저장장치(SSD,HDD)

저장장치들에 케이블 및 연결포트 모습

 

 

왼쪽부터~~~순서대로

 

1. 하드디스크 3.5인치 (HDD)

2. 하드디스크 2.5인치

3. SSD

4.mSATA (미니 사타 ) SSD

5. m.2 SSD

 

 

규격

SSD의 규격은 제품의 형태와 연결 인터페이스 등에 따라 SATA, mSATA, M.2 등으로 나뉜다. 먼저 SATA(Serial ATA) SSD는 기존 HDD처럼 SATA 포트에 연결해 사용하는 SSD다. 주로 3.5인치와 2.5인치 제품이 많이 나온다.

SATA SSD는 크기가 커서 울트라북에 장착하기가 어렵다. 그래서 나타난 규격이 mSATA다. 이 규격을 지닌 SSD는 메인보드에서 mSATA 슬롯을 지원해야 사용할 수 있다.

이 mSATA를 대체하기 위해 발표한 M.2도 있다. 메인보드에 바로 연결해 사용하는 이 방식을 통해 최대 10GB/s의 속도를 경험할 수 있는데다가 매우 얇아서 이를 채용하는 울트라북이 늘고 있다.

▲ M.2 SSD.

M.2는 SATA 방식, NVMe 방식 등으로 나뉜다. 속도는 후자가 빠르다. NVMe는 기존의 AHCI 인터페이스를 대체하기 위해 개발된 것으로, 오늘날 SSD에서 찾아볼 수 있는 여러 수준의 병렬화를 허용해 이전 인터페이스보다 다양한 성능 개선을 이룰 수 있다.

컨트롤러

SSD 내부는 크게 컨트롤러와 낸드플래시 메모리로 구성된다. 이 중에서 컨트롤러는 낸드플래시 메모리에 데이터를 저장하고 낸드플래시 메모리를 관리하는 한편 다시 데이터를 읽는 등 SSD의 모든 것에 관여하는 핵심 부품이다. 컨트롤러가 좋 지 않다면 SSD 속도가 느려지고 데이터가 손실될 수 있으니 좋은 컨트롤러를 사용하는 것이 중요하다.

주요 컨트롤러 브랜드로는 삼성전자, 마벨, 실리콘모션 등이 있다. SSD 시장 점유율 1위를 달리는 삼성전자는 자체적으로 컨트롤러를 개발해 사용하고 있으며 마벨은 인텔, 샌디스크, 마이크론, 도시바 등의 SSD에 많이 쓰인다.

낸드플래시 메모리

HDD는 자기 디스크에 데이터를 저장하는 반면, SSD는 낸드 플래시 메모리라는 반도체를 이용해 데이터를 저장한다. SSD 가 HDD보다 속도가 빠른 것은 이 때문이다. 게다가 내부에 모 터를 넣을 필요도 없어져서 진동과 소음도 덜하다.

캐시 메모리

CPU 안에는 캐시 메모리라는 기억 장치가 있다. 메모리의 속도는 CPU 보다 훨씬 느려서 CPU가 메모리에서 명령어나 데이터를 일일이 읽어내면 속도가 대단히 느리다. 그래서 처음 프로그램을 실행할 때 메모리에서 들어오는 내용을 캐시 메모리에 복사해두고 프로그램을 실행하면 속도가 빨라진다.

SSD에도 더욱 빠른 데이터 처리를 위해 캐시 메모리를 넣은 제품들이 있다. 캐시 메모리가 클수록 많은 데이터를 처리할 수 있기 때문에 캐시 메모리 용량이 크면 클수록 좋다. 저가형 SSD들 중에는 이 캐시 메모리가 없는 경우도 있다.

 

 

읽기 속도

읽기 속도는 SSD를 비롯한 메모리에 저장된 파일을 읽어오는 속도를 말한다. 당연히 읽기 속도가 빠를수록 파일 로딩이 빨라 쾌적하게 컴퓨터를 사용할 수 있다. 이 읽기 속도는 내부의 컨트롤러에 따라 달라진다. 인터페이스 또한 읽기 속도에 영향을 끼친다.

SSD의 읽기 속도는 순차 읽기와 랜덤 읽기로 나뉜다. 순차 읽기 속도는 용량이 큰 데이터를 읽을 때의 속도를 뜻하며, 랜덤 읽기 속도는 용량이 작은 데이터를 읽을 때의 속도를 의미한다. SSD에 운영체제를 설치할 경우에는 순차 읽기보다는 랜덤 읽기 속도가 중요하다. 순차 읽기 속도 단위는 MB/s이며, 랜덤 읽기 속도 단위는 IOPS다.

쓰기 속도

쓰기 속도는 SSD를 비롯한 메모리에 파일을 저장하는 속도를 뜻한다. 그래서 쓰기 속도가 빠른 SSD의 경우 파일을 빨리 저장할 수 있다. SSD의 쓰기 속도는 순차 쓰기와 랜덤 쓰기로 나뉜다. 제조사에서 표기하는 쓰기 속도는 일반적으로 속도가 더욱 빠른 순차 쓰기인 경우가 많다.

순차 쓰기 속도는 대용량 파일을 저장할 때 적용되는 속도로, 프로그램 설치, 대용량 동영상 복사 등과 관련이 있다. 한편, 랜덤 쓰기 속도는 메모리 스와핑 시에 적용된다. PC 메모리 용량이 부족할 때 운영체제가 SSD를 메모리 대신 사용하는 것을 메모리 스와핑이라 하는데, 이때는 작은 파일을 읽을 때 나오는 속도인 랜덤 쓰기가 중요하다. 순차 읽기 속도 단위는 MB/s이며, 랜덤 읽기 속도 단위는 IOPS다.

TBW

TBW는 Tera Byte Written의 약자로, SSD에서 진행된 총 데이터 쓰기 량을 나타낸다. 데이터 쓰기는 SSD의 수명과 밀접한 관련이 있기 때문에 이를 바탕으로 SSD 수명에 대한 수치를 판단할 수 있다. TBW는 일반적으로 쓸 수 있는 쓰기 수명인 ‘통상적 TBW’와 제조사에서 책임지는 수명의 한계인 ‘MTBF’(사용보증 시간)로 나뉜다.

참고로 일반 소비자용 SSD의 경우 실제 이용 가능한 TBW는 제조사에서 보증한 TBW보다 다소 높은 편이다. 제조사에서는 A/S 처리 비용 때문에 일반 소비자용 제품에 대해서는 MTBF를 낮게 잡는 편이기 때문이다. SSD 용량과 플래시 메모리의 하위 평균 P/E 사이클을 곱하면 SSD의 대략적인 TBW를 파악할 수 있다.

용량

HDD보다 빠르고 안정적인 SSD가 유행하는 요즘에도 HDD 수요가 끊이지 않는 이유는 용량 때문이다. SSD는 아직 256~512GB가 대세를 이루고 있지만, HDD는 1~2TB 제품이 주를 이루고 있다. 기업용 HDD 중에는 14TB에 달하는 대용량 제품도 있다.

그런데 HDD를 설치하고 컴퓨터에서 용량을 체크해보면 표기된 용량보다 더 적은 양을 사용할 수 있음을 알 수 있다. 이것은 하드디스크에 문제가 있어서는 아니다. 컴퓨터는 2진수 방식으로 데이터를 나타내는데, 제조사에서는 소비자가 알아보기 쉽게 10진법으로 표기해서 10진수의 용량을 2진수로 인식하는 과정에서 차이가 나는 것이다.

로드/언로드 사이클

옛날에 음악을 들을 때 LP판을 턴테이블에 올리고 바늘을 내리면 음악을 들을 수 있는 것처럼, HDD의 헤드가 내려가 플래터와 만나면 데이터를 읽을 수 있다. 이를 헤드파킹이라 하는데, 이 헤드파킹이 가능한 횟수를 로드/언로드 사이클이라 한다.

헤드파킹을 할 수 없으면 HDD의 데이터를 읽을 수 없다. 그래서 로드/언로드 사이클은 HDD의 최대 수명이라 할 수 있다. 최근 출시되는 HDD의 로드/언로드 사이클은 300,000번이다. 다만, 제조사에 따라 헤드파킹 주기가 달라서 헤드 파킹 횟수가 너무 많아져 하드디스크 수명이 짧아지는 경우도 있으니 조심하자.

회전수

HDD는 내부의 플래터(Platter)라는 자성 디스크에 데이터를 기록하고, 이를 고속으로 회전시켜 특정 위치에 저장된 데이터를 찾아낸다. 이 플래터의 분당 회전수에 따라 HDD의 성능이 달라진다. 분당 회전수의 단위는 RPM으로 5000RPM이라면 플래터가 1분 동안 5,000번 동안 회전한다고 볼 수 있다.

분당 회전수가 빠르면, 데이터를 찾아 읽어내는 속도도 높아지기 때문에 성능이 높아진다. 그러나 RPM이 높다고 꼭 좋은 건 아니다. 분당 회전수가 빠르면 발열과 진동, 소음도 심해지고 소비전력도 높아지기 때문이다. 그래서 용도에 따라 적절한 RPM을 지닌 제품을 선택하자. 안정성을 원하면 5000RPM대 제품을, 빠른 속도를 원한다면 7200RPM 제품을 고르면 된다.

인터페이스

인터페이스는 HDD를 메인보드와 연결하는 방식을 뜻한다. 이 인터페이스에 따라 HDD의 최고 속도가 달라진다. 현재 PC용 HDD는 SATA3를 가장 많이 사용한다. 이 인터페이스는 최대 6Gb/s의 데이터 전송속도를 제공한다. 물론 현실적으로는 HDD의 구조상 한계로 인해 이만한 속도를 내기 어렵다.

한편, 외장하드는 USB, 선더볼트 등의 인터페이스를 통해 컴퓨터와 연결한다. 이 중에서 최근 가장 주목받는 인터페이스로는 USB 3.0이 있다. USB 3.0은 USB 2.0보다 전송속도가 10배 정도 빨라서 대용량의 데이터도 빠르게 저장할 수 있다. 와이파이를 통해 외장하드를 노트북, 스마트폰 등과 연결할 수 있는 제품도 있다.

저장방식

플래터의 표면에 데이터가 어떻게 기록되는지에 따라 성능과 최대 용량 등이 결정된다. HDD의 기록방식은 LMR, PMR, SMR 등으로 나뉜다. LMR은 데이터를 수평으로, PMR은 수직으로 배열하는 방식이다. SMR은 기왓장을 겹쳐 쌓는 것처럼 하나의 데이터 트랙에 인접한 트랙을 겹쳐서 저장하는 방식이다.

현재 LMR 방식은 대용량을 저장할 수 없어 사장돼 현재는 PMR과 SMR이 대세를 이루고 있다. PMR은 속도가 빠르고 안정성이 좋은 대신 용량을 늘리기가 쉽지 않고, SMR은 많은 용량을 저장할 수 있지만 성능과 안정성이 떨어진다. HDD가 대용량 제품 위주로 재편되면서 PMR 방식을 적용한 하드디스크는 점점 사라지고 있다.

버퍼

버퍼는 HDD의 기판에 배치된 메모리를 말한다. 이 메모리는 HDD와 컴퓨터 사이에서 임시 저장공간 역할을 한다. 사용하려는 파일을 HDD에서 미리 읽은 뒤 버퍼로 옮기는 것이다. SSD의 캐시 메모리와 비슷하다고 볼 수 있다.

버퍼 용량이 많으면 임시로 저장할 수 있는 파일의 크기가 많아지기 때문에 속도가 빨라진다. 그러나 일반적인 데스크톱이나 노트북에서는 많은 버퍼 용량이 유의미한 성능 차이를 만들어주지는 못 한다. 반면, 웹서버 등에 쓰이는 기업용 HDD에서는 랜덤 액세스 문제 때문에 버퍼 용량이 상당히 중요하다.

보증기간

하드디스크를 사용하다 보면 크고 작은 문제가 발생할 수 있다. 이런 문제가 발생했을 때 제조사나 판매사가 무상 수리를 해주는 기간을 보증기간이라 한다. 일반적으로 많이 사용하는 HDD는 보증기간이 2년까지이나, 기업용 HDD나 고성능 하드디스크는 최대 5년까지 무상 수리가 가능하다.

여기서 주의할 점은 수리 과정에서 일반적으로 데이터 복구까지 지원되지는 않는다는 것이다. 그래서 가능한 한 꾸준한 백업을 통해 데이터 손실을 방지해야 한다. 또한, 보증기간 이내라도 특정 부분에 관해서는 유상으로 수리해야 할 수 있으므로 제조사와 판매사의 A/S 정책을 잘 살펴보자.