“완전 분해” 하드 드라이브와 SSD의 구성과 동작 원리

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디지털 디바이스 / 스토리지 / 퍼스널 컴퓨팅

2016.09.21

“완전 분해” 하드 드라이브와 SSD의 구성과 동작 원리

Thomas Ryan | PCWorld

하드 드라이브나 SSD가 사망하는 바람에 PC 전원을 켜도 부팅이 되지 않는 상황, 누구에게나 두려운 상황이다. 그러나 투덜대면서 백업용 드라이브로 교체한 다음(당연히 정기적으로 백업을 하고 있을 테니까) 망가진 드라이브를 그대로 버리기는 좀 아깝다.

찬찬히 살펴보면 스토리지 드라이브 내부에는 여러 가지 놀라운 기술이 숨겨져 있다. 요즘은 스토리지 드라이브가 고장이 나는 빈도가 과거에 비해 훨씬 더 낮아졌기 때문에 해부할 수 있는 기회도 좀처럼 없다. PCWorld는 SSD와 전통적인 하드 드라이브의 작동 원리를 살펴보고자 직접 드라이버를 들고 분해해봤다. 사용 중인 드라이브에서 딸각거리는 소리가 나기 시작했다면 지금 당장 데이터를 백업하고 새 드라이브를 알아보는 것이 좋다.

내부


먼저 전통적인 하드 드라이브다. 웨스턴 디지털 HDD 내부의 핵심 기술을 보자. 우선 전원이 켜지면 7,200RPM으로 회전하는 3개의 마그네틱 플래터가 있다. 각 플래터가 약 80GB의 저장 공간을 제공하므로 이 모델의 경우 총 240GB가 된다.

개봉


스크류 드라이버와 별 비트를 사용해서 사망한 드라이브의 윗면 덮개를 탈거했다. 왼쪽 상단 모서리에서 디스크 플래터(이미지의 중앙 부분) 위를 움직이는 마그네틱 리드 헤드의 위치를 제어하는 메커니즘을 볼 수 있다. 이 암이 움직이면서 디스크의 여러 부분에서 데이터를 읽거나 쓴다.

연결부


다른 각도에서 보면 드라이브의 기계 부속과 그 아래의 컨트롤러 칩을 연결하는 주황색 리본 케이블을 볼 수 있다. 회전 플래터는 거울처럼 매끈매끈하다!

헤드


드라이브의 데이터를 관리하는 읽기/쓰기 헤드를 더 가까이 본 모습이다. 사진에서는 헤드 중 하나만 나오지만 이 드라이브에는 3장의 플래터 각각에 별도의 헤드가 있다. 헤드는 플래터가 7,200RPM으로 회전하는 동안 플래터로부터 불과 몇 나노미터 떨어진 높이에서 이동한다.

로직 보드


물론 플래터와 헤드는 지시에 따라 움직이는 부속이다. 사진은 사망한 하드 드라이브의 로직 보드다. 사진에서 볼 수 있듯이 중국의 폭스콘(Foxconn)에서 제조했다. 중앙 근처에 컨트롤러 칩이 위치한다. 이 컨트롤러 칩이 보드 가장자리의 SATA 커넥터로 데이터를 옮긴다. 이 커넥터에 SATA 케이블을 꽂아 하드 드라이브와 마더보드를 연결한다.

두뇌


사진에 클로즈업된 하드 드라이브의 컨트롤러 칩은 마벨(Marvell)사 제품이다. 이 초소형 저전력 프로세서가 플래터와 PC의 다른 부분 사이에서 원활한 데이터 전송을 조율한다.

모든 부속


마지막으로, 하드 드라이브를 구성하는 모든 부속품을 한 자리에 모아봤다. 짧은 나사 4개, 긴 나사 6개, 작은 PCB 하나, 그리고 거대한 기계식 하드웨어 덩어리로 구성된다

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SSD


사진의 SSD는 구형 128GB OCZ 버텍스(Vertex) 4로, 불과 며칠 전에 사망했다. 큰 직사각형 칩들은 마이크론(Micron) 사의 NAND 플래시 메모리다.

핵심 컨트롤러


하드 드라이브와 마찬가지로 SSD에도 데이터를 NAND로, 다시 PC로 전송하는 컨트롤러 칩이 있다. OCZ 버텍스 4에는 구형 인디링스 에베레스트 2 칩이 탑재되어 있다. 풍부한 기능과 고속 SATA 3.0 연결 지원으로 2012년경에는 상당한 고성능 칩으로 통했다.

연결부


SATA 커넥터 모습이다. SSD는 작은 크기 덕분에 2.5인치 규격 하우징 안에 들어가지만 하우징을 벗겨내고 보면 실제로 얼마나 작은지 실감할 수 있다.

버퍼용 RAM


대부분의 SSD는 NAND와 PC 사이의 버퍼로 수백 MB의 RAM을 사용한다. 이 드라이브 역시 마찬가지로, RAM 칩은 하이닉스 제품이다.

예상 밖의 단순함


SSD에는 물리적인 구성 요소가 많지 않다. 사실 움직이는 부속은 단 하나도 없다. 회로 보드에 장착된 칩과 이를 감싸는 하우징이 전부다. 여기에 8개의 짧은 나사와 몇 년 동안의 반도체 연구 개발을 조합하면 초고속 스토리지 시스템이 나오는 것이다.  editor@itworld.co.kr

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