하드디스크는 오늘날 컴퓨터 시스템의 필수적인 보조기억장치로, 대용량 데이터를 저장하고 빠르게 접근할 수 있는 중요한 역할을 합니다. 하드디스크의 발달과 더불어 컴퓨터의 성능도 급격히 향상되었으며, 특히 대용량 데이터를 효율적으로 처리할 수 있게 되었습니다. 본 글에서는 하드디스크의 기본 원리와 구조, 그리고 사용 시 주의해야 할 점들을 살펴보겠습니다.
하드디스크란
하드디스크(Hard Disk)란 글자 그대로 단단한(HARD) 원반 위에 데이터를 기록하는 장치로 기본원리는 플로피디스크(Floppy Disk)와 마찬가지로 자기(Magnetism)를 이용하는 것이다. 즉, 동심원을 분할한 후(이것을 트랙(Track)이라고 하는데, 육상 경기장의 트랙을 생각하면 됨), 각각을 원주방향으로 다시 분할(이것을 섹터라고 함), 이것을 기억영역의 기본단위로 설정한다. 그리고 기록면인 원반모양의 디스크는 플로피디스크처럼 한 장이 아니라 여러 장으로 되어 있으며, 읽기/쓰기 헤드(Read/Write Head:데이터를 읽고 쓰거나 지우는 역할을 하는 장치) 역시 여러 개다.
하드디스크의 구조
하드디스크는 3,5인치나 5,25인치 모두 2매 이상의 플래터라 불리는 얇은 금속 원반으로 구성되어 있다. 또 이들 원반은 모터에 의해 구동되는 동일 상에 고정되어 있다. 각 플래터에는 각 면에 하나씩 읽기/쓰기 헤드가 배치되어 있고, 작동 팔이 한쌍씩 고정되어 있다. 플래터는 녹음용 테이프나 비디오테이프와 마찬가지로 표면에 자기 물질이 코팅되어 있어 정보를 읽거나 써넣을 때에는 이들을 자화 시키게 된다. 그러면 이들의 구조를 알아보기로 하자, 플로피디스크는 그 자체를 드라이브에 넣고 빼는 형태로 사용하기 때문에 구조상 그 정밀도가 그다지 높지 않으며 가격을 낮추기 위해 부드러운 플라스틱으로 되어 있다. 따라서 기록밀도를 높이는 데는 한계가 있으며, 회전속도 및 전송속도가 하드디스크보다 느리다는 결점이 있다.
이에 반해 하드디스크는 기록구조가 밀폐되어 있고 기록 면의 재질도 단단한 금속으로 되어 있어 정밀도가 높으며 회전속도 또한 빠르다. 이러한 까닭에 기록밀도가 높으며 데이터의 전송속도도 빠르다, 게다가 플로피디스크의 헤드가 디스크의 기록면에 접촉하고 있음에 반해 하드디스크의 헤드는 기록면과 접촉하고 있지 않아 헤드의 고속이동도 가능하다. 현재 하드디스크의 값이 계속 떨어짐에 따라 점차 많이 사용되고 있는데, 이에는 물론 용량이 크다는 점과 디스크를 일일이 갈아 넣을 필요가 없다는 장점이 크게 작용하고 있다. 그러나 더 큰 이유는 액세스 시간이 빠르다는 것이라 할 수 있을 것이다.
하드디스크는 이처럼 장점만 있는 것이 아니다. 속도가 빠르며, 용량이 큰 반면 진동이나 먼지에 약하다는 단점도 갖고 있다. 그러므로 하드디스크가 작동하고 있는 중에 이동하는 일은 절대로 해서는 안된다. 한편, 하드디스크와 PC와의 연결을 위한 인터페이스는 최근 각광받고 있는 SCSI(Small Computer System Interface)라는 것을 많이 사용하는데, 이 인터페이스는 하드디스크의 데이터를 고속으로 전송할 수 있는 여러 가지의 ‘주변장치를 연결 커넥터로 쉽게 연결할 수 있다. 이는 하드디스크 이외에 CD-ROM 드라이브나 광학식 디스크드라이브 등을 직접 연결할 수 있어 근래 개발된 많은 주변장치의 표준 인터페이스로 자리 잡고 있다.
사용 시 주의할 점
하드디스크는 플로피디스크와 다른 특징을 갖고 있으므로 사용 시 세심한 주의를 해야 한다. 첫째, 모든 파일을 하나의 드라이브명으로 관리하기 때문에 파일 관리가 어렵다. 하드디스크를 처음 사용하는 초보자들이 흔히 범하기 쉬운 잘못은 MS-DOS상에서 [DEL *.*] 명령을 실행하는 경우이다. 또 무심코 [FORMAT C:] 명령을 실행시키면 지금껏 정성 들여 만들어 놓은 파일을 순식간에 지워버리게 된다. 그러므로 하드디스크를 사용할 때에는 플로피디스크를 사용할 때와는 달리 명령을 잘 확인한 후 실행해야 한다. 그리고 플로피디스크와는 달리 하드디스크에서는 써넣기를 금지할 수 없으므로(플로피디스크에서는 노치를 붙일 경우 써넣기가 금지됨) 역시 주의를 요한다. 둘째, 하드디스크는 진동이나 먼지에 약하므로 주의를 해야 한다. 그렇다고 티끌 하나 없는 주위를 요구하는 것이 아니라 일반 가정 정도의 청결상태면 충분하다. 셋째, 가장 중요한 것은 TGSHIP의 철저한 실행으로 전원을 끄기 전에 반드시 이 작업을 하여 헤드를 안전한 곳에 이동시켜야 한다.
하드디스크를 사용하기 전에
하드디스크를 사용하기 전에는 플로피디스크와 마찬가지로 포맷을 해야 한다. MS-DOS 2.0은 16MB(메가바이트)의 하드디스크를 지원하였으나 최근에 발표된 MS-DOS 4.0은 최대 2기가 바이트(GB)의 하드디스크를 직접 지원하고 있어 MS-DOS’ 3.3에서 32MB 이상의 하드디스크는 파티션으로 밖에 지원하지 못하던 때에 비하면 크게 발전하였다 할 수 있다.
SASI에서 SCSI로
MS-DOS만으로는 지원할 수 없는 대용량의 하드디스크가 등장하면서 주목받기 시작한 것이 바로 SCSI(Small Computer System Interface), 이것은 1986년 ANSI(American National Standard Institute:미국규격협회)에서 규격화된 사양으로 SCSI이전의 하드디스크 인터페이스는 SASI(Shugart Associates System Interface) 사양이 일반적이었다. SCSI는 SASI의 기본사양을 확장하드디스크 이외의 주변기기와의 간편한 접속을 고려하여 설계된 인터페이스로 그 기능과 확장성에서 SASI보다 훨씬 뛰어나다. 즉 SASI가 디스크를 단순한 논리상의 디바이스로서 취급되어 인터페이스 보드상의 컨트롤러가 BIOS와 드라이브의 중개 역할을 하였다. 그러나 SCSI는 드라이브 장치에 어느 정도의 기능을 추가, 불량섹터의 대체처리나 제어 등을 드라이브 단위로 관리할 수 있도록 하였다. 즉 SCSI 주변장치가 하나의 컴퓨터인 것이다. 미국에서는 SCSI 규격이 일반화되어 IBM PC와 쌍벽을 이루고 있는 매킨토시에도 기본적으로 SCSI인터페이스를 사용하고 있는데, 매킨토시의 SCSI는 ANSI 규격에 의해 하드디스크 이외의 주변기기와도 연결할 수 있도록 일종의 확장 포트 역할을 하고 있다.
구입하기 전에 알아두어야 할 하드디스크의 기초지식
* 하드디스크와 PC는 어떤 관계인가
일반적으로 하드디스크는 컴퓨터와의 데이터 전송을 위해 컨트롤러라는 일종의 회로와 함께 구성되어 있다. 보통의 애플리케이션이 하드디스크를 액세스할 때에는 플로피디스크와 마찬가지로 파일명이나 파일 내의 위치 또는 논리섹터 번호라는 것을 준비하고 있는데, 이러한 정보로부터 하드디스크 내의 데이터 위치를 지정하거나 실제로 데이터를 읽고 쓰는 것이 컨트롤러의 역할이다.
* 하드디스크에 관계된 3개의 암호
하드디스크를 얘기할 때 빼놓을 수 없는 것은 바로 ST-506과 SCSI이다. SASI는 Shugart Associates사가 개발한 것으로 컴퓨터와 헤드디스크 컨트롤러사이의 통신규격이며, SCSI는 SASI를 확장한 형태로 ANSI가 표준화했기 때문에 미국 등에서는 PC주변기기 표준
접속방법으로 되어 있다. 한편, ST-506은 하드디스크 업체인 Seagate Technology사가 설계한 규격으로 SASI나 SCSI와는 달리 하드디스크 컨트롤러와 하드디스크 사이의 전송방식을 규정한 것이다. 따라서 헤드번호(드라이브에는 여러 개의 헤드가 있다) 등 드라이브의 하드웨어에 의존한 정보를 지정할 필요가 있다. 또한 ST-506은 시리얼(Serial: 직렬) 전송이기 때문에 전송속도도 SASI나 SCSI의 12MB/초에 비해 5MB/초이다. IBM PC에서는 이전부터 ST-506 규격의 드라이브가 준비되어 있었지만 최근에는 전송속도를 배로 한 ESDI라는 규격을 사용한 드라이브도 늘고 있다.
* 하드디스크의 주류는 윈체스터혐
하드디스크는 플로피디스크와 같은 원리로 작동하는 보조기억장치로 현재 윈체스터(Winchester) 방식이 주류를 이루고 있다. 이 윈체스터 방식을 처음으로 개발한 업체는 IBM으로 개발도중 코드 이름에서 그 힌트를 얻었다고 한다. 윈체스터 방식이란 읽고 쓰는 헤드의 동작방법에 관한 방식으로 헤드가 디스크면에 닿을 듯 말 듯한 상태로 되어 있다. 윈체스터 방식 이전의 방식에서는 읽고 쓰는 헤드가 디스크면에서 조금 떨어져 있었다. 왜냐하면 아무리 정밀하게 만들어진 디스크라도 고속으로 회전시키면 미세한 오차가 디스크 면을 상하로 진동시켜 헤드와 충돌해 버리기 때문이다. 윈체스터 방식에서는 헤드가 비행기의 날개처럼 양력(뜨는 힘)을 얻기 쉬운 단면형태로 되어 있다. 디스크를 고속으로 회전시키면 그 표면에 있는 공기도 함께 회전하기 때문에 고속의 기류가 생긴다. 이 기류 위에 비행기 날개의 단면과 같은 헤드를 놓으면 기류 속에 떠 안성맞춤인 간격을 얻을 수 있다.
윈체스터 방식에는 몇 가지 기술적인 요소가 있는데, 우선 고속의 기류를 얻을 수 있도록 디스크의 회전속도를 충분히 고속으로 하지 않으면 안 된다. 현재 PC용 하드디스크의 회전속도는 3500바퀴/분이다. 그리고 기류 속에 미세한 먼지가 들어 있으면 헤드와 충돌하며 나아가서는 헤드가 디스크 표면에 떨어지는 사고까지 일어나게 된다. 이것을 방지하기 위해 디스크와 헤드를 밀폐식 상자 속에 넣는다. 윈체스터 방식은 고속회전에는 좋지만 작동과 정지에 문제가 있다. 즉 디스크의 회전속도가 그다지 빠르지 않아 기류가 발생하지 않을 경우 헤드를 디스크 표면에 접근시킬 수가 없다는 것이다. 이 때문에 회전속도를 측정하는 기구가 있어 회전속도가 느릴 때 헤드를 다른 장소로 이동시킨다. 이 장소를 쉽핑 지역(Shipping Zone)이라고 하며, 저장동작을 쉽핑(Shipping) 또는 리트랙트(Retract)라고도 한다.
* 박스형태로
매킨토시에서는 본체에 SCSI 커넥터가 부착되어 있고 주변기기도 SCSI의 이용을 전제로 하여 설계되었다. 그러나 IBM PC에서는 ST-506 계열이 주류를 이루고 있는데, 이것은 ST-506의 신호를 발생하는 인터페이스 보드를 슬롯에 장착하고 그것에 드라이브를 연결한다. 이외에 인터페이스상에 드라이브 자체를 설치하여 본체에 내장하는 형태의 하드디스크도 많이 선보이고 있다. 한편, 아미가 컴퓨터에서는 IBM이나 매킨토시에서 저가의 하드디스크를 이용한다는 점을 고려, SCSI ST-506의 단자를 가진 보드를 판매하고 있으며 대개 매킨토시나 IBM의 드라이브를 사용할 수 있다고 명시하고 있다. 가격은 ST-506 이 싸지만 최근에는 범용성의 우수함과 고속성 등으로 인해 SCSI로 관심이 집중되고 있다. 근래 발표되고 있는 하드디스크는 점차 소형화 추세로 가고 있는데, 여기에는 컨트롤러의 커스텀화 외에 RLL이라는 기억 포맷이 크게 각광을 받고 있다. RLL은 종래의 MFM보다 1.5배 정도의 고밀도 기록이 가능하며, 드라이브 용량 역시 1.5배로 할 수 있다. 즉, 종래의 40MB 드라이브에서 60MB의 용량을 갖게 할 수 있다는 것이다.
하드디스크는 컴퓨터 사용 환경을 크게 변화시키며, 대용량 데이터 처리를 가능하게 한 중요한 장치입니다. 특히 최근에는 SCSI와 같은 인터페이스가 발전하며 더 빠르고 효율적인 데이터 전송이 가능해졌습니다. 하드디스크의 구조와 원리를 잘 이해하고 주의사항을 숙지한다면, 안정적이고 효율적인 컴퓨터 사용이 가능해질 것입니다. 앞으로도 더 발전된 하드디스크 기술이 우리의 일상에 어떤 변화를 가져올지 기대됩니다.
