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디스크
디스크(disk)는 원형의 얇은 판을 의미한다. 컴퓨터의 데이터를 저장하기 위해 사용한다.
목차
구조
얇고 평평한 플라스틱이나 금속 원판으로, 디지털 형식, 즉 2진 형식으로 정보를 기록할 수 있는 기억 매체다. 디스크는 원판의 재질, 기록 방법과 구조 등에 따라서 여러 가지로 분류되고 있다. 먼저 원판의 재질과 기록 방식에 따라서, 디스크 표면에 덮혀진 자성 물질을 전기적으로 자화(磁化)하여 데이터 비트를 미세한 점으로 기록하는 자기 디스크와 플라스틱 보호막이 입혀진 금속 원판의 표면에 빛을 쬐어 데이터 비트를 미소한 구멍(pit)으로 기록하는 광 디스크의 2가지로 분류된다. 자기 디스크는 원판의 재질과 구조에 따라 유연한 플라스틱 원판으로 된 플로피 디스크와 딱딱한 금속 원판(platter)으로 된 하드 디스크로 분류된다.[1]
특징
디스크는 플로피 디스크, 하드 디스크 등 겉모양이 원반 모양이거나, 원반이 내장되어 있는 저장 장치를 말하는 것이고, 디스켓은 디스크에 작은 것을 뜻하는 어미인 ‘~ette’가 붙은 것이다. 디스크의 영문 표기는 disc와 disk 두 가지가 있다. 광학 디스크일 경우 disc를 사용하고, 자기 디스크일 경우 disk를 사용한다. 따라서 콤팩트 디스크, 디브이디, 블루레이 등은 disc로 쓰고, SI 단위 규격(12cm, 8cm)을 사용한다. 플로피 디스크와 하드디스크는 disk로 쓰고, 미국 단위계 5.25, 3.5, 2.5를 사용한다.[2]
종류
롱플레이 디스크
롱플레이 디스크(Long Play Record, LP)는 장시간 음반, 33회전 마이크로그루브 바이닐 음반(33 rpm microgroove vinyl record)라고도 부르며, 아날로그 음원 저장 장치인 축음기 음반 표준의 하나다. 1948년 컬럼비아 레코드에서 개발하였으며, 얼마되지 않아 음반 산업 전체의 표준으로 자리 잡았다. 최초의 분달 33회전하는 규격 음반은 RCA 레코드에서 개발되었지만, 여러 가지 기술적 문제와 대공황으로 말미암은 재정적 문제 등으로 개발이 끝났다. 이후 컬럼비아레코드도 비슷한 문제로 인해 1932년 철수하였었다. 이후 1948년 6월 21일에 컬럼비아 레코드의 엔지니어 페터 카를 골트마르크가 새로운 규격의 음반을 출시하고, LP라 명명하였다. 음반크기와 1인치 당 그루브(레코드 음반의 홈)수가 7인치, 85줄에서 12인치 300줄로 늘어났고, 셸락에서 플라스틱 비닐로 재질도 바뀌어 무게 면에서도 개선되었다. 초기 LP 녹음은 모노폰이었지만, 1881년 스테레오폰이 증명되었고, 1931년에 앨럼 블럼린이 스테레오 폰 사운드를 특허로 등록했다.1920년대부터 입체음향 음반을 만드려는 시도가 실패했는데, 여기에는 에모리 쿡의 1952년형 양극 LP가 녹음에서 두 개의 정확한 간격의 트랙을 사용하고, 튜닝 포크 모양의 톤 암에서 두 개의 모노럴 픽업을 가지고 연주되어야 했다. 1957년 11월에 오디오 피델리티 레코드에 의해 최종적으로 출시된 최신 시스템은 수직으로부터 45도와 동일한 것과, 반대인 두 개의 변조 각도를 사용한다. 이는 왼쪽 및 오른쪽 채널의 합에 대한 전통적인 수평변조를 사용하는 것으로 생각할 수 있으며, 이는 기본적으로 단순한 모노기록과 호환되고, 두 채널의 차이에 대한 수직면 변조를 가능하게 한다. 평균 LP는 양쪽에 1,500피트의 그루브를 가지고 있다. 디스크 표면에 대한 평균 접선 바늘 속도는 시간당 약 1.6키로이다. 그것은 일정한 선형 속도를 제공하기 위해 그들의 회전 속도를 바꾸는 오디오 CD와 달리 외부 가장자리에서 가장 빠르게 이동한다. 33rpm 마이크로그루브 LP에서 재생시간을 늘릴 수 있고, 얇고 간격이 좁은 나선형 그루프는 다가올 큰 소리에 대한 희미한 사전 에코 경고로 이어졌다. 커팅 스타일러스는 필연적으로 후속 그루브 벽의 임펄스 신호 일부를 이전 그루브 벽으로 전송했다. 일부 청취자들은 녹음 내내 이 소리를 구별할 수 있었지만, 큰 소리로 이어지는 조용한 구절은 누구든지 1.8초 전에 발생하는 큰 소리의 희미한 사전 울림을 들을 수 있게 된다. 직접 금속 마스터링을 사용하면 에코 전과 후를 방지할 수 있다. 처음 도입된 LP 레코드들은 78개의 이전 모델과 마찬가지로 고정된 피치 그루브를 사용했다. 자기 테이프를 사용하여 마스터 레코드를 제작함으로써 가변 피치 그루브를 도입할 수 있었다. 기록을 마스터 디스크로 전송하는 데 사용되는 자기 테이프 재생기에는 디스크를 한 바퀴 회전하는 거리만큼 메인 헤드 앞에 보조 재생 헤드가 장착되어 있다. 이 헤드의 유일한 목적은 녹음의 진폭을 모니터링하는 것이다. 보조 및 메인 마그네틱 헤드의 소음 레벨이 모드 큰 경우 디스크 녹음 선반의 커팅 헤드가 정상 속도로 구동되었다. 그러나 두 자기 헤드의 소음 수준이 더 조용할 경우 인접한 그루브가 서로 충돌할 위험 없이 디스크 커팅 헤드를 더 낮은 속도로 구동할 수 있다. 따라서 디스크 재생 시간은 조용한 경로의 지속 시간에 따 증가했다. 레코드 제조업체들은 또한 그루브에 기록된 더 낮은 주파수의 진폭을 줄임으로써 그루브 사이의 간격을 줄이고, 재생 시간을 더 늘릴 수 있다는 것을 깨달았다. 그런 다음 재생 시 이러한 낮은 주파수가 원래 수준으로 복원되었다. 또한 고주파 진폭이 디스크를 녹음할 때 인위적으로 증가된 다음 재생 시 원래 수준으로 감소하면 디스크에 의해 발생하는 소음도 비슷한 양만큼 감소한다. 이로 인해 레코드가 재생 시 적용되도록 평준화 주파수 응답과 재생 시 적용된 응답의 역수를 결합했다. 각 디스크 제조업체는 자체 버전의 동등화 곡선을 적용했다. 저가 재생 장비는 대부분의 디스크를 합리적으로 잘 재생하는 절충 재생 평준화를 적용했다. 그러나 오디오 애호가 장비용 증폭기에는 전부는 아니더라도 대부분의 디스크 제조업체에 대한 위치가 있는 평준화 선택기가 장착되어 있었다. 평준화의 순효과는 음악이나 기타 콘텐츠의 완전한 충실도를 유지하면서 더 긴 재생시간과 더 낮은 배경 노이즈를 허용하는 것이다.[3]
플로피 디스크
플로피 디스크는 사각형의 종이나 플라스틱 케이스에 들어 있는 형태인데, 현재는 잘 사용되고 있지 않다. 컴퓨터 보조 장치의 일종으로, 5.25인치 디스크가 개발되면서, 기존의 8인치보다 작다고 하여, 플로피 디스크에 접미사 ~ette를 붙여 디스켓이라 불렀다. 껍데기 안에 자성체로 덮여 있는 회전할 수 있는 원판이 들어있다. 헤드가 표면과 떨어져있는 하드 디스크와는 달리, 플로피 디스크는 직접 헤드와 맞닿아있다. 그 결과, 데이터와 헤드가 빠르게 닳아버린다. 닳아 없어지기는 것을 줄이기 위해서, PC에서는 드라이브가 잃거나 쓰지 않을 때, 헤드를 움츠리고, 회전을 중지시킨다. 그 다음에 읽거나 쓰는 명령을 받게 되면, 멈추었던 모터가 다시 돌아 회전력을 얻기까지 약 0.5초의 지연 시간을 가지게 된다. 이러한 구조 때문에 읽기/쓰기를 요청했을 때 하드디스크보다 느리게 시작한다. 외형에 따라 8인치 플로피 디스크, 5.25인치 플로피 디스크, 3.5인치 플로피 디스크, 3인치 콤팩트 플로피 디스크로 나뉜다. 기록 밀도에 따라 1D(SSD, 단면 디스켓), 1DD(단면 배밀도 디스켓), 2D(DSD, 양면 디스켓), 2DD(DSDD, 양면 배밀도 디스켓), 2HD(DSHD, 양면 고밀도 디스켓), 2ED(DSED, 양면 확장밀도 디스켓)으로 나뉜다. 최초의 플로피 디스크는 1960년대 말 IBM에서 개발되었으며, 지름이 8인치(200mm)였다. 1971년 제품의 한 부품으로 상용화되었으며, 1972년에는 메모렉스 등의 회사에 의해 별도 판매가 시작되었다. 디스켓은 80~90년대 이동식 보조 기억 장치의 줄였다. 수십 메가바이트 용량의 드라이브와 디스켓 표준도 있었지만 거의 쓰이지 않았다. 대부분의 컴퓨터에 보급된 드라이브와 디스켓은 용량이 1.44메가바이트에 불과해서, 그 뒤에 나온 CD-R, CD-RW, USB 플래시 드라이브 등에 보조 기억 장치의 역할을 대부분 넘겨주게 된다. 인터넷 USB 매체에 밀려 지금은 거의 사용하지 않는다. 90년대 후반에 들어서면서 증가하는 각종 데이터의 용량으로 인해 플로피 디스크는 zip 드라이나 CD 롬 등에게 시장을 내어주었다. 많은 컴퓨터 유저들이 알고 있는 것과 반대로, 자성물질을 사용하는 디스켓은 물리적 용량이 정해져 잇는 것이 아닌 헤드가 얼마나 더 많은 용량을 기록할 수 있는지에 용량이 결정된다. 90년대에 많이 쓰던 1.44 MB 3.5인치 플로피 디스켓은 일본에서 개발된 FD32MB 기술로 인해 무려 332MB로 개조할 수 있었다. 120~240MB를 기록할 수 있는 슈퍼디스크 드라이브는 3.5플로피 디스켓과 크기가 동일하였으며, 이 슈퍼 디스크 드라이브에 FD23MB 기술이 적용되어 1.44MB 디스켓을 넣어도 32MB로 쓸 수 있었다. 이 기술은 마쯔시다의 LS-120, LS-240 모든 슈퍼디스크드라이브에 채용되었다. 플로피 디스크는 1바이트만 수정하려고 해도, 32MB를 처음부터 다시 기록해야했고, CD-RW가 10만원 대에 풀리기 시작하면서 가격 경쟁력이 사라져 기억속에서 자연스럽게 잊혀졌다.[4]
하드디스크
하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD), 하드 디스크, 하드 드라이브, 고정 디스크(Fixed Disk)등올 불리는 비휘발성, 순차접근이 가능한 컴퓨터의 보조 기억 장치다. 보호 케이스 안의 플래터를 회전시켜, 이것에 자기 패턴으로 정보를 기록한다. 여기서 이 플래터를 구동하는 장치가 스핀들 모터로 이루어진 것이 특징이다. 데이터는 플래터 표면의 코팅된 자성체에 기록되며, 회전하는 플래터 위에 부상하는 입출력 헤드에 의해 자기적으로 데이터를 쓰고 읽을 수 있다. 하드 디스크는 플로피 디스크와 같은 자기 기록 매체지만, 플로피 디스크와는 다르게 금속 재질의 플래터에 데이터를 기록하기 때문에 플로피디스크와 구분하기 위해서, 재질적으로 단단하다는 뜻의 하드라는 이름을 붙였다. 개인용 컴퓨터의 운영체제를 담는 용으로 많이 쓰이고 있다. 더 높은 데이터 전송 속도, 더 높은 스토리지 밀도, 더 나은 신뢰성, 훨씬 더 낮은 레이턴시와 액세스타임 등 여러 가지 우수한 특성이 있다. 하드 디스크는 자기장을 이용한 기계적 구조로 구성되어있기 때문에, 반도체 기반의 저장 매체에 비해 진동, 충격, 자성 등의 외부 환경에 취약하다. 또한 하드 디스크 외부는 소음 발생과 외부의 먼지 유입을 최소화하기 위해서 최대한 밀폐적인 구조로 설계되어있다. 내부를 헬륨으로 충전하는 등 내부가 외부와 완전히 격리된 모델도 존재하지만, 일반적인 하드디스크에는 내부의 기압을 대기압과 동등하게 해주는 작은 구멍이 뚫린 씰이 있어 외부 환경에 따라 먼지 등이 유입될 수 있기 때문에 외부 환경에 의한 수명 편차가 크다.
하드 디스크는 제어회로, 스핀들 모처, 플래터, 액추에이터, 액추에이터 암, 헤드로 구성되어 있다. 제어회로는 하드 디스크를 제어하는 회로로 총괄적인 부분을 제어한다. 또한 제어회로에 있는 버퍼 메모리는 하드 디스크에 입출력될 데이터를 임시로 저장하게 된다. 또한 S.M.A.R.T 기술이 내장된 하드 디스크는 자가 문제 진단을 할 수 있으며, 문제를 발견하면 부팅 시 사용자에게 보고한다. 단 바이오스가 S.M.A.R.T 기술을 지원하지 않거나 사용안함으로 설정된 경우에는 사용자에게 보고하지 않는다. 스핀들 모터(Spindle Motor)는 플래터의 회전을 담당한다. 브러시리스 모터를 이용하여 구동하기 때문에 모터의 제어회로가 따로 필요하게 된다. 초기에는 볼 베어링을 사용했지만 유체를 사용함으로써 볼의 마모로 인한 수명 문제가 개선된 동압 유체 베어링이 개발되면서, 동압 유체 베어링으로 대체되었다. 동압 유체 베어링이 적용되면 거의 오나전하게 원형 회전을 할 수 있어 트랙 밀도를 높일 수 있다. 플래터(Platter)는 데이터가 기록되는 부분으로, 금속재질이지만 거울과 같이 반사가 잘 될 정도로 래핑상태가 부드러우며, 데이터를 기록하기 위해 산화철 등의 자성체로 코팅되어 있다. 하나의 하드 디스크에는 한 개 또는 그 이상의 플래터가 장착되어 있다. 플래터 수가 많으면 더 큰 용량을 저장할 수 있지만, 안정성에 문제가 생길 수 있다.
액추에이터(Actuator)는 헤드가 원하는 데이터를 읽을 수 있게 제어회로의 명령에 띠라 액추에이터 암을 구동하는 역할을 한다. 구동을 위해 네오디뮴 자석이 있으며, 누설자속을 줄이기 위해 철과 같은 강자성체 재질로 된 자석 덮개가 있다. 액추에이터는 명령어 대기열 기술을 통해 구동을 최소화하여 여러 개의 파일을 효율적으로 입출력할 수 있다. 단, 명령어 대기열 기술을 사용할 때 하드디스크와 ICH 칩셋이 모두 명령어 대기열 기술을 지원해야 사용 가능하다. 초창기의 하드 디스크는 스테핑 모터로 액추에이터를 구동하여 데이터 손실을 방지하기 위해 헤드 파킹이 필요하였으나, 현재는 음성 코일 방식으로 액추에이터가 구동되어 하드 디스크의 전원 공급이 중단될 경우에는 스핀들 모터의 관성으로 헤드가 자동으로 제자리로 파킹되기 때문에 헤드 파킹은 더 이상 필요하지 않다. 액추에이터 암은 액추에이터를 통해 구동되는 것으로, 하나의 하드 디스크에는 여러 개의 암이 달려있다. 앞, 뒷면을 모두 사용하기 때문에, 각 플래터 당 두 개의 암이 달려있고, 각 암의 끝에는 입출력을 위해 헤드가 달려 있다. 헤드(Head)는 데이터를 읽고 쓰는 것으로, 스핀들 모터가 작동할 때는 헤드가 제어회로를 통해 나노미터 단위로 부상하여 기록하게 된다. 헤드가 부상되지 않은 상태에서 스핀들 모터가 작동될 경우에는 플래터에 손상을 주어 베드 섹터 등의 복구가 불가능한 문제로 번질 수 있다. 헤드의 기록방식에는 수직 기록방식과 수평 기록 방식이 있다. 수직 기록 방식은 수직으로 데이터를 기록하기 때문에 수평 기록 방식에 비해 플래터당 기록 밀도를 훨씬 높일 수 있으며, 자성의 손실이 거의 없어 데이터의 수명이 더 길다.[5] 디스크를 회전시켜 디스크에 저장되어져 있는 데이터를 읽어내고 디스크에 데이터를 기록하는 전기 기계 장치인 디스크 장치 속에 완전히 밀봉되어 분리할 수 없는 일체형 혹은 고정형 하드 디스크와 여러 개의 디스크가 한 묶음으로 되어 있어서 묶음 단위로 디스크 장치에 넣었다 뺐다 하며 사용할 수 있는 디스크 묶음으로 분류할 수 있다. 보통 하드 디스크라고 하면 일체형 또는 고정형 하드 디스크를 지칭한다. 플로피 디스크와 일체형 하드 디스크는 마이크로컴퓨터의 보조 기억 장치 혹은 외부 기억 장치로서 널리 사용되는 기억 매체이고, 디스크 묶음은 소형 컴퓨터나 메인 프레임 컴퓨터에서 주로 사용되고 있다.[1]
솔리드 스테이트 디스크
솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive, SSD) 또는 솔리드 스테이트 디스크(Solid State Disk)는 반도체를 이용하여 정보를 저장하는 장치다. 솔리드 스테이트 드라이브는 순수 전자식으로 작동하기 때문에 기계식인 하드 디스크 드라이브의 문제인 긴 탐색 시간, 반응 시간, 기계적 지연, 실패율, 소음을 크게 중려 준다. 반면 디램(DRAM)이 아닌 플래시 메모리가 적용된 솔리드 스테이트 디스크의 경우, 데이터 접근 시간이 아닌 연속적인 읽기와 쓰기에 대해 하드 디스크보다 속도가 낮은 경우가 대부분이었다. 하지만 최신 기술이 적용된 솔리드 스테이트 디스크의 경우, 대부분 하드 디스크 드라이브 이상의 읽기와 쓰기 속도를 낸다. 디램을 기반으로 한 솔리드 스테이트 디스크는 매우 빠른 데이터 접근 속도를 보인다. 주로 플래시 SSD나 전통적인 HDD의 레이턴시에 발목이 잡히는 응용 프로그램을 가속하는데 쓰인다. 디램 기반의 SSD는 보통 내부 전지나 외장 AC/DC 어댑터, 그리고 백업 스토리지에 복사되는 동안 전원을 제공한다. 전원이 돌아오면 정보는 백업 스토리지로부터 램으로 복사되며 SSD는 일반적인 기능을 수행한다. 이러한 종류의 솔리드 스테이트 디스크는 보통 일반적인 PC와 서버에 쓰이는 같은 종류의 디램 모듈로 되어 있어 더 큰 모듈로 대체하거나 교환할 수 있다. 인피니밴드 연결이나 빠른 네트워크로 된 이차 컴퓨터는 램에 기반을 둔 솔리드 스테이트 디스크로 사용되고, 플래시 드라이브에 비해 가격이 비싸기 떄문에 보통 일반 소비자가 사용하지는 않는다.
플래시 드라이브를 기반으로 하는 솔리드 스테이트 디스크는 일반 소비자용으로 많이 쓰인다. 플래시 드라이브라고도 부르며, 표준 디스크 드라이브 크기지만 PCI 익스프레스, SATA, M.2로 만든다. 비휘발성이기 때문에 플래시 솔리드 스테이트 디스크가 전원이 꺼져있는 상태에서도 기억 정보를 지속적으로 보유할 수 있게 해줘 데이터의 영속성을 보장한다. 디램 솔리드 스테이트 디스크보다 느리고, 일부 모델은 대형파일을 다룰 때 전통적인 하드 디스크 드라이브보다 속도가 더 느리지만 움직이는 부품이 없어, 보통의 기계적 디스크에서 찾을 수 있는 검색 시간과 같은 다른 시간은 무시할 수 있다. 캐시와 에너지 스토리지로 구성되어있는데, 플래시 기반 솔리드 스테이트 디스크는 적은 양의 디램을 캐시로 사용하고, 이것은 하드디스크 드라이브의 캐시와 비슷하다. 드라이브가 동작하는 동안 데이터의 웨어 레벨링과 디렉터리 블록 배치가 유지된다. 에너지 스토리지는 일부 형태의 배터리나 캐패시터이다. 데이터의 무결성을 유지할 필요가 있는데, 캐시 안의 데이터는 전원이 차단되면 드라이브에서 없어진다. 일부 모델은 전원이 유지되기까지 캐시 안의 데이터를 유지할 만큼 충분히 긴 전력을 유지하기도 한다. 솔리드 스테이트 디스크의 성능은 장치에 쓰이는 병렬 낸드 플래시 칩의 수에 따라 달라진다. 단일 낸드 칩은 좁은 비동기 입출력 인터페이스에 추가적인 높은 기본 입출력 레이턴시로 인하여 상대적으로 느리다. 만약 다중 낸드 기기들이 솔리드 스테이트 디스크 안에서 병렬로 동작할 때 부하가 장치끼리 고르게 분배된다면 대역폭은 커지고, 레이턴시가 낮아질 것이다.[6]
레이저 디스크
자기 디스크
램 디스크
광디스크
자기 디스크에 비하여 기록 밀도가 높은 대용량의 기억 매체로, 캐디 케이스에 넣거나 그대로 바로 광디스크 장치에 삽입하여 사용할 수 있도록 되어 있다. 광 디스크는 현재 콤팩트 디스크(CD), 읽기 전용 콤팩트 디스크 기억 장치(CD-ROM), 레이저 디스크, 영상 디스크 등 제조될 시에 기록된 정보를 재생하기 위한 것이 주류를 이루고 있으나, 점점 자기 디스크를 대신할 차세대 기억 매체로 주목받고 있다.[1]
디스켓
포맷 방법
디스크 조각 모음
각주
참고자료
- 〈디스크〉, 《네이버 지식백과》
- 〈디스크〉, 《나무위키》
- 〈장시간 음반〉, 《위키백과》
- 〈플로피 디스크〉, 《위키백과》
- 〈하드 디스크 드라이브〉, 《위키백과》
- 〈솔리드 스테이트 드라이브〉, 《위키백과》
같이 보기
