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 하드디스크의 성능은 무엇으로 결정되나?
그렇다면 먼저 하드디스크의 성능이 좋다, 나쁘다는 것이 어떠한 것인지를 알아보기 위해서 하드디스크의 그 물리적인 작동방식을 정확하게 알아야 할 필요가 있다. 먼저 이 장에서는 하드디스크의 작동 방식과 성능을 판단하는 몇가지 기준, 이를 설명하는 데 필요한 용어에 대해 정확히 개념을 정리하고 시작한다. 그 이유는 용어에 대한 정의가 HDD제조사와 소비자 사이에 약간의 간극이 존재하기 때문으로 정확한 용어에 대해 먼저 정리를 할 필요가 있다.
하드디스크의 작동방식과 구성요소
하드디스크의 작동방식은 단순하다. 플래터 라고 불리우는 자기를 띄는 원판에 디지털단위로 데이터를 저장하고 이를 읽어들이는 원리이다. 모든 데이터는 01010100 등으로 표현되는 ASCII 코드 조합의 2진수 데이터가 저장이되며, 물리적 단위당 자기를 띄느냐 띄지 않느냐에 따라 0과 1로 데이터를 판별해내는 방식이다. 이 플래터는 스핀들모터에 의해 회전하며, 헤드가 회전하는 플래터의 자기코드를 읽거나 자기코드를 씌우는 방식으로 데이터를 읽고 쓴다.
이러한 하드디스크의 작동 방식에서, 성능 즉, 데이터를 얼마나 빨리 읽고 쓸 수 있느냐에 데해 영향을 주는 요소는 여러 가지가 존재하겠지만, 그 중 가장 중요한 것을 꼽으라면 검색시간(seek time), 지연시간(latency), 지속 데이터 전송률(sustained data transfer rate)을 들 수 있다. 보통 DIY시장에서 벤치마크 툴을 통해 사용자가 하드디스크의 성능을 측정하는데 판단하는 요소는 크게 두가지, 데이터전송율 (Transfer Rate)와 액세스타임 (Access Time) 과는 약간 다른데, 이것이 어떻게 측정되느냐를 이해한다면
그린에디션 하드디스크의 성능에 대한 판단에 도움이 될 것이라 본다.
지속 데이터 전송률(sustained data transfer rate)
지속 데이터 전송률은 하드디스크의 데이터 전송 능력을 나타내는 값으로 단위시간당 전송할 수 있는 용량을 의미하며, 이는 물리적으로 헤드가 플래터의 섹터당 자기값을 읽는 시간을 지칭한다. (이미 읽어들인 데이터를 전송하는 시간보다, 헤드가 플래터를 따라 데이터를 읽고 쓰는 시간이 훨씬 느리기 때문이다) 따라서, 플래터 하나가 저장할 수 있는 물리적 단위 (섹터, Sector)를 많이 가지고 있을수록 (플래터의 용량이 클수록), 플래터가 더욱 빠르게 회전할수록 (플래터가 빨리 회전해야 헤드가 데이터를 빠르게
읽을 수 있으므로) 전송률은 향상된다.
이와함께, 같은 RPM으로 플래터가 회전할 때 헤드 기준으로 플래터의 안쪽 트랙과 바깥쪽 트랙이 회전하는 선속도가 다르므로 벤치마크 툴의 전송률을 나타내는 그래프에서 바깥쪽 트랙에서는 높은 속도를 보이다가 플래터의 안쪽으로 갈수록 전송율이 떨어지는 모양으로 전송율 그래프가 그려지게 된다.
그래프가 왼쪽에서부터 오른쪽으로 갈수록 떨어지는 모양새.
왼쪽이 플래터 바깥쪽, 오른쪽이 플래터 안쪽이다.
데이터 전송율의 허구
벤치마크 툴에서 사용하는 (지속) 데이터 전송율은 그러나 실제 사용환경과는 약간 다른 환경에서 측정된다. 언급한 대로 '지속' 데이터 전송율이기 때문에, 이는 하드디스크 하나의 지속데이터 전송율을 측정한다는 것은, 뒤집어 이야기하면 1TB 하드디스크의 지속데이터 전송율을 측정한다고 할 때 파일 하나의 크기가 1TB 라는 기준에서 측정되기 때문이다. 그러나 실제로 이러한 환경은 존재하지 않으며, 아주 작은 크기와 큰 크기의 파일이 다양하게 존재하는 것이 하드디스크이다.
데이터전송율은 하드디스크의 플래터 회전속도 (RPM)에 가장 많은 영향을 받으며, 이에따라 RPM이 떨어지는 그린에디션 제품군은 7200RPM 제품군보다 지속데이터 전송율이 떨어진다. 그러나 데이터 전송율은, 파일의 크기가 큰 데이터를 읽거나 쓸때에 그 효용성이 존재하며, RPM만 다른 같은 하드디스크 두 개의 비교라면, 파일의 크기가 수 ~ 수십MB일 경우 거의 영향을 받지 않는다. 현재 하드디스크의 전송속도를 감안해 볼때 파일 하나당 데이터 전송시간이 10초가 넘어가지 않는 5 ~ 60MB이하의 작은파일의 경우는 실제
전송속도의 경우 오차범위 이내로 크게 차이가 없다.
검색시간(seek time)
검색시간은 플래터의 임의의 위치에 있는 데이터를 헤드가 찾아내는데 소요되는데 필요한 시간의 평균값 (average seek time)과 바로 인접한 트랙으로 이동하는 트랙간 검색시간 (track to track seek time), 플래터의 가장 안쪽에서 가장 바깥쪽까지 이동하는데 소요되는 전체 검색시간(full track seek time)의 세가지로 구분되며, 읽기/쓰기로 나뉘어 총 6가지로 구분된다. 검색시간이 낮을수록 신속한 데이터 검색이 가능해 더 좋은 성능을 내게 된다. 검색시간은 이러한 구동에 따라 RPM에 따른
영향을 받지 않는다.
지연시간(latency)
지연시간은 특정한 데이터를 찾기 위해 헤드가 해당 데이터가 저장된 트랙에 도착한 상태에서 그 데이터가 저장된 섹터가 헤드까지 도착하는데 소요되는 평균 시간을 의미한다. (플래터는 원판이고 회전한다는 특성을 잊지 말자. 만약 헤드가 해당 트랙에 이미 도착했는데 데이터 저장 섹터가 헤드를 지나 버렸다면 한바퀴 돌아 다시 헤드에 있는 지점까지 도착할 때까지 기다려야 하며, 이것이 지연시간이다) 따라서 지연시간은 플래터가 빠르게 회전할수록 줄어들게 된다.
이 지연시간은 하드디스크에 채용된 버퍼로 어느정도 극복은 가능하다 (한번 읽어들인 데이터가 이미 버퍼에 저장되어 있으면, 다시 헤드를 움직여 데이터를 읽지 않고 버퍼에서 바로 전송해 버리므로) 그러나 플래터가 회전하는 RPM에 따른 차이는 분명 존재한다.
액세스 타임(access time)
우리가 흔히 알고 있는 액세스 타임은 명령을 내리고 나서 하드디스크가 데이터를 읽어들여 전달하는 총 시간으로, 앞서 이야기한 검색시간(Seek Time)과 지연시간 (Latency)을 합한 값이다.
앞서 Seek Time이 이 총 6가지로 구분된다고 언급한 바 있는데, 당연히 액세스타임 역시 6가지로 구분된다. 그러나 액세스타임은 그 6가지를 다 쓰지 않고 크게 평균액세스타임 (Average Access Time)과 랜덤 액세스타임 (Random Access Time) 이 두가지를 많이 쓰는데, 이 두가지는 엄연히 다르다.
보통 축약하여 액세스타임 (Access Time)이라고 통칭하지만, 벤치마크 툴이나 일반적으로 소비자가 많이 사용하는 액세스타임은 랜덤 액세스타임 (랜덤 Seek Time + 레이턴시)을 지칭하며, HDD의 제조사들이 사용하는 액세스타임은 평균 액세스타임 (Average Access Time)을 지칭하거나, 평균 검색시간 (Average Seek Time)을 지칭한다. 이런 이유 때문에 하드디스크 제조사가 공표하는 액세스타임과 실제 벤치마크 툴에서 사용하는 액세스타임이 다른 이유가 이것 때문이다.
따라서 그린에디션 제품군은 Seek Time에서 7200RPM 제품군의 같은 하드디스크와 비교해 차이가 없으며, Access Time에서는 Latency가 RPM에 따른 영향을 받기 때문에 약간의 차이가 발생한다.
▲ HD Tune Pro 3.0
또한 랜덤 액세스 타임은 하드디스크에서 발생하는 소음을 줄이기위해 액세스 타임을 늘림으로써 소음을 억제하는 AAM(automatic acoustic management)을 지원하는 하드디스크에서는 추가로 AAM모드 설정 값의 영향을 받게된다. 소음을 낮추려면 액세스타임을 늘려야 하며 액세스타임을 빠르게 단출하려면 헤드가 빠르게 움직이게 되므로 소음이 상승한다. 이 AAM 값은 하드디스크의 바이오스상에서 설정되어 있으며 HD Tune Pro를 사용하면 조절할 수 있다. 지난 WD 6400AAKS가 파트별로 액세스타임이 달랐던 이유가 AAM
때문이었다는 점은 이미 잘 알려진 사실이다.
AAM을 조절하면 액세스타임이 달라진다.
이와함께 벤치마크 툴에서 평균 데이터 전송률(average transfer rate)는 앞서 언급한 지속 데이터 전송률의 평균값을 뜻하며, 평균 데이터 전송률이 연속으로 데이터가 길게 늘어트려있는 데이터 (파일의 용량이 큰 데이터) 같은 대용량 데이터 처리 속도가 향상된다.
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