SSD 이야기 1. 하드디스크와 SSD의 비교

SSD 이야기   요즘 화두가 되고 있는 SSD에 대해서 써봅니다. 글의 대상을 컴퓨터 하드웨어에 크게 관심이 없고 배경지식도 별로 없는 분들까지 포괄하기 위해서 가능하면 쉽게 쓰고 사족 같은 설명도 추가했습니다. 이런 부분에 대해서 잘 아시는 분들은 적절히 추려서 읽어 주시면 감사하겠습니다.   이 글은 상업적인 특별한 의도를 가지고 있지는 않습니다. 하지만 여기에 거론하고 있는 제품들과 관련되어 있지 않다고도 말씀 드리기 어렵습니다. 다만 저는 SSD 초창기부터 이에 대해 관심을 가지고 여러 가지 노력을 해왔으며 나름대로 이 분야에서 어떤 역할을 하기 위해 힘쓰고 있는 사람이라는 정도로 알아주셨으면 합니다.   SSD를 만지게 되었을 때 제가 가장 하고 싶었던 것은 SSD와 하드디스크 그리고 저장 장치 산업에 대한 제 나름대로의 견해를 담은 글을 쓰는 것이었습니다. 저의 전망에 대해 동의하든 그렇지 않든 거대한 흐름은 시작되었습니다. 이 놀라운 혁명적 사건을 여러분도 함께 할 수 있기를 바랍니다.   1. 하드디스크와 SSD의 비교   SSD는 Solid State Disk의 약자입니다. Solid State는 반도체 분야에서는 고체 상태의 반도체인 실리콘을 뜻합니다. 그러므로 SSD는 실리콘으로 만든 디스크라는 의미를 가집니다.   디스크는 원반 형 매체를 뜻하지만 그 의미가 변형되어 저장 매체로서의 하드디스크라는 의미를 내포하게 되었습니다. 여기서 하드란 기존의 자기테이프, 플로피 디스크에 비해 딱딱하다는 뜻입니다. 그러므로 하드디스크란……   길고 복잡한 이야기는 나중에 하기로 하지요. 제가 구한 SSD는 다음과 같이 생겼습니다.   1.1 SSD와 하드디스크의 외형   mtron 2.5인치 32GB sata 방식   2.5인치 일반 하드디스크와의 비교   2.5인치의 뒷면 모습   컴퓨터와 연결되는 SATA 인터페이스 부분       엠트론의 SSD를 처음 만졌을 때 약간 무거운 느낌을 받았습니다. 알루미늄과 비슷한 재질의 케이스가 꽤 단단해 보였지만 대신 약간 무게가 있었습니다. 아마 산업용으로 판매되고 있어서 충격 보호를 위해서 이렇게 만든 것 같습니다. PC용으로 양산된다면 PCB가 노출되어 있는 기존의 하드디스크처럼 가볍게 만들기 위한 노력을 하게 되겠지요.   일단 관심은 얼마나 빠른가 하는 것이니까 컴퓨터에 붙여 보았습니다.   1.2 성능 테스트 시스템   테스트를 위한 시스템입니다. 테스트를 위한 PC의 스팩입니다.   운영체계와 현재 상태: 복잡한 내용을 모르시는 분들은 그냥 “최신 제품으로 상당히 빠른 시스템”이라고 생각하시면 대충 맞습니다.       테스트 하려는 SSD는 주로 노트북에 들어가는 2.5인치이지만 외부 조건을 최고로 하기 위해서 일반 PC의 SATA2 포트에 붙였습니다. 이렇게 하면 하드디스크와 SSD를 테스트를 할 때 외부의 병목을 걱정할 필요가 없어집니다.   1.3 초고성능 제품   우선 비교를 위해 현존하는 하드디스크 중에서 가장 빠른 놈으로 테스트를 합니다. 서버용을 제외한 PC에 달 수 있는 가장 빠른 하드디스크입니다. 회전 속도 10000rpm, 버퍼 메모리 16M, 용량 150G, 랩터라는 이름을 따로 가지고 있을 정도로 대단한 물건입니다. 비슷한 용량의 다른 하드디스크에 비해 거의 5배 가량 가격도 비싸지요. 크고 무겁고 시끄러우며 비싸고 용량도 작고 열 또한 많이 나지만 빠르다는 단 하나의 이유 때문에 얼리어답터 혹은 오타쿠들의 지름 목록 최상위에 있는 놈이지요.     하드디스크 벤치마크 프로그램인 hdtune의 결과입니다. 초당 80MB이상 전송률이 나오던 하드디스크의 헤드가 디스크의 안쪽으로 올수록 낮아져서 마지막에는 60MB 아래쪽까지 떨어졌습니다. 선속도와 각속도, DVD 이전에 나왔던 LD(레이저디스크)의 CLV와 CAV 판의 화질까지…… 언제나 복잡한 문제를 야기하던 바로 그것입니다. 어쨌든 평균적으로 초당 약 73.4MB의 데이터 전송 속도가 나온다는 것만 기억하시면 됩니다.   은하수 같은 노란 점들은 무작위로 읽기를 했을 때 반응 속도를 보는 것입니다. 이것으로 결정된 것은 액세스타임(access time)이라고 합니다. 8.6ms(0.0086초, (1/1000초)*8.6) 입니다. 데이터 전송 요청을 하고 나서 8.6밀리 초가 지나야 데이터가 전송된다는 뜻입니다. 이것은 하드디스크에서 가장 중요한 값인데 나중에 자세히 알아보겠습니다.   버스트 스피드(burst speed)는 순간적으로 전송되는 최대 데이터 전송 속도입니다. 마침 데이타가 하드디스크 버퍼에 있었거나 헤드가 바로 그 섹터를 지나고 있었거나 하는 가장 이상적인 상태에서 전송된 속도입니다. 111.3MB/s는 거의 인터페이스의 최대값에 육박합니다. CPU 사용량은 크게 신경 쓰지 않아도 됩니다.   복잡한 이야기는 전문가들에게 맡기기로 하겠습니다. 꼭 필요한 결론은 다음과 같습니다.   SATA 1 인터페이스의 랩터는 평균 전송 속도 73.4MB/s 순간 최대 전송량 111.3MB/s 액세스 타임 8.6ms 이다.   1.4 고성능 제품   노트북용 고성능 하드디스크: 2.5인치 중에서 회전속도 7200rpm, 버퍼 8M 짜리 입니다. 이것도 가격이 만만치 않습니다. 같은 용량의 5400rpm 하드디스크의 거의 2배 가격입니다. 이렇게 얼리어답틱한 제품들은 조금 앞선 시간에, 아주 약간 더 나은 성능으로 우리를 유혹하며 비싼 가격을 받아 챙기지요. 외부 요인의 방해를 없애기 위해 2.5인치 -> 3.5인치 변환 젠더를 사용하여 PC에 붙였습니다. 노트북에 붙이면 노트북이 병목이 될 수 있으니까요. 7200rpm 짜리 sata 모델은 없어서 pata 용으로 테스트 했습니다.   반지름의 차이가 엄청난 선속도의 차이를 가져옵니다. 같은 각속도(단위 시간당 회전한 각도)에 비해 선속도(단위 시간당 지나간 거리)가 차이가 나는 것이지요. 같은 5400rpm일 때 2.5인치 하드디스크나 3.5인치 하드디스크나 5400분의 1초 동안 한 바퀴를 돌지만 5400분의 1초 동안 간 거리는 큰 차이가 있습니다. 이 것이 전송률을 반으로 떨어뜨린 이유입니다. 물론 회전수도 10000에서 7200으로 떨어졌기 때문에 더욱 더 큰 차이를 만들었습니다.   억세스 타임도 거의 두 배 정도 느려졌습니다. 반응 속도가 느려졌다는 뜻입니다. 최대 전송률도 뚝 떨어졌습니다. 노트북 하드디스크는 충격에 대비하기 위한 안전 장치까지 더해져서 성능이 거의 안습입니다.   노트북용 7200rpm 8m버퍼 하드디스크의 평균 전송 속도 42.1MB/s 순간 최대 전송량 74.1MB/s 액세스 타임 15.1ms 이다. 이 값은 랩터에 비해 전송 속도와 최대 전송량은 반 밖에 안되며 액세스 타임 즉 반응 속도는 2배로 느려졌다는 뜻이다.     1.5 평범한 제품   SATA 방식의 2.5인치 노트북용 하드디스크: 최근 노트북에는 SATA 인터페이스의 노트북이 딸려 나옵니다. 120GB, 5400rpm, 8M 버퍼의 고용량 하드디스크입니다. 같은 크기일 때 고용량이란 밀도가 높다는 뜻이기 때문에 전송률등이 좋아 졌을 것입니다. 133MB/s가 최대인 PATA보다 1.5Gb/s인 SATA가 더 빠르겠지요.     예상과는 달리 상당히 열악한 결과를 보여주고 있습니다. 전송 속도가 PATA 하드디스크에 미치지 못합니다. 액세스 타임도 훨씬 느립니다. 최대 전송 속도는 조금 빨라졌습니다. 아마 인터페이스 방식이 달라진 것과 밀도가 높아진 것이 이유가 될 수 도 있습니다. 어쨌든 전송 속도와 액세스 타임은 시간당 디스크 회전 속도에 많은 영향을 받는 다는 것을 알 수 있습니다.   노트북용 5400rpm 8m버퍼 하드디스크의 평균 전송 속도는 39.5MB/s 순간 최대 전송량은 83.9MB/s 액세스 타임은 17.6ms 이다. 이 값은 랩터 성능의 반에도 미치지 못하며 노트북용 7200rpm 하드디스크에도 많이 뒤지는 것이다.     1.6 SSD   마지막으로 엠트론의 하드디스크용 2.5인치 32GB 제품을 PC의 SATA 인터페이스에 붙이고 테스트 했습니다. 말이 필요 없습니다. 자 결과를 보시겠습니다.     누구나 그렇겠지만 이 표를 보고 잠시 감동에 젖게 됩니다. “세상에! 전송률 그래프가 직선이라니!” 여태까지 어떤 하드디스크 벤치마크에도 이런 그래프는 본 적이 없습니다. 정말 놀라운 일이 아닐 수 없습니다. 이런 식으로 직선이 나올 수 있는 것은 여태까지 메모리를 가상으로 하드디스크로 만들어 쓰는 램디스크 외에는 없었습니다(i-ram 포함)   다양한 SSD가 나와있지만 현재 엠트론의 전송률이 가장 높은 값을 보여줍니다. 평균 전송률 82.7MB/s는 랩터도 내주지 못하는 속도입니다. 이것은 낸드 플래시 각각의 전송 속도가 얼마나 낮은 지 아는 사람들에게는 환상적인 결과입니다. 일단 이런 속도는 정말 대단한 것이라고 인정하기로 합니다.   엠트론의 32G 2.5인치 SSD는 전송률 82.7MB/s, 순간 최대 전송률 79.5MB/s, 액세스 타임은 0.1ms 이하이다. 이 것은 랩터의 전송률의 최대값보다 항상 10%이상 높으며 액세스 타임은 랩터에 비해 100배 이상 아니 그보다 훨씬 빠르다.     1.7 액세스 타임   전송률이 직선이라는 것은 대단한 것이긴 하지만 SSD라는 제품에 대해 조금만 생각해보면 당연한 결과일 뿐임을 알 수 있습니다. SSD는 원형 구조 즉 디스크가 없기 때문에 위치에 따른 속도 변화가 있을 이유가 없기 때문입니다.   외장형 메모리와 CF 카드 속도 테스트를 한 모습니다. 같은 이유로 전송률 절대값이 떨어지기는 하지만 USB 메모리, CF 카드, SD와 MMC 그리고 메모리스틱까지 모두 비슷한 모습을 보여줍니다. 사실 이 특별해 보이는 전송률 직선 그래프는 알고 보면 별로 특별한 것이 아닙니다.   또한 랩터를 능가하는 전송률도 따지고 보면 놀라운 것도 아닙니다. 회전속도 1500rpm을 자랑하는 서버용 SCSI 하드디스크를 사용하면 그 이상의 속도를 낼 수 있습니다. 서버용 하드디스크의 비싼 가격이 부담이 된다면 값싼 하드디스크 여러 개를 붙여서 레이드를 만들면 됩니다. 100MB/s 정도의 전송률은 하드디스크 2개를 엮어서 레이드 0를 만들면 쉽게 얻을 수 있는 값입니다.   요즘엔 저가형 메인보드에도 내장형 레이드가 있습니다. 여러분의 컴퓨터에도 사진과 같은 레이드를 묶을 수 있는 SATA포트가 있을지도 모릅니다. 한 번 잘 찾아 보세요. 운 좋으면 큰 돈 들이지 않고 고성능의 하드디스크를 꾸밀 수 있습니다.     SSD를 테스트 한 후에 내린 결론은 다음과 같습니다.   SSD가 하드디스크에 비해 전송률이 빠르고 일정하기는 하지만 하드디스크에 비해 엄청난 차이는 아니다. 순간 최고 전송량은  하드디스크보다 작다.   그러나 벤치마크 결과에서 우리가 주목해야 할 것은 바로 액세스 타임이다.   현존하고 있는 벤치마크 프로그램들이 하드디스크를 대상으로 하기 때문에 1/1000초까지의 정밀도만 가지고 있어서 SSD의 액세스 타임을 부정확하게 보여주고 있습니다. 좀 더 정교한 프로그램이 있다면 분명 액세스 타임은 0.1ms 보다 훨씬 작은 값이 나올 것입니다.   쓰기 횟수에 제한이 있다고 알려져 있으며 같은 용량 하드디스크의 10배 이상의 비싼 가격임에도 불구하고 컴퓨터에 대해서 조금이라도 관심이 있는 사람들이 오늘도 SSD에 관한 새로운 정보에 목말라 하고 있는 이유는 바로 이 경이적인 액세스 타임 때문입니다.   언제나 PC의 최대 병목이었던 하드디스크, 보조 기억 장치 시장을 굳건하게 50년 이상을 지키고 있는 하드디스크의 최대 단점, 눈부시게 발전한 컴퓨터의 고성능화를 비웃으며 꿋꿋하게 우리의 발목을 잡아 온 바로 그 액세스 타임, 하드디스크를 대체하겠다고 나타난 SSD의 최대의 장점인 이 놀라운 액세스 타임을 이해해야만 다가오고 있는 컴퓨터 산업의 새로운 혁명에 대비할 수 있습니다.   김인성.