을 모두 호환하고 있습니다. 하드디스크의 경우 헤드를 움직이는 엑츄에이터 암을 자석으로 움직입니다. 

무슨 말이냐 하면 엑츄에이터 암 앞쪽에 책상 모서리에 부딪힘을 조심하기 위해 끼우는 그런 모양으로 된 것에 아주 강한 자석 두 개가 있는데 전류를 어떻게 흘리냐에 따라서 헤드가 움직이게 됩니다. 요즘에는 모두 SATA방식만 나오고 있습니다. E-IDE방식은 500GB미만의 용량을 가진 HDD에서 볼 수 있는데요. 

사실 요즘에 출시되는 하드디스크 용량이 최소 500GB이기 때문에 중고로 하드디스크를 살 때 간혹 E-IDE방식을 볼 수 있습니다. 사실 1.8인치 하드디스크도 있기는 한데 일반적으로 사용되지 않습니다. 3.5인치 하드디스크와 2.5인치 하드디스크의 경우 모두 외장 하드디스크로 사용할 수 있는데 2.5인치의 하드디스크의 경우 USB케이블 하나로만 컴퓨터에 연결 할 수 있으나 3.5인치 하드디스크는 외부 전원과 USB케이블이 필요합니다.

HDD의 성능을 결정짓는 또 하나의 요소는 버퍼(Buffer) 메모리입니다. 버퍼라는 것은 HDD안에 있는 플래터 말고 전원케이블과 데이터케이블이 HDD에 연결하는 부분에 붙어있는 반도체에 있는 메모리의 일종입니다. CPU나 램에 비해 디스크 기반의 HDD는 데이터 속도가 느립니다. 

이 버퍼는 데이터를 한 곳에서 다른 한 곳으로 전송하는 동안 일시적으로 그 데이터를 보관하는 메모리 영역입니다. 더 자세히 알려 드리면 버퍼 메모리는 CPU나 RAM에서 플래터로 데이터를 전송할 때, 혹은 그 반대의 경우에 그 중간에 위치하여 양쪽 장치의 속도 차이를 줄여주는 역할을 합니다. 버퍼 메모리가 크면 클 수록 한 번에 더 많은 데이터를 처리할 수 있어서 데이터 전송 능력을 높일 수 있습니다. 

버퍼링(buffering)이라고 하는 말은 버퍼를 활용하는 방식 또는 버퍼를 채우는 동작을 말합니다. 이 버퍼링은 큐(Queue)라고도 표현합니다. 제 2.5인치 500GB하드디스크는 버퍼메모리가 64MB이네요. 보통 버퍼메모리는 보통의 경우 하드디스크의 표면에 cache라는 말 앞에 숫자로 적혀있는데 적혀있지 않는 경우도 있습니다. 

이 버퍼메모리가 있어도 속도 차이가 나기에 NAND플래시를 하드드라이브에 부착해 SSHD로 불리는 하드디스크도 있습니다. 예전에는 한국에서 삼성전자가 하드디스크를 판매하였으나 씨게이트에 하드디스크 사업부를 시게이트에 매각하고 시게이트의 최대주주가 되었습니다. 2017년 현재 하드디스크를 제조하는 업체는 씨게이트, Western Digital, 도시바 등 3개사가 있습니다. 

다음은 SSD에 대해 알아보도록 하겠습니다. SSD는 Solide State Drive의 약자로 NAND플래시메모리로 만든 저장 매체입니다. 하드디스크의 회젇속도를 높이거나 시스템과 하드디스크의 사이를 연결하는 인터페이스(interface)의 데이터 전송 속도를 높이는 등의 하드디스크 속도를 개선하기 위해 노력을 했지만 그럴 수록 발열이나 소음의 문제가 발생하게 되어 하드디스크를 대신할 대안으로 SSD가 태어나게 되었습니다. 

SSD와 HDD의 가장 큰 차이점은 하드디스크는 magnetic disk를 사용하는 반면 SSD는 반도체를 이용하여 데이터를 저장합니다. 이는 물리적으로 움직이는 부품이 없기 때문에 작동하는데 소음이 없으며 또한 전력 소모도 적습니다. 또한 가볍기 때문에 랩톱(Laptop)이나 휴대용 기기에 많이 사용됩니다. 

SSD는 인터페이스와 데이터 저장용 메모리, 컨트롤러, 버퍼 메모리로 구성되어 있는데 SSD 제품에 따라서 저장매체로 일반 RAM을 탑재한 모델과 플래시 메모리를 탑재한 모델로 나뉘게 됩니다. 이 RAM을 탑재한 SSD는 속도가 압도적인데 이를 탑재한 PC의 경우 전원을 켜고 1~2초만에 컴퓨터가 다 켜진다고 할 수 있습니다. 

하지만 장점이 있으면 단점이 있다는 것을 명심하실 것 같습니다. 이 RAM을 탑재한 SSD의 경우에는 전원이 꺼지면 저장데이터가 모두 사라지기 때문에 전원을 끈 상태에서도 SSD에 안정적으로 지속적으로 전원을 공급해주는 전용 베터리가 필수적으로 갖추어 져야 합니다. 그렇기에 널리 사용되지 않는 SSD라고 할 수 있습니다. 

플래시 메모리의 특성에 따라 SSD를 분류하자면 세가지가 있는데 SLC(Single Level Cell)방식은 플래시 메모리 1개의 기억소자당 1비트의 데이터를 저장합니다. MLC(Multi Level Cell)방식은 플래시 메모리 1개의 기억 소자당 2비트의 데이터를 저장하고 TLC( Third Level Cell)은 3비트의 대이터를 저장합니다. 

1셀에 데이터 저장이 많을 수록 데이터 보존의 신뢰성은 낮아지는 단점이 있으나 대부분의 SSD는 MLC와 TLC가 많이 사용됩니다. SLC는 신뢰성이 가장 높지만 용량 단가가 높고, TLC는 신뢰성이 가장 낮지만 용량 단가가 가장 쌉니다. MLC는 그 중간이라고 할 수 있습니다.

 QLC타입도 있으나 굳이 설명 드리지 않아도 어떠할지 아실 것이라 생각이 됩니다. 제품의 외관에 따라 분류를 하자면 SATA와 M.2, mSATA로 나뉩니다. SATA라는 외관을 가지는 SSD의 경우에는 하드디스크의 2.5인치 크기와 두께로 보실 수 있습니다. 

그렇기에 데스크탑에 장착을 하실 경우에는 제조사에서 판매하는 고정장치를 구매하셔서 데스크탑에 설치를 하셔야 합니다. 교육용 PC와 노트북의 경우에는 기본 SSD로 M.2나 mSATA가 가장 많이 장착되어 있습니다. 

SSD의 경우 HDD보다 속도가 매우 빠르나 그만큼 가격이 비싸다는 것이 단점입니다. 256GB의 SSD를 사려면 10만원대에 살 수 있으나 이 정도 가격이면 HDD는 2~4TB의 용량을 살 수 있습니다. 그렇기에 부팅드라이브는 SSD, 저장드라이브는 HDD로 사용하는 것은 요즘에 지극히 당연한 것으로 여겨지고 있습니다. 

이 SSD의 치명적인 단점은 전기적으로나 논리적으로 오류가 발생할 경우 데이터를 통째로 잃어버릴 위험이 있습니다. 정전기나 컨트롤러에 오류가 발생할 때 데이터가 손실 되면 복구가 거의 불가능하다고 생각하시면 됩니다. 그렇기에 중요한 데이터는 HDD에 저장하시는 것을 보통 추천드립니다. 

HDD는 충격이나 온도가 너무 높아지면 안되는데 SSD는 떨어뜨려지는 것은 큰 문제가 되지 않으나 전기적인 충격이나 논리 오류가 발생하지 않기를 기도해야 하는 단점이 있습니다.  또한 SSD는 셀당 수명이 있기에 HDD보다는 수명이 매우 짧다고 할 수 있습니다.