HDD 구조

하드 디스크(HDD)는 비휘발성, 순차 접근이 가능한 컴퓨터의 보조 기억장치이다.

하드디스크에 존재하는 플래터를 회전시켜, 자기 패턴으로 정보를 기록한다.

아래 사진을 보면 HDD 가 어떤식으로 구성되어 있는지 알 수 있다.

HDD에는 플래터가 여러 개 있는데, 이 플래터는 각각 따로 회전하는 것이 아니라 모두 함께 같이 회전한다. 
다음 그림에서 보듯이 플래터 중심을 중점으로 하는 동심원을 트랙이라고 한다. 

그리고 여러 플래터 상의 같은 위치의 트랙(같은 트랙 넘버)을 실린더라고 한다. 

이 플래터에 자기 정보를 읽고 쓰는 것을 헤드라고 하는데 플래터 양면에 정보를 기록할 수 있기 때문에 각각의 플래터마다 두 개의 헤드가 있다. 그리고 헤드는 액츄에이터 암의 끝에 달려 있다.

 

 

(1) Power Connector

하드디스크에 전원을 공급하는 역할을 한다.

(2) Data Connector

하드디스크와 컴퓨터 사이의 데이터를 전송해주는 단자 이다.

 

(3) Platter

비 자성체인 비금속 원판 표면에 자성체인 산화 금속 막을 양면에 도장한 것이다.

해당 산화 금속의 막을 논리적으로 나눈뒤 위치를 지정하면 정보를 저장할 수 있다.

 

플래터

 

(4) Spindle

플래터가 회전할 수 있도록 모터와 직접 연결된 축이다.

플래터를 일정한 속도로 회전시키는 장치인 모터가 존재하고, HDD용 모터는 스핀들에 직접 연결이 되어 있어서

"스핀들 모터" 라고 불립니다.

 

스핀들

(5) Head

플래터 표면에 코팅된 자성체를 자화 또는 소거 하여 정보를 저장 또는 삭제를 수행하는 장치이다.

저장된 정보를 읽는 역할도 수행한다.

일반적으로 해더의 수는 플래터의 수의 2배정도 존재한다.

플래터는 양면이기 때문에 각 면에 하나의 헤드가 필요하기 때문이다.

 

따라서 4장의 플래터로 구성된 하드디스크는 6개의 헤드가 필요하다.

헤드

(6) Actuator( 헤드 구동 장치)
액츄에이터는 헤드를 움직이는 장치이다. HDD 회로 기판으로 부터 제어신호를 받으면 actuator 용 구동장치는 헤드가 부착된 arm을 지정한 위치 까지 이동 시킨다. 헤드를 움직이는 구동 장치는 linear motor를 사용하는데, 해당 모터는 수평으로 선 운동을 한다.

부착된 arm 과 그 반대편의 코일이 감긴 모터 부분은 서로 연결되어 있으며 중앙에 축이 있어서 각기 반대 방향으로 움직이게 된다.

 

액츄에이터

 

(7) PCB(회로기판)

HDD 하부에 회로 기판(PCB) 라는 것이 달려있다. PCB 에는 전원용 커넥터, 신호용 커넥처, 점퍼용 핀, BIOS, 컨트롤 칩,

버퍼 메모리, LED 등 여러 부품들이 부착되어 있다. 회로기판은 방열, 수리등의 목적으로 노출한 형태가 많아서 동작중에 실수로 금속 물체를 떨어뜨리거나 물을 쏟으면 고장이 나기 쉬운 장치이다.

 

PCB 기판

(8) Track, Sector (트랙, 섹터)

플로피 디스크와 하드디스크 기록 단위의 하나로 자기 매체에 늘어선 동심원으로 구획된 하나하나를 트랙이라 부르고

그 트랙들은 다시 섹터로 나뉘게 된다.

트랙, 섹터

 

 

(9) Cylinder(실린더)

다수개의 플래터의 트랙을 수직적으로 관통하는 3차원 적인 스택을 말한다.
하드 용량 = (헤드수) * (실린더 수) * (섹터수) * (섹터당 기록 용량) 의 공식으로 계산한다.
보통 섹터당 512KB 동심원을 동일한 각도로 나누어 데이터를 기록할 경우 내부 섹터와 외부 섹터의 실제 기록 밀도는 상당한 차이를 보인다. 즉, 안 쪽 실린더에는 길이에 비해 기록 밀도가 매우 높다

그래서 기록 밀도가 높은 곳은 데이터 안정성에 문제가 생길 수도 있다.  
이러한 이유 때문에 모든섹터가 같은 길이를 갖도록 데이터를 기록하는 방식을 사용하는 것이 일반적인 추세이다.
또한 하드디스크의 헤드 위치에 관한 정보를 읽을 수 있도록 별도의 헤드를 하나 더 사용한다.

실린더

 

 

(10) Cluster(클러스터)

섹터의 그룹이며 도스에 의해 인식되는 최소 기억단위이다. 보통은 클러스터의 2의 N 제곱개의 섹터를 가지고 있다.

작게는 16개부터 많게는 128개의 섹터를 하나의 클러스터로 사용한다.

 

클러스터

 

 

하드디스크의 작동 원리

하드디스크의 자성 물질로 덮인 플래터를 회전 시키고, 그 위에 헤드를 접근시켜 플래터 표면을 자기 배열을 변경하는 방식으로 데이터를 읽거나 쓴다.

 

플래터의 중심에는 플래터를 회전 시키기 위해서 스핀들 모터가 있고, 스핀들 모터의 회선속도(RPM)가 높을 수록 더욱 빠르게 데이터를 읽고 쓸 수가 있다. 허나 소음과 진동이 발생하는 단점이 생긴다.

 

헤드는 실제로 플래터와 접촉을 하고 있는 것이 아니고 표면에 살짝 떠있는 상태로 데이터를 읽거나 쓰는데 하드 디스크가 동작하는 도중에 외부에서 충격이 가해지거나 갑자기 전원이 차단되면 헤드가 플래터의 표면을 긁어서 고장 나기도 한다. 또한, 자성 물질로 데이터를 기록하는 플래터의 특성 때문에 하드디스크 주변에 자석이 있다면 기록된 데이터가 손상 될수도 있다.
실제로 하드디스크를 파괴하기 위해서 강력한 자성을 띄는 자석을 이용해서 하드디스크 옆을 쓸면 파괴가 가능하다.

 

PC사용이 끝난 후에 '윈도우 종료' 메뉴와 같은 파킹(헤드를 기본 위치로 옮김) 기능을 이용해서 전원을 끄는 것이 좋다.