성능결정의 요인

1. 작아지는 이유 (1)

우선, 간단하게 생각을 해 보자. 하드디스크 드라이브가 점차적으로 작아지는 것은 많은 의미를 내포하고 있지만, 엔지니어가 아닌 사용자 입장에서는 우선 이동성이라는 측면이 생각날 것이다. 작기 때문에 가볍고, 그래서 이동하기도 편하다. 작다는 것은 물류비용의 감소라는 장점도 안고 있기 때문에 사용자가 구입할 수 있는 최종적인 가격 역시 줄어든다.

더불어, 케이스가 작아질 수 있다. 하드디스크 드라이브 자체가 작아짐으로써 시스템의 전체적인 크기가 줄어들 수 있는 것이다. 하드디스크가 작아진다는 것은 안쪽의 플래터가 작아진다는 것을 의미한다. 이것은 플래터를 회전시키는 스핀들 모터가 소모하는 전력의 감소와 직결되는데, 결국 하드디스크 드라이브가 소모하는 전체 전력이 대폭 절감된다.

하지만 이유가 과연 이것들밖에 없을까? 사용자가 아니라 엔지니어의 입장에서 생각을 해보자.

2. 성능을 결정하는 요인

하드디스크 드라이브의 성능을 결정하는 요인에는 어떤 것이 있을까? 흔히들 말하는 하드디스크의 사양을 보면, 용량과 RPM과 버퍼의 양이 있다. 이 중에서 버퍼의 양은 지금 필자가 이야기하고자 하는 주제와 아무런 상관이 없으니 논외로 하고, 문제는 용량과 RPM이다. 이것만으로는 뭔가가 부족하다는 것을 느끼는 독자도 있을 것이다.

사실상 하드디스크 드라이브의 성능을 결정하는 요인은 기록밀도와 접근시간, 그리고 지연시간, 플래터 회전속도의 네가지이다.

기록밀도는 말 그대로 하나의 플래터에, 혹은 플래터 위의 단위면적에 얼마나 많은 데이터를 집적시킬 수 있는가를 의미하며, 기록밀도가 높으면 높을수록 플래터에 기록되는 데이터는 늘어난다. 이는 얼핏 보기에는 저장용량에만 영향을 줄 것 같지만 사실 데이터의 읽기속도에도 적지 않은 영향을 준다. 아래의 일러스트를 보자.

기록밀도에 의한 차이

헤드가 같은 구간만큼을 진행하였을 때 높은 기록밀도를 가지는 쪽이 그만큼 많은 데이터를 가져올 수 있게 된다. 물론 기록밀도라는 것이 이런 트랙의 선밀도 뿐만이 아니라 트랙 자체의 트랙밀도에 의해서도 결정되기 때문에 기록밀도와 정비례하는 속도를 보이지는 않지만 기록밀도가 높은 쪽이 어느정도 높은 속도를 보장할 수 있다는 것은 확실하다.

접근시간은 하드디스크 내의 데이터에 헤드가 억세싱하기 위해서 헤드가 움직이는 시간을 말한다. 접근시간은 대개 하드디스크 드라이브의 최 외주에서 최 내주까지의 풀 스트로크에 걸리는 검색시간과 인접 트랙간의 검색시간을 평균한 값이 사용된다. 이것은 헤드를 움직여 주는 헤드 암 액츄에이터의 능력과 헤드 암의 설계에 거의 전적으로 의존된다. 최근 나오는 대개의 하드디스크 드라이브들의 경우는 10ms대의 접근시간을 가지며, 고가형 하드디스크 드라이브의 경우 7ms 이하, 5ms대의 검색속도를 가지는 경우도 있다.(물론 그에 해당하는 금전적인 대가를 지불해야 하기는 하지만)

 
풀 스트로크 억세스와 인접 트랙 억세스

억세스타임을 줄이는 것은 실제적인 하드디스크 드라이브의 사용에 있어서 대폭적인 성능의 향상을 가져올 수 있지만, 정작 그 자체의 성능을 향상시키기가 가장 어려운 부분이다. 이는 거의 순수하게 제조업체의 기술력에 의존한다. 그래서 억세스 타임의 향상은 상당한 가격상승을 동반하는 것이 대부분이다.

플래터의 회전속도가 빠르면 데이터를 빠르게 읽어들일 수 있음은 별다른 설명이 필요 없을것이다. 이는 데이터 기록밀도와 함께 데이터 전송속도와 직결되는 특성이다.

레이턴시가 발생하는 이유

플래터 회전속도는 데이터를 읽어들이는 속도 뿐만 아니라 지연시간과도 관련이 있다. 헤드가 특정 데이터가 있는 위치를 찾았는데, 디스크의 회전 때문에 읽을 자리를 놓쳤다면 플래터가 한 바퀴 돌아서 그 자리에 올 때까지 헤드는 데이터를 기다려야만 한다. 이것을 지연시간이라고 부른다. 지연시간은 전적으로 플래터의 회전속도에 의존한다. 플래터의 회전속도가 빠르면 빠를수록 지연시간은 줄어드는 것이다. 그러나 플래터의 고속화는 여러가지 난점을 안고 있어서 쉽사리 이루어지지 않는다는 것이 문제이다.

얼핏 생각하면 이러한 이유들 때문에 디스크 드라이브가 작아진다는 것을 떠올리기란 그다지 쉬운 일이 아니다. 과연 이러한 요인들과 디스크 드라이브의 소형화는 무슨 관계를 가지고 있을까?