하드 디스크 드라이브 (HDD)
하드 디스크는 디스크 팩과 디스크 드라이브로 구성된다.
1. Disk Pack
실제 데이터가 저장되는 미디어
하드디스크의 Disk Pack은 중심 축 (spindle)을 기준으로 회전한다.
1) Platter
디스크 원판은 platter 라고 한다.
2) Surface
그 원판의 윗면, 아랫면을 surface로 한다.
3) Track
각 surface를 구성하는 수많은 동심원을 track이라고 한다.
4) Sector
이 track은 sector로 나뉘어진다.
이 sector는 하드디스크에서 물리적으로 데이터를 읽고 쓰는 단위이다.5) Gap
sector 사이에는 gap이 있으며, 파일 데이터가 아닌 관리데이터가 저장된다. 각 sector를 identify할 수 있는 정보들이 들어간다.
6) Cylinder
cylinder란, 같은 번호의 track을 모아놓은 것을 의미한다. 예를 들어 platter가 3개이고 surface가 6개일 때, k번 track은 6개 있을 것이다. 그 track을 모은 것이 'cylinder'이다.
2. Disk Drive
저장된 미디어를 읽고 쓰는 드라이브
1) Arm
surface마다 읽고 쓰기 위한 arm이 6개 있다.
2) Head
arm 끝에 head가 있으며, 총 6개이다. head는 같이 움직이기 때문에 (서로 다른 트랙으로 독자적으로 움직이지 않기 때문에) 모두 같은 실린더의 track들을 읽고 쓴다.
3) Positioner
arm을 지탱하는 축은 'positioner'(boom)이며, 왕복좌우 운동을 한다.
4) Spindle
spindle은 Disk Pack을 회전시키는 축이다.
3. Disk System에서의 데이터 접근
🌳 데이터 접근 시간 = seek time + rotation time + transfer time
1) Seek Time
head를 움직여서 원하는 track(cylinder)까지 이동시키는 시간
평균 Seek Time : 3-9ms 이 소요된다.
2) Rotational Delay (Latency Time)
head가 track에 간 후, 원하는 sector까지 도달하는 시간
하드디스크의 반 회전 시간이 소요된다.
평균 Rotational Delay Time : 1/2 1/RPMs 60sec 으로, 대부분 1-4ms이다.✅ RPM = 분당 회전 수
1/RPMs = 1회전에 걸리는 시간(분 단위)
1/RPMs * 60sec = 1회전에 걸리는 시간(초 단위)
3) Data Transmission Time
해당 sector에 도달한 순간부터, target sector에서 data transmission 시간이다. 이 시간은 곧 그 sector가 지나갈 때까지 걸리는 시간이다.
즉 만약 한 트랙에 sector가 400개면, Data Transmission Time은 1회전 시간에 1/400 만큼의 시간일 것이다.
평균 Data Transmission Time : 1/RPMs 1/(Avg #sectors/track) 60secs
1/(Avg #sectors/track) = sector의 개수의 역수
📌 가장 많은 시간을 소요하는 시간
Seek time > Rotational Delay > Data Transmission Time
4. 하드 디스크의 용량(Disk Capacity)
= (# bytes/sector) (avg. # sectors/track) (# tracks/surface) (# surfaces/platter) (# platters/disk)
Example)
512bytes / sector
300 sectors / track ( on average )
20000 tracks / surface
2 surfaces / platter
5 platters / disk
용량 = 512 bytes 300 20000 2 5 = 30.72GB
5. 하드 디스크의 특징
1) In-place writing
한 sector에 데이터들이 저장되어 있을 때, 다른 데이터를 덮어 쓸 수 있다. (over-write가 가능하다.) 즉, 하드 디스크는 in-place writing이 지원된다.
2) Direct Access
하드디스크는 데이터를 읽을 때 첫 번째 데이터부터 읽어야 하는 것이 아니라, 데이터의 위치만 정확히 안다면 (cylinder, surface, sector 번호) 바로 읽을 수 있다.
(magnetic tape 같은 경우 direct access가 불가능하며 sequential access만 가능하다.)
