컴퓨터 구조 (Hard Disk )

1. 컴퓨터 구조 (Hard Disk ) 발표자: 홍승현 컴퓨터 구조

2. Hard Disk • 최초의 하드디스크 • 1956년 9월 13일에 출시된 IBM 305 RAMAC • Random-Access Method of Accounting and Control • 무게는 1t에 크기는 대형 냉장고2개에 넓이 • 50개의 디스크에 약500만 글자(대략 5MB)저장 • 최초의 현대식 하드디스크 설계 • 1973년 IBM에서 3340디스크 드라이브 개발 • 영구적인 스핀들과 분리 가능한 스핀들 2개 • 설치형 30MB, 이동현 30MB • 윈체스터 드라이브(Winchester disk drive) 불림 -RAMAC -

3. Hard Disk 종류 • 윈체스터(Winchester) 하드디스크 • 플래터의 회전으로 헤드가 날면서 디스크를 자화 시킨다 • 디스크, 헤드, 모터등 관련된 모든 전기장치가 통합된 형태 • 컴퓨터 본체에 고정되어 있다. • 카트리지(Cartridge) 하드디스크 • 휴대가 간편한 하드디스크 • 플로피,ZIP와 같이 카트리지 하드를 삽입 사용이 가능해 저장용량을 무한대로 확장 가능

4. Hard Disk 구조 • A 플래터:데이터를 저장함 • B 스핀들모터:플래터를 회전시킴 • C 헤드:플래터로 데이터를 기록하거나 읽음 • D 액추에이터:암을 움직이게함 • E 전자회로케이블:암과 헤드를 보드와 전자적으로 연결함 • F 암:디스크플래터위로 움직여 헤드의 위치를 설정함 • G 기판:여러부품을 장착하는 판 • H 보호덮개:내부 요소를 먼지등 오물질에서 보호함 • I 논리보드:하드디스크 시스템과 입출력 연결회로

5. Hard Disk 플래터 • 플래터의 크기 • 데스크탑 3.5인치 사용(직경:3.74인치) • 노트북 2.5인치 사용 • 플래터의 수 • 보통 1개 ~ 5개 사용, 고급 드라이브 12개 사용 • 플래터 기판 물질 • 알류미늄 합금 플래터, 유리 플래터(세라믹과 합금) • 플래터 기판 • 산화 코팅 방식 - 자장 보유능력 뛰어나고 값이 저렴 • 박막코팅 방식 - 기록밀도 높아 헤드 이동거리 짧음

6. Hard Disk • 스핀들(Spindle) • 플래터가 회전할 수 있도록 모터와 직접 연결된 축. • 1.25인치 크기의 비 금속판을 이용하여 플래터를 고정 • 플래터 사이에 두께 1/8인치의 스페이서(spacer) 삽입 • 스태핑 모터(Stepping Motor) • 헤드를 이동 시키기 위해서 사용 • 신호가 들어올때 신호의 개수를 세어 회전각을 제어

7. Hard Disk 스핀들 모터 • 스핀들 샤프트(spindle shaft)라고 불리기도 합니다. • 플래터를 일정한 속도로 회전시키는 장치 • RPM(Rotations Per Minute)분당 회전 속도 -스핀들 속도에 따른 대기시간과활용 용도-

8. Hard Disk 헤드 • 플래터 표면에 데이터를 읽기/저장/삭제를 담당 • 헤드는 플래터의 데이터를 읽을 때 시간이 짧고 저장/삭제는 속도가 느림 • 데이터 접근시간(액세스 타임)과 탐색시간(시크타임) 접한 영향 • 헤드의 수는 플래터 x 2 • 전원이 끈기면 안전지역으로 헤드 이동함.

9. Hard Disk 액추에이터 • 헤드 구동장치(Actuator) • 선형모터(Linear Motor)사용하여 수평으로 선운동. • 헤드가 부착된 암(Arm)을 플래터의 지정 위치까지옮김 • Actuator 방식 • 개방 루프시스템 - 스태핑 모터의 회전력을 이용 • 저용량 저속의 드라이브에서 사용 • 폐쇄 루프시스템 - 보이스코일(Voice coil) 사용 • 고속의 드라이브에서 사용

10. Hard Disk 회로기판(PCB) • PCB판, 로직보드라고 함(전자기판의 일종) • 버퍼(Buffer) • 컨트롤러칩(Coltrol Chip) • 전원용 커넥터와 데이터 커넥터 • IDE의 설정점퍼(채널구분) • 방열,수리를 위해 노출 손상이 쉽음

11. Hard Disk Interface • 디바이스 레벨 인터페이스 • ST-506/412 방식 • ESDI (Enhanced Small Device Interface) 방식 • 시스템 레벨 인터페이스 • IDE (Integrated Drive Electronics) 방식(or AT-BUS) • E-IDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) 방식 • SATA (Serial AT Attachment)방식 • SCSI (Small Computer System Interface) 방식

12. Hard Disk 신기술

13. Hard Disk 과거 • 볼베어링(Ball Bearing Spindle Motor) • 볼베어링의 경우 샤프트를 쇠구슬로 지지하는 방식 • 볼베어링 적은 부분과 샤프트 마찰이 소음과 진동이 발생(Non Repeatable Run Out) • NRRO은 하드디스크의 트랙밀도를 높이는데 장애요인

14. Hard Disk 신기술 • 유체베어링모터(Fluid Dynamic Bearing Spindle Motor) • 디스크를 회전시키는 모터의 샤프트를 윤활유 가동압만으로 유지 시킴 (회전축의 원심력에 의해 밀려나는 유압을 중심으로 되돌리는 압력) • 원심력을 기반으로 하기 때문에 금속 마찰이 없다 • 유체(기름)을 사용해 고속 회전일수록 안정감이 상승하며 소음과 진동이 적음 • 서버용 15,000rpm이상 하드디스크는 유체베어링 덕분에 탄생.

15. Hard Disk 신기술 • 수직 기록 방식 (Perpendicular Magnetic Recording) • 1976년에 이와사키 일본 동북대학의 교수에 의해 제창 • 수평기록 방식에 비해 공간의 밀도를 높임 • 발열에 대한 저항성이 커지는 장점 • 발열과 소음을 크게 줄임에 따라 새로운 디자인을 가능