하드디스크 작동 원리 과정 구조 에 대한 간략한 설명 정리

안녕하세요.

오늘은 HDD(Hard Disk Drive) 하드디스크라고 불리는 보조 저장 장치의 작동 원리에 대해 알아봅니다.

하드디스크가 작동하는 원리?

(1) 데이터의 읽기(Load), 쓰기(Write)

하드디스크는 명령을 받으면 읽기 또는 쓰기 헤드(Head)를 actuator의 동작으로 플래터(platter) 위로

이동시킨다.

이때 플래터는 스핀들(Spindle) 축을 중심으로 고속 회전한다. 플래터가 회전하는 동안 헤드는 앞뒤로 움직이며

위치를 찾아 이동한다. 헤드는 헤드암에 연결되어 있으며 이 헤드암이 원하는 데이터가 있는 트랙으로

찾기(Seek)를 수행하여 데이터를 읽고 쓰는 것.

읽거나 쓰는 순간 플래터는 디스크(Disk)의 자기장을 감지하여 전기 신호인 0과 1을 인식 하게 되는 것.

데이터를 디스크에 쓰는 방법은 데이터를 어셈블리(assembly) 언어인 0과 1로 변환하여 플래터에

기록한다. 물론 모든 데이터를 단순하게 0과 1로 변환하는 건 아니고 중가넹 데이터를 효율적으로

압축하여 읽어들인 다음 Host에 전달한다.

헤드는 플래터 표면에 배열된 자기입자의 자기 극성을 판독하여 데이터를 읽어 들이고

데이터를 기록라는 명령이 내리지는 즉시 자기장을 이용해서 플래터 표면의 자성입자에 다시 배열함으로 써

데이터를 기록하게 되는 것이다.

이때 기록하는 방법은 N극 또는 S극의 자기장을 자성입자의 배열로 바꿈으로 기록하는 것이다.

이를 읽어 들이면서 N극과 S극의 자료는 0과 1의 디지털 신호로 바뀌어 Host에 전송되는 것이다.

디스크에 기록되고 지워지는 모든 파일에 관한 정보는 FAT(File Allocation Table) 이라는

파일 할당 테이블의 파일 목록 정리 공간에 차곡차곡 잘 정리된 채로 기록 되는 것이다.

이 FAT는 하드디스크의 맨 앞부분에 위치하여 구분이 되도록 설계 하였다.

부팅용 하드디스크는 해당되지 않지만 저장공간의 용도로 사용되는 하드 디스크의 경우

장시간 사용하지 않을 경우 하드디스크 내부에서 Stanby Mode로 들어가서 스핀들을 멈추게 하는 기능이 있다.

(2) 하드디스크가 동작하는 과정?

1. 마더보드에 5V 또는 V12의 전원이 공급된다.

2. POR(Power On Reset) : 공급되는 전원이 규정보다 높거나 낮을 때 또는 불안정한 경우

동작을 차단하고 정상일 경우 CPU 또는 MPU(Micro Processing Unit), 스핀들 회로 등에 전원을 공급한다.

3.하드 디스크 자체 진단 : 파워를 포함한 안정 상태를 확인한다. 이상이 없을 경우에만 전체를 리셋 한다.

4. 스핀들 모터에 시작 명령을 내린다.

5.스핀들 모터가 회전을 시작하고 회전수가 약1천 정도 되면 헤드가 플래터 위로 이동하여 수초 이내에

정상 속도에 도달한다. 헤드는 정상적으로 플래터 위의 위치를 유지하게 된다.

6.정상 속도를 확인한 스핀들 모터 조종 회로에서 하드디스크 조종 회로 쪽으로

스핀들이 준비되었다는 신호를 보낸다.

7.헤드가 내려오는 지점에서 하드디스크의 바깥쪽으로 움직이며 Position calibration 및

필요한 데이터를 가져온다.

8.헤드를 0번 트랙으로 옮기고 0번 트랙에 위치한 것을 조종 회로에 알린다.

9.헤드가 데이터 검색을 완료하고 움직이지 않고 있음을 조종 회로에 알린다.

10. 모든 것이 완료되어 정보를 주고받을 수 있는 '준비완료' 상태가 된다.

11. 마더보드와 통신을 시작하여 부트영역에 있는 내용을 메모리로 보내 PC를 시작하게 되는 것이다.

아이고 숨찬다.

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