[컴퓨터 구조] HDD 하드디스크 파헤치기

🧠 하드디스크 _ 컴퓨터 속 저장창고

혹시 이런 생각 해보신 적 있으신가요?

컴퓨터는 어떻게 전원을 껐다가 켜도 데이터를 그대로 기억하고 있을까? 🤔

 

그 이유는 바로❗

하드디스크(HDD)가 비휘발성 저장장치이기 때문입니다.

 

오늘은 컴퓨터 속 수많은 저장장치 중에서도
우리의 소중한 데이터를 오래도록 보관해주는 하드디스크에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

🧩 하드디스크는 어떻게 데이터를 기억하고 있을까?

하드디스크가 데이터를 어떻게 저장하는지 이해하려면
먼저 하드디스크의 내부 구조를 알아야 합니다.

 

 

⚙️ 하드디스크 동작 순서 _ 짧고 굵게 이해하기

1️⃣ 구동 장치가 스핀들 모터를 회전시킨다
2️⃣ 회전하는 스핀들이 플래터를 고속으로 회전시킨다
3️⃣ 구동 장치가 액츄에이터 암을 움직여 헤드를 플래터의 특정 트랙 위치로 이동한다
4️⃣ 헤드가 플래터에 데이터를 읽거나 쓴다

 

간단히 정리하면

플래터가 돌고 ➡️ 헤드가 이동하고 ➡️ 자성으로 0과 1을 기록한다

 

💿 플래터 _ 데이터가 실제로 저장되는 장소

하드디스크의 핵심은 바로 플래터 라고 생각합니다.
여기가 바로 데이터가 고스란히 보관되는 저장 창고라고 볼 수 있죠.

• 플래터는 원형 금속 평판으로 되어 있고
• 표면은 마그네틱 산화철(자성 물질)로 코팅되어 있습니다
• 헤드는 자성 방향을 바꿔가며 플래터에 0과 1을 기록합니다

💡아!! 헤드가 자성으로 플래터에 0과 1을 기록하여,
전원을 꺼도 자성은 유지되기 때문에 정보가 사라지지 않는 것이구나!

 

바로 이 특성 덕분에 하드디스크는 비휘발성 저장장치로서

컴퓨터 전원을 껐다 켜도 데이터를 안전하게 보관할 수 있는 것이죠.

 

 🗝️ 헤드 _ 데이터를 쓰거나 읽는 열쇠

 

LP판을 보면 하드디스크와 비슷하다는 느낌이 들지 않나요?
LP판 위를 바늘 부분이 지나가면 음악이 나오듯,

하드디스크에서도 구동장치가 액츄에이터 암을 조절해

헤드를 플래터의 특정 트랙 위치로 이동시켜 데이터를 읽고 쓰는 구조 입니다.

 

결국 헤드는
플래터에 접근해 데이터를 읽고 쓸 수 있게 해주는 열쇠 같은 존재인 셈이죠. 🔑

 

여기서 중요한 포인트 하나❗
헤드는 플래터 표면에 직접 붙어 있는 것이 아니라,
플래터 위 아주 미세한 간격을 두고 공중에 떠 있는 상태에서 데이터를 읽고 씁니다.

https://information-factory.tistory.com/113

 

🎯 데이터는 어떻게 위치를 찾을까?

우리는 앞서 헤드가 플래터의 자성을 이용해 0과 1을 기록해 데이터를 저장한다는 사실을 알아보았습니다.

 

그런데 여기서 새로운 궁금증이 생기죠.

플래터에 데이터를 기록할 수 있는 위치가 수없이 많은데,
컴퓨터는 어떻게 원하는 데이터를 빠르고 정확하게 찾아낼 수 있을까? 🤔

 

바로 이 질문에 대한 해답이
트랙, 섹터, 실린더라는 구조 안에 숨겨져 있습니다.

 

지금부터 플래터 위 데이터의 주소 체계가 어떻게 구성되어 있는지

차근차근 살펴보겠습니다. ☺️

 

 

 

🌀  트랙 _ 플래터 위의 동심원

트랙은 플래터 위에 그려진 동심원 모양의 데이터의 길입니다.
하나의 트랙은 여러 개의 섹터가 둥글게 이어져 있는 형태라고 볼 수 있죠.

 

트랙에는 번호가 붙는데,
일반적으로 안쪽부터 0번 트랙으로 표시하는 자료도 있고,
바깥쪽을 0번 트랙으로 표기하는 자료도 있습니다.

🚫 트랙 번호의 표기는 제조사와 자료마다 달라 표준이 정해진 개념은 아니라고 합니다.

 

🍕 섹터 _ 트랙을 잘라 만든 조각

트랙이 원형 도로라면,
섹터는 그 도로를 일정한 크기로 조각낸 영역입니다.

 

하드 디스크는 이 작은 조각 단위로 데이터를 읽고 쓰기 때문에,
섹터는 실질적인 트랙을 구성하는 최소 저장 단위라고 할 수 있습니다.

 

보통 섹터의 크기는 512byte라고 합니다.

 

🥞 실린더 _ 데이터를 층층이 쌓아 올려보자

플래터는 한 장이 아니라 여러 장이 층층이 쌓여 있는 구조로 되어 있습니다.

 

실린더는 이렇게 쌓여 있는 플래터들에서
같은 위치의 트랙과 섹터를 세로로 연결한 구조를 의미합니다.

즉, 여러 플래터들의 같은 트랙 번호와 섹터 번호가 정렬된 세트를 실린더라고 할 수 있죠.

 

헤드는 트랙 번호가 아닌, 실린더 번호를 기준으로 데이터를 찾게 됩니다.

 

연속되는 데이터를 가장 효율적으로 저장하기 위해서는
같은 실린더에 연속되게 배치하는 것이 가장 빠른 방식입니다.

 

같은 실린더에 있는 데이터는 헤드의 이동 없이 읽을 수 있고,
여러 플래터에서 동시에 이어진 데이터처럼 접근할 수 있기 때문이죠.

 

결론적으로 성능을 위해서도
가능한 같은 실린더에 연속적인 데이터를 배치하는 것이 유리한 것이죠.

 

🚚 우리가 어떤 민족입니까.

🛵 우리는 속도와 효율의 민족입니다.

(데이터 배치에서도 예외는 없다...!! 😎)

 

우리는 속도와 효율의 민족!!

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📝 마무리하며

매일 컴퓨터를 쓰면서도 우리는 잘 모른 채 지나가는 것들이 많죠.

그중 하나가 바로 데이터가 저장되고 읽히는 과정입니다.

 

컴퓨터를 전공하기 전에는 단순히

데이터는 하드디스크에 저장되고, 실행할 때 메인 메모리에 적재된다.

정도로만 알고 있었지만 막상 들여다보니,

그 과정이 생각보다 훨씬 흥미롭습니다. 

 

오늘은 데이터를 하드디스크에 어떻게 기록하고, 어떻게 찾아내는지를 조금 더 깊이 들여다봤습니다.
처음에는 생소한 용어들이지만, 이해하고 나면

아, 이런 방식으로 컴퓨터가 빠르게 데이터를 찾는구나

조금은 이해하게 됩니다.

 

하드 디스크는 기술적으로 오래되었지만, 여전히 대용량 저장장치의 핵심 역할을 하고 있습니다.
그래서 공부할 가치가 충분히 있는 주제죠.

 

오늘 정리한 내용이 여러분의 이해에 작은 힌트가 되길 바라며,

오늘도 모두 해피코딩 🚀

 

읽어주셔서 감사합니다 🙇