HDD

전자부품
1. 저장장치
  1. HDD - 이 페이지
  2. 디스크 콘트롤러 카드
  3. 휴대용 외장 HDD
2. 참조
  1. RAID
  2. NAS
3. 참조
4. 회로 부품
  1. HDD PCB 어셈블리
  2. HDD PCBA
5. 기구 부품
  1. HDD 베이스판
  2. HDD 상단 커버
    1. HDD 점탄성 댐퍼
    2. HDD 커버 가스켓
  3. 스핀들 BLDC모터
    1. HDD모터
    2. HDD용 유체동압 베어링
    3. 플래터
    4. 플래터 클램프에 HDD 회전체 밸런싱
  4. 헤드 어셈블리
  5. 먼지 유입 방지
  6. 진동 억제
    1. 플래터 클램프에 HDD 회전체 밸런싱
    2. HDD 진동방지마운트
    3. HDD 점탄성 댐퍼
    4. HDD 디스크 댐퍼
    5. HDD PCB 댐퍼
  7. 밀봉
  8. 액세서리
    1. HDD 베이, HDD 케이지
    2. HDD 레일, HDD 트레이, HDD 나사
참조 외부링크
1. Seagate Date Code https://bugaco.com/calculators/seagate_date_code.php
2. Track pitch and bit density
대표 사진
1. 2009.05 제조된 160GB P-ATA 삼성 2.5인치HDD ST160LM005
대표 동영상
1. 삼성 3.5인치HDD, 1993.?? 제조된 252MB SHD-3122A
  1. 전원을 켜고, 끄면
  2. bas sector가 바깥쪽 트랙에서 발견될 때, random access 로 움직일 때
기본 정보
1. 제조회사
  1. 위키페디아,
    1. 현재 (외장 HDD포함하는) 제조업체 리스트 https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_hard_disk_manufacturers
    2. 사라진 HDD 제조업체 https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_defunct_hard_disk_manufacturers
  2. 현재 제조업체, 2020년 1Q 시장점유율
    1. Seagate Technology : 42%
    2. Western Digital 웨스턴디지털 : 37%
    3. Toshiba 도시바 : 21%
2. HDD와 SSD
  1. 2019년 HDD 출하량 890엑사바이트, SSD는 153엑사바이트로 HDD의 16%이다. SSD는 HDD보다 기가바이트당 가격비율은 8배 높다.
    1. HDD는 SSD에 비해 10배 느리다. 그러나 데이터센터처럼 RAID 10 기능과 24~60개 HDD로 구성된 시스템을 사용하면 속도는 어느 정도 극복할 수 있다.
    2. SSD가 HDD를 대체하려면 생산량을 6배 늘려야한다. 이 6배의 생산량을 위한 신규팹은 수천억달러가 소모된다.
    3. 계속 폭증하는 데이터 저장용량을 SSD로 충족하기에는 팹 설비가 한참 부족하다.
    4. HDD는 SSD보다 전력소모가 많다.
    5. HDD MTTF는 250만시간이다. 쓰기 가능한 데이터량에 엄격한 제한이 없다. 그러나 SSD는 쓰기 제한 수명이 있다.
3. 포맷
  1. 섹터당 512바이트 또는 4096바이트
    1. 512바이트 섹터의 저장 효율은 88.7%, 4096바이트 섹터는 97.3%이다.
    2. Advanced Format(AF)
      1. 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Format
  2. logical block addressing(LBA), 논리 블록 주소지정
용어
1. LBA; Logical Block Addressing
2. IDE; Integrated Drive Electronics
  1. 이름 유래
    1. ATA(AT Attachment)가 원래 이름이다. 1984년 IBM AT 컴퓨터용으로 개발되었기 때문에 붙은 이름이다.
    2. 이후 1986년 Compaq이 ATA 표준을 기반으로 IDE 드라이브를 도입했다. 그러므로 IDE/ATA는 같은 의미로 사용된다.
    3. 2003년 SATA 등장 이후 원래 ATA를 PATA라고 부른다.
  2. 표준
    1. ATA-1 (IDE)
    2. ATA-2 (EIDE)
    3. ATA-3
    4. ATA-4 이 때부터 ATAPI(ATA Packet Interface)가 지원되었다.
    5. ATA-5
3. 137GB: ATA 규격에 의한 HDD용량 최대값이다. Cylinder:65536 Head:16 Sector:255 섹터용량 512B
  1. LBA가 28비트이기 때문에 발생된다.
  2. 이 이상 용량의 갖는 HDD를 연결하면, 137GB이상의 용량은 인식이 안되었다. (더 많은 용량이 인식이 안되지, 사용할 수는 있다.?)
  3. 2002년 ATA/ATAPI-6 표준이 등장하여 48비트 LBA를 사용하면서 이 문제가 해결되었다.
4. MBR, GPT
  1. MBR: Windows XP 이전
    1. 파티션 4개, 부팅은 legacy BIOS에 의해
    2. Windows 7 이하에서 사용
    3. HDD 성능은 GPT와 차이 없음. SSD에서는 차이가 있을 수 있다.
  2. GPT: Windows Vista부터. 2TB 이상
    1. 파티션 128개, 부팅은 UEFI에 의해
    2. Windows 10 이상에서 사용
    3. SSD에서 더 빠르게 동작한다.
5. 동적 디스크, 기본 디스크
  1. 기본 디스크, basic disk
    1. Windows 운영체제에서 가장 많이 사용하는 저장소
  2. 동적 디스크, dynamic disk
    1. 파티션이나 논리 드라이브를 사용하지 않는다.
      1. 단순 볼륨
      2. 스팬된 볼륨
      3. 스트라이프 볼륨
      4. 미러볼륨
6. IDE 인터페이스에서 점퍼세팅
  1. 마더보드에는 두 개의 IDE 인터페이스가 있다.
    1. primary, secondary라고 부른다.
    2. IDE 인터페이스에는 두 개의 장치(device)를 연결할 수 있다.
      1. 하나의 인터페이스(케이블)에 두 개의 장치를 사용하기 위해서는 구분해야 한다.
      2. 두 장치를 master, slave 라고 부른다.
      3. 두 장치를 구분하기 위해 물리적으로 핀 또는 케이블을 통해 조작한다.
    3. 그러면 총 4개의 장치를 연결할 수 있다.
  2. 3.5인치 HDD에서. 8개 핀인 경우
    1. Master or single drive
    2. Slave
    3. Master with a non-ATA-compatible slave (ATA 비호환 슬레이브가 있는 마스터인 경우?)
    4. Cable select : 케이블 28번핀(CSEL)에 의해서 master와 slave를 결정한다.
      1. CSEL이 0(ground)이면 Device0(master)가 된다.
      2. CSEL이 1(open)이면 Device1(slave)가 된다.
    5. Limit drive capacity to 32 Gbytes : 구형컴퓨터에 있는 어떤 BIOS는 32GB 이상 용량의 드라이브를 장착하면 부팅이 안되는 경우가 있다. 이 때 적용한다.
7. IDE 케이블 길이
  1. 36인치(약 91cm)까지이다.
    1. 2001년 출시 Power Mac G4 데스트탑에서
      - 40핀 커넥터에 80선 리본전선을 사용. IDE 케이블 최대 길이인 36인치(91cm)를 사용하고 있다.
8. 전원 켜짐 시간 Power-on hours(POH)
  1. 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Power-on_hours
    1. 해당 장치에 전원이 공급되는 시간. HDD 및 SSD에서 오류를 예측하기 위해 관리한다.
    2. HDD에서는 총 예상수명은 5년 또는 45,000 시간 연속사용이다.
  2. 확인방법
    1. 씨게이트 3.5인치HDD , 2013.05 제조된 1TB ST1000DM003-1CH162
      1. 데이터시트 - 2p
        
        Load/Unload Cycles: 300,000회
        Power-On Hours: 2400
      2. 결과
        
        5,298회 전원 on, 12,834 시간 전원 on
    2. 씨게이트 NAS용 4TB ST4000VN000 모델의 POH: 8760 시간
하드웨어 관련 용어
1. 크게 두 가지 요소로 구성된다.
  1. PCBA(PCB assembly)
    1. HDD 콘트롤러 IC
    2. 서보모터 IC
    3. DRAM
    4. 충격센서, 낙하센서, 가속도센서
  2. HDA(head disk assembly)
  3. 위 두 사이에 붙이는 HDD PCB 댐퍼
2. HDA(head disk assembly)에서
  1. 베이스(base) = 베이스 판(base plate) = 베이스 캐스팅(base casting)
    1. 내부 공간으로 관통하는 나사 구멍으로 HDD 먼지 유입방지용 스티커
  2. HDD 상단 커버
  3. HDD모터
    1. HDD용 유체동압 베어링
    2. 스핀들 허브
    3. 플래터
    4. 스페이서 링
      1. 플래터 사이에 끼운다.
    5. 플래터 클램프(platter clamp)
      1. HDD 회전체 밸런싱
  4. 헤드 어셈블리 - 두 구성으로 이루어져 있다.
    1. HSA(head stack assembly,헤드 스택 어셈블리)
      1. 액추에이터 암(actuator arm)
        
        알루미늄 가공품
      2. 피봇 베어링 어셈블리
      3. VCM; 보이스 코일 모터
        
        위면 자석
        보이스 코일
        아랫면 자석
        액추에이터 암 래치
    2. HGA; head gimbal assembly(헤드 짐벌 어셈블리), 플래터 회전에 의한 공기층 위로 뜨는 부분이다. 부양높이는 약 70nm이다.
      1. 액추에이터 암(actuator arm)과 로드암 사이에 베이스 플레이트(base plate)
      2. (얇은 스테인리스 스틸 판으로 만든) 로드암(load arm)
      3. 슬라이더라고 부르는 HDD 자기헤드
        
        표면은 평평하지 않게 설계하여 플래터가 회전하면 특정한 높이(5-10nm)로 비행할 수 있도록 한다.
        슬라이더 아래는 공기 베어링 표면(Air Bearing Surface)을 형성한다.
        이 비행 높이 때문에 먼지가 없어야 한다.
        정전기 주의
    3. HDD 프리앰프
  5. HDD 순환 에어필터
    1. 슬라이더의 움직임으로 플래터에서 긁혀 나오는 자성 물질을 수집한다.
  6. HDD 브리더 필터
    1. 고도가 높을 경우(주변 기압이 낮아질 경우) 고장날 수 있다.
    2. 기압을 조정하기 위해 공기가 통하는 필터이다. 이물질 0.3um 이상은 필터링한다.
  7. HDD 디스크 댐퍼
  8. HDA와 PCBA 사이 접점
    1. HSA(head stack assembly,헤드 스택 어셈블리)와 연결
      1. 지속적인 접촉 방법
      2. 먼지 유입 방지 방법
    2. HDD모터와 연결
  9. 파킹존에 사용되는 플라스틱 사출물로 만든 램프(ramp)
하드웨어 기술자료
1. 회사
  1. Adaptec - 4p
2. 서비스매뉴얼
  1. - 38p
    1. 사용 주요 IC 3가지
      1. Read/Write channel IC : Marvell 88C6590
      2. Spindle motor & actuator driver : TLS2502
      3. Buffer DRAM(64Mbit) : K4S641632H-UC60
3. 크기 비교
  - 3.5 2.5 1.8인치
  - 3.5 2.5 1.8인치
  - 3.5 1.8인치
공통
1. 기업용 HDD와 일반 HDD 차이, Enterprise-class versus Desktop-class Hard Drives
  1. 인텔 - 17p
2. 용량에 따라 채택하는 기술
  1. 2023년 기준
    1. 1T~10TB: 수직자기기록(PMR)
    2. 12TB~16TB: 헬륨충전
    3. 18TB~22TB: 헬륨충전, ~10장플래터, FC-MAMR(Flux-Controlled Microwave-Assisted Magnetic Recording;마이크로웨이브 보조 자기 기록)는 플래터 한 장에 2TB 기록한다.
    4. 26TB: SMR(shingled manetic recording;기와식 자기 기록)을 적용하면 15% 용량이 증가한다.
3. HDD 동작온도
Fast SCSI-2, 50-pin connector
1. SCSI 병렬 인터페이스 https://en.wikipedia.org/wiki/Parallel_SCSI
  1. 50핀, 68핀, 80핀(SCA) 등이 있다.
  2. 50핀
    1. SCSI-1, Fast-SCSI, Ultra-SCSI, Ultra2-SCSI
  3. 68핀
    1. Fast Wide SCSI, Ultra Wide SCSI
  4. 68핀, 80핀
    1. Ultra2 Wide SCSI, Ultra3 SCSI, Ultra-320 SCSI, Ultra-640 SCSI
2. 씨게이트 3.5인치HDD에서 발견
변환기 -> 디스크 콘트롤러 카드
참고:
1. IDE SSD
  1. Thecus N8200 NAS 메인보드에서 리눅스 운영체제를 담고 있다.
    1. Afaya 512MB IDE DOM(disk on module), 리눅스 OS를 담고 있다. http://www.afaya.com.tw/