[컴퓨터 길잡이] PC대탐험 (39);디스크와 드라이브 (3)

하드디스크의 하드웨어적인 특성에 이어 이번에는 하드디스크의 작동원리 와데이터 저장방법에 대해 알아본다.

특히 플로피디스크와 비교를 통해 디스크의 전반적인 데이터 저장방법을 알아보는 것이 바람직스럽다.

플로피디스크와 하드디스크는 어떤 방식으로 데이터를 저장하는가. 원리는 일정한 판위에 자기에 민감한 자성물체를 입히고 변화하는 자기장에따라 이들 자성물체가 어떠한 반응을 보이는가를 분석해내는 방식이다. 물론분석된 자성물체의 반응은 0과 1이라는 디지털 신호로 분리된다.

디스크에서 사용되는 자성물체는 주로 진한 갈색의 산화철이며 자성물체가 장착되는 판은 폴리에스테르(플로피디스크)나 알루미늄(하드디스크)이 주요한 재질로 쓰인다.

디스크의 작동원리는 무엇인가.

데이터가 저장된 원형의 디스크를 헤드가 읽어내거나 쓰는 방식이다. 기본원리는 녹음테이프와 같지만 빠른 데이터의 접근을 위해 디스크는 독특한 형태의 하드웨어 구조를 지니고 있다.

녹음테이프는 자성물체가 입혀진 기다란 모양의 테이프가 고정된 헤드를 스치고 지나가면서 데이터가 입출력된다. 반면 디스크는 자성물체가 입혀진 원형의 디스크가 회전하는 동시에 헤드도 능동적으로 움직여 찾아가는 방식 이채택되고 있다.

디스크의 회전은 원주방향의 데이터 접근이 아주 빠르게 진행되고 있음을의미한다. 플로피디스크의 경우 분당 3백번 회전하며 (rpm:분당 회전 수) 한바퀴 도는데 5분의 1초가 소요된다. 하드디스크는 분당 3천6백~6천번 회전한다.

빠른 디스크회전과 함께 디스크의 데이터 처리속도를 향상시켜주는 또다른 요소는 기록헤드의 능동적인 움직임에서 비롯된다.

디스크에서는 자성물체로 저장된 기록내용을 읽어내는 헤드가 액세스암(지 난호 참조)에 의해 원하는 지역으로 빠르게 이동하게 된다.

녹음테이프에서 헤드가 고정된 것과 비교되는 대목이다.

자화기록헤드가 원하는 지역까지 이동하는 데 걸리는 시간은 플로피디스크 의경우 6분의 1초이며 하드디스크는 25분의 1초나 70분의 1초가 걸린다.

위에서 살펴보듯 하드디스크는 플로피디스크보다 디스크 회전속도와 기록 헤드의 움직임 속도면에서 모두 우수함을 알 수 있다.

디스크의 데이터 저장방법에 대해 좀더 상세히 알아보자.

디스크드라이브나 디스크의 외부적인 변화와 무관하게 자성물체가 입혀진 디스크 내부의 작동원리를 파악할 필요가 있기 때문이다.

디스크는 자성물체를 통해 디지털신호를 구분하고 저장해야 하기 때문에정보기록은 0과 1이라는 비트단위의 점으로 이루어진다.

하드디스크의 플래터 플로피디스크와 같은 디스크 위에는 이러한 비트점들 이엄청나게 존재한다. 디스크헤드는 이러한 점들의 위치(장소)를 이해하지못하면 데이터를 저장하고 읽어낼 수 없게 된다.

디스크는 이러한 점들을 파악하기 위해 물리적인 부품이나 기능과 달리 논리적인 영역구분을 설정해 놓고 있다.

우선 원형의 디스크를 따라 설정해 놓은 많은 동심원들이 존재하는데 이것이트랙이다. 동심원(트랙)이 많을수록 디스크의 데이터 저장용량은 커지게마련이다. 일반적으로 플로피디스크는 1장의 디스크당 40개에서 80개정도의 트랙을 가지며 하드디스크는 3백에서 1천개의 트랙를 지닌다. 트랙과 트랙사이의 거리는 약 1.5cm.

트랙과 90도방향으로 나누어지는 영역구분은 섹터이다. 섹터란 동심원을 일정한 간격으로 다시 나눈 것을 말하는데 트랙 수가 많을 수록 데이터 저장 용량이 많아진다.

단 트랙의 크기는 디스크의 종류와 관계없이 5백12바이트로 모두 같다는점을 명심하자.

PC는 1백28바이트에서 1천24바이트까지 다양한 섹터크기를 다룰 수 있지만표준이 5백12바이트로 제정되어 있기 때문이다.

섹터는 디스크가 데이터를 읽고 쓰는 단위로 사용된다. 데이터 크기는 일정하지 않지만 디스크에 저장될 때에는 몇개의 섹터로 구성된 단위로 맞추어져기록된다. 디스크의 정보위치를 나타내는 마지막 요소는 사이드이다. 사이드란 트랙 과섹터를 지닌 디스크가 몇 장이냐에 따라 그 수가 결정된다.

보통 1장의 디스크는 2개의 사이드를 지니는데 1장으로 사용되는 플로피디 스크는 2개의 사이드를 지니고 디스크를 겹쳐 사용할 수 있는 하드디스크는2개 이상의 사이드를 지닌다.

2개 이상이 사이드를 사용할 때 섹터를 위아래로 살펴보면 같은 위치에 있는섹터가 있는데 이들을 모두 합쳐 실린더(Cylinder)라고 부른다.

하드디스크의 실린더 수란 같은 라인에 있는 섹터 구분이 몇개인가를 나타낸수치이다. 이상의 세가지 요소를 모두 합치면 디스크의 저장용량이 나온다.

사이드 수에 사이드당 트랙 수를 곱하고 다시 트랙당 섹터 수를 곱하면 디스크가 보유하고 있는 전체 섹터수가 나오게 된다. 여기에 표준화된 5백12바 이트를 곱하면 디스크 전체용량이 나오게 된다.

보다 정확하게 말하면 이들 디스크중 일부는 별도의 용도로 사용되기 때문에용량과 거의 비슷한 수치가 된다. 신영복 기자