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하드 디스크 7200RPM 6종 벤치마크
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승인 2000.04.10  14:35:00
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2. 부가기능 / 자사의 독특한 기술 

현재 적용된 기술들의 공통적인 특징

어떻게 하드디스크가 손상을 입는가?

만약 컴퓨터의 전원을 그냥 꺼버린다면, 모든 디스크 드라이브는 자동적으로 레코딩 헤드를 하드디스크 상의 특별한 명칭인 랜딩 존으로 움직이게 된다.  비록 레코딩 헤드가 디스크 표면상에 작업을 하지 않고 있더라도, 전원이 끊어진다면 디스크 표면에 어떤 손상을 일으킬지 모르기 때문이다.   이 손상은 충격을 받은 후 디스크 드라이브에서 레코딩 헤드를 안전한 곳으로 옮길 만한 전력이 남아 있지 않기 때문이다.   

외부에 작용하는 강력한 충격이 디스크드라이브에 가해졌을 경우, 헤드는 디스크로부터 떨어지게 되므로, 이제까지 해 왔던 작업을 잃어버리게 된다. 

디스크 드라이브는 충격에 대비한 설계가 이루져야 한다.   충격은 디스크 드라이브에게 가장 큰 고장의 원인이다.  충격에 가장 큰 타격을 입는 이유는 두가지가 있다.  우선 한가지는 많은 디스크 드라이브 벤더들이 충분한 충격에 대한 테스트를 하지 않는데 그 이유를 찾을 수가 있으며, 두번째로, 많은 사용자들이 충격이 디스크 드라이브에게 많은 손상의 이유가 된다는 사실을 모르기 때문이다. 

신기술의 적용

현재 사용하고 있는 서버와 워크스테이션에서 사용되는 시스템들은 현재의 기술에서 성능 향상을 꾀하기 힘이 들기 때문에 새로운 구조와 신기술을 필요로 하는 시점이 왔다.   이 해결책을 찾기 위해서 제안된 방법 중 한가지는 병령 처리 또는 멀티 프로세서를 이용하는 것이다. 
모든 시스템들의 성능향상을 위한 가장 중요한 문제 하나가 바로 디스크 드라이브에서 생기는 병목 현상이다.   일반적인 데스크 탑 드라이브는 한개의 프로세서가 모든 탐색, 에러정정, 캐쉬, 읽기 등의 모든 작업을 주관하게 된다.  이 작업을 동반하게 되면, 많은 프로세서의 파워를 빼앗기게 되는 원인이 되어서 전반적인 성능 저하가 일어나는 것이다.  그래서 높은 성능을 가진 시스템인 워크스테이션과 서버에서는 프로세서를 1개 더 장착하여 이런 성능 저하 현상을 최대한 억제하게 된다. 

큰 버퍼의 채용

통계적으로 볼 때 디스크 드라이브로 부터 데이터를 읽기 위해 연속적으로 액세스를 한다.  하지만 뛰어난 디스크 드라이브는 단지 필요로 한 1개의 데이터 블럭 만을 읽지 않고, 프로세서가 연속한 다음 블럭에 있는 데이터를 필요로 하는 확률이 높이 때문에  그 주변의 데이터까지 읽어와서 버퍼에 보관하게 된다.  이런 일련의 과정을 "프리패치"라고 하는 것인데 이와 같은 과정이 가장 중요한 이유는 많은 어플리케이션들이 대용량의 데이터를 요구하는 멀티미디어 또는 비디오 쪽으로 개발이 계속해 발전이 되기 때문이다.   그리고 디스크의 액세스 타임의 경우, 연속적인 데이터의 저장 및 읽기 시는 더 빠를 액세스 타임을 보이게 되는 이유가 그러하다.  
하드 디스크의 "Locality" 즉, 한번 램에 로딩을 하게 되며, 읽어온 하드 디스크 주변의 데이터를 참조하게 될 확률이 높아지기 때문에 더 빠른 속도를 보이기 된다.
여기에서 간단한 예를 들어보자,  아무 것도 없는 하드 디스크에 차례대로 응용프로그램을 인스톨하게 되면, 자연스럽게 옆의 섹터 즉 연속적인 쓰기를 행하게 된다.  그 인스톨을 한 응용프로그램을 실행시키게 되면,  첫번째 참조하게 된 섹터 즉 테이터와 비슷한 인근의 데이터를 참조를 확률이 높기 때문이다.  그래서 큰 버퍼를 사용하게 되면, 참조했던 데이터들의 주변을 Caching 하게 되고,  자연스럽게 하드디스크를 액세스할 시간이 줄어드는 것이다.
 

Maxtor

DualWave

서두에서 언급한 프로세서 점유률을 해결하기 위하여 응용한 된 것이 맥스터의 DulaWave 컨트롤러이다.  현재 DualWave에 적용된 기술은 0.25 미크론 공정으로 제작이된 컨트롤러를 이용하며, 3.3V 로 구동 된다.  이 컨트롤러는 맥스터에서 차세대 하드디스크 컨트롤러로 계속해서 사용된다고 한다.   이 컨트롤러의 제조사는 Texas Instruments 제품이며, DSP 기반의 칩으로 제작이 되었다.  이 컨트롤러는 약 50MIPS의 RISC 성능을 가지며, 최대한 Storage I/O에 해당되는 명령어에 최적화되어 있는 것이 특징이다.   이 컨트롤러는 CPU명령어의 약 90% 정도를 대신해서 처리할 수 있다고 한다.  아래 간단한 그림을 보도록 하자.

이 기술의 가장 끝 장점을 요약하자면, 2개의 프로세서를 이용하여 버퍼 관리, ECC 에러 정정을 하여, 최적의 성능을 유지하기 위하여 만들어 진 것이다. 

SDRAM 100MHz, 버퍼 2M 채용
 맥스터의 DualWave 컨트롤러는 SDRAM 100MHz 2MB의 캐쉬를 스스로 이용하여, 읽기, 쓰기 상태를 최적의 상태로 만든다.  

ShockBlock

ShockBlock의 경우는 간단한 하드웨어적인 개선으로 디자인이 되었다고 한다.  이런 일련의 실험을 통하여 드라이브의 구조를 최적화하여, 어떤 구조에서 충격을 잘 견디었는지를 알게 되면서 전체적인 디자인을 하기 시작했다고 한다. 
 
기존에 사용되던 기술을 단적인 그림을 보여주고 잇다.  충격으로 인해 디스크의 표면에 손상을 줄 수 있는 가능성이 있다.
ShockBlock 기술이 응용이 되었을 때 헤드와 표면의 상태를 보여주고 있다.  충격을 받았을때 헤드와 닿는 면을 수평이 되게 하여 충격에 덜 민감하다.

Western Digital

Data Lifeguard Tools

웨스턴 디지털에서는 사용자들이 사용하기 쉽게 여러 가지 유틸리티들을 제공하고 있다.  이 유틸리티는 하드웨어적인 측면과 소프트웨어적인 측면과 쉽게 다룰 수 있도록 한 것이다.   하드디스크의 설정과 관련한 여러가지 프로그램이 들어 있다.  예를 들자면, 디스크의 에러를 정정하고 분석할 수 있다는 것이다.   가장 핵심 기능은 시스템을 구동 후 8시간 가량이 지나면 자체적으로 하드디스크의 오류를 검출하는 기능을 포함하고 있으며, 이 기능은 하드디스크의 펌웨어에서 제어하고 있다

강력한 신뢰성을 주기 위하여, 디스크 컨트롤러 부분을 강화하였으며, SDRAM보다 성능이 우수한 SRAM를 캐쉬로 사용하고 있다.  흔히 하드디스크의 고장을 일으키게 하는 파킹 문제 역시 자동적으로 할 수 있게 설계가 되어서 사용시 사용자의 부주의로 인해 전원이 나가는 경우, 디스크 헤드를 자동적으로 안전한 곳을 옮겨 놓는 일련의 작업을 자동적으로 한다.

GMR Head  채용

똑같은 표면 즉 플레터에 많은 용량을 기록하고, 신뢰성을 향상시키기 위하여 GMR (Giant Magnetoresistive Heads)를 채용하였다.  이 헤드의 기존에 사용되어 오던 AMR 헤드에 비하여 약 3배정도의 용량을 더 기록할 수 있다는 것이다.  저비용으로 고성능 그리고 높은 용량을 실현할 수 있다는 것이다.

 

Fujitsu

GMR Head, FDB 기술 채용

앞서 웨스턴 디지털의 하드 디스크 GMR 헤드를 조금더 개선한 GMR 헤드를 채용하여,  저비용으로 고용량을 실현하고 있으며,
"silent" 드라이브 기술인 FDB 기술을 채용하여, 저소음의 하드 디스크를 실현했다.    그리고 자사의 기술인 Stiction-Fredd-Slider 기술과 CAPS(Cable Pattened Suspension)기술을 채용하여, 저진동의 디스크 드라이브를 만들었다.

Seagate

SeaShield

드라이브 뒷면에 부착되어 있는 SeaShield라는 보호 커버이며, 이 보호커버의 역할은 기판에 이물질이 들어가거나 제품 장착 시 발생할 수 있는 기판 손상을 보호하기 위함이다. 제품 뒷면에는 점퍼 설정을 위한 스티커가 부착되어 있다.

 

3. 스펙

  자사에서 공개한 자세한 스펙들은 아래와 같다.  하지만 몇 개의 하드디스크만 플래터당 용량이 차이가 있으며 기타 탐색시간에서 조금 차이가 있다.  앞으로 나올 성능 평가 부분에서 자세하게 다루게 될 것이므로 그 편차가 있음을 염두에 두는 것이 좋을 것이다. 

제조사

Fujitsu

IBM

Maxtor

제품명

-

Deskstar 34GXP

DiamondMax Plus 40

모델명

MPE3204AH

DPTA-372050

54098UB

용량

20.49GB

20.5GB

 40.9MB

스핀들 속도

7200RPM

7200RPM

 7200RPM

버퍼 크기

2MB

2MB

 2MB

플래터 수

3

3

 4

헤드 수

6

6

 8

플래터당 용량

6.8GB

6.8GB

10.2GB

Interface

UDMA-66

UDMA-66

UDMA-66

평균 탐색시간

8.5ms

9.0ms

 9.0ms

평균 지연시간

4.17ms

4.17ms

 4.17ms

최대 내부전송률

40.7MB/s

35.5MB/s

43.2MB/s

수입원

(주)한국후지쯔

(주)석영인텍

(주)조인인포텍

 

제조사

Quantum

Seagate

Western Digital

제품명

Fireball Plus LM

Baracuda ATA

Caviar 205BA

모델명

LM20A011

ST328040A

WD-205BA

용량

20.5GB

28.0GB

20.5GB

스핀들 속도

7200RPM

7200RPM

 7200RPM

버퍼 크기

2MB

512KB

 2MB

플래터 수

2

4

3

헤드 수

4

8

6

플래터당 용량

10.2GB

7.0GB

6.8GB

Interface

UDMA-66

UDMA-66

UDMA-66

평균 탐색시간

8.5ms

8.0ms

 9.0ms

평균 지연시간

4.17ms

4.16ms

 4.17ms

최대 내부전송률

-

40.3MB/s

35.5MB/s

수입원

(주)LG 상사

(주)코오롱정보통신

(주)MS Tech

  총 6개의 하드디스크 중에서 스펙상에서 가장 좋은 것이 Seagate 제품과, Maxtor 제품들이다.  하지만 바라큐다의 버퍼가 512K 인 것을 감안한다면, 그리 좋은 스펙은 아니지만, 최고 빠른 평균 탐색 시간을 갖기 때문 훌륭한 스펙이라고 말할 수 있다.

  그리고 퀀텀의 제품이 역시 사양이 좋은 편이다.  퀀텀과 맥스터 제품은 플래터당 용량이 가장 많은 10.2G를 가지고 있는데 이것은 상당히 그들이 보유하고 있는 하드디스크의 헤드부분의 기술이 상당히 강세를 보이고 있다는 것을 단편적으로 보여주는 예이다.  플래터당 단위 밀도가 높으면, 그만큼 평균 탐색시간이 짧아지며, 부수적으로 전체적인 성능은 향상이 된다고 생각하면 된다.

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