솔리드 스테이트 드라이브(SSD )는 운영 체제와 앱을 위한 선호되는 컴퓨터 저장 장치로 빠르게 자리잡고 있습니다. 최신 노트북, 휴대전화, 태블릿, 심지어 콘솔에서도 찾아볼 수 있습니다.
뛰어난 성능과 내구성을 갖춘 이 드라이브는 큰 주목을 받고 있습니다. 그런데 SSD란 정확히 무엇일까요?
기존 하드 디스크 드라이브(HDD)의 작동 방식
SSD가 왜 다른지 파악하려면 시계를 잠시 되돌려 기존 하드 디스크 드라이브(HDD)를 살펴봐야 합니다. HDD는 최근까지 거의 모든 컴퓨터에서 볼 수 있는 표준 드라이브 유형이었습니다.
HDD 내부에는 '플래터'라고 불리는 하나 이상의 회전 디스크가 있습니다. 각 플래터는 트랙과 섹터로 구분됩니다. 플래터는 일반적으로 알루미늄이나 유리로 만들어지며 자성 물질로 코팅됩니다.
플래터 표면에는 각각 단일 데이터 비트를 나타내는 수십억 개의 개별 영역이 포함되어 있습니다. 해당 영역은 자화되거나 탈자화될 수 있으며 1 또는 0을 나타냅니다.
회전하는 플래터가 분당 수천 회전으로 움직일 때 흔들리는 암에 부착된 작은 읽기-쓰기 헤드가 플래터 위로 머리카락만큼 떠서 드라이브에서 읽거나 드라이브에 씁니다.
하드 디스크 드라이브는 작고 정밀하며 깨지기 쉬운 움직이는 부품이 많이 포함된 믿을 수 없을 만큼 복잡한 장치입니다. 그들이 일하는 것처럼 일을 잘한다는 것은 현대의 경이로움입니다.
솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 작동 방식
SSD는 하드 디스크 드라이브보다 CPU 및 RAM과 같은 반도체 장치와 더 많은 공통점을 가지고 있습니다. SSD와 HDD는 모두 저장 장치 역할을 하지만 SSD는 매우 다른 방식으로 작동합니다.
일반적인 SSD 내부에는 컴퓨터 칩만 들어 있습니다. 데이터가 저장되는 방법과 위치를 관리하는 SSD의 컨트롤러 칩이 있지만 SSD의 대부분은 플래시 메모리 칩으로 구성됩니다.
플래시 메모리는 '비휘발성' 메모리입니다. RAM과 같은 휘발성 메모리는 전원이 꺼지면 지속되지 않습니다. 즉, 거기에 저장된 데이터가 사라집니다. 이와 대조적으로 비휘발성 메모리(SSD 또는 USB 드라이브 등)를 사용하면 전원이 꺼진 후에도 데이터가 유지됩니다. 이것이 바로 USB 썸 드라이브를 "플래시 드라이브"라고도 부르는 이유입니다!
최신 SSD(및 대부분의 USB 플래시 드라이브와 메모리 카드)는 NAND 플래시 메모리라는 유형의 플래시 메모리를 사용합니다. 마이크로칩에서 만들 수 있는 논리 게이트 유형 중 하나의 이름을 따서 명명되었습니다. NAND 메모리에는 다양한 전하 수준을 보유할 수 있는 "셀"이 있습니다. 메모리 셀의 전하 수준을 측정하면 그것이 1인지 0인지 알 수 있습니다. 셀의 내용을 변경하려면 셀 내부의 전하 수준을 변경하기만 하면 됩니다..
NAND 메모리 세계에는 기술의 다양한 변형이 있습니다. 예를 들어, "V-NAND" 또는 "수직" NAND라는 라벨이 붙은 일부 삼성 SSD를 본 적이 있을 것입니다. 여기서 메모리 셀은 수직으로 쌓여 있어 동일한 실리콘 설치 공간에서 더 많은 저장 용량을 허용합니다. 인텔의 3D NAND도 거의 같은 기술이다.
SSD 및 인터페이스 유형
SSD는 다양한 폼 팩터와 NAND 플래시 메모리 유형으로 제공됩니다. 이는 SSD의 최대 성능과 가격을 결정합니다.
플래시 메모리 유형
모든 NAND 플래시는 데이터 밀도와 성능이 동일하지 않습니다. 위에서 설명한 내용에서 SSD가 메모리 셀 내부에 데이터를 전하로 저장한다는 점을 기억하실 것입니다.
셀이 단일 비트의 데이터만 저장하는 경우 이를 SLC 또는 단일 레벨 셀 메모리라고 합니다. MLC(다중 레벨 셀) 및 TLC(삼중 레벨 셀) 메모리는 각각 셀당 2비트 및 3비트의 데이터를 저장합니다. QLC(쿼드 레벨 셀) 메모리는 셀당 4비트를 사용합니다.
단일 셀에 저장할 수 있는 데이터 비트가 많을수록 SSD 가격은 더 저렴해지며, 동일한 공간에 더 많은 데이터를 담을 수 있습니다. 이것은 좋은 아이디어처럼 들리지만 SSD 작동 방식 덕분에 멀티 비트 저장 방법을 사용할 때 드라이브가 더 빨리 죽습니다. SLC 메모리는 수명이 길고 성능이 가장 뛰어나며 내구성이 가장 뛰어난 NAND 유형입니다. 하지만 지금까지 가장 비싼 제품이기도 하며 고급 드라이브에서만 볼 수 있습니다.
이렇게 대부분의 소비자 SSD는 MLC 또는 TLC를 사용하고, 유용한 수명을 최대한 연장하기 위해 특별한 방법을 사용합니다. SSD 마모 문제는 이 글의 뒷부분에서 기술의 단점에 대해 다루겠습니다.
SSD 폼 팩터
SSD는 다양한 폼 팩터로 제공됩니다. "폼 팩터"는 단순히 장치의 물리적 모양과 장치가 준수하는 연결 표준입니다. SSD는 처음에 HDD를 대체하도록 설계되었기 때문에 소비자 데스크탑용으로 만들어진 최초의 장치는 이전에 하드 드라이브가 있던 자리에 삽입되도록 고안되었습니다.
여기서 2.5인치 SATA SSD 디자인이 등장합니다. 기존 2.5인치 노트북 하드 드라이브를 꺼내서 SSD 중 하나를 연결하기만 하면 됩니다..
이 케이스 내부의 SSD에는 그렇게 많은 공간이 필요하지 않지만 노트북과 대부분의 최신 데스크탑에는 이미 마더보드에 2.5인치 드라이브 베이와 SATA 커넥터가 있으므로 완벽하게 이해됩니다. 2.5인치 드라이브를 데스크탑의 3.5인치 베이에 배치할 수 있는 어댑터를 구입할 수도 있습니다.
불필요한 공간을 차지하는 것 외에도 이러한 2.5인치 드라이브는 SATA 3 인터페이스의 한계인 600MB/s로 제한되었습니다.
mSATA(mini-SATA) 표준은 공간 문제를 해결합니다. mSATA는 물리적으로 PCI Express Mini 카드 표준과 모양, 크기 및 커넥터가 동일했지만 두 유형의 카드는 전기적으로 호환되지 않습니다.
mSATA 표준은 이제 M.2 표준으로 대체되었습니다. M.2 SSD는 카드와 마더보드 조합에 따라 SATA 또는 PCIe일 수 있습니다.
M.2 카드는 양면 구성 요소를 사용하여 양면으로 구성할 수도 있으며 길이도 다양합니다. 컴퓨터의 마더보드가 함께 사용하려는 M.2 SSD와 호환되는지 확인하는 것이 항상 중요합니다!
NVMe SSD는 Non-Volatile Memory Express 표준을 사용합니다. 이는 컴퓨터가 그래픽 카드에 더 일반적으로 사용되는 PCIe를 사용하여 SSD 메모리에 액세스할 수 있는 방법입니다. PCIe는 SATA보다 훨씬 더 넓은 대역폭을 제공하므로 빠른 SSD 메모리가 잠재력을 최대한 발휘할 수 있습니다.
SSD의 장점
SSD가 스토리지 기술의 표준으로 빠르게 자리잡고 있는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 일부 초기 문제로 인해 한동안 주류 컴퓨터 세계에서 제외되었지만 이제는 누구에게나 추천할 수 있는 수준에 이르렀습니다. 최신 비디오 게임 콘솔 도 이제 SSD를 사용합니다. SSD를 현재의 인기로 이끈 주요 강점은 다음과 같습니다.
SSD는 빠릅니다
세계적으로 가장 빠른 기계식 하드 드라이브인 씨게이트 Mach.2 Exos 2X14는 524MB/s의 지속 전송 속도에 도달할 수 있습니다. 이는 거의 SATA 3 SSD만큼 빠르지만, 요즘 컴퓨터에서 볼 수 있는 일반적인 기계식 드라이브는 시장의 최고급 제품을 살펴보면 100MB/s에서 250MB/s 사이의 속도를 달성할 수 있습니다. .
중급형 노트북에 사용되는 것과 같은 일반적인 M.2 PCIe SSD는 2.5~3.5GB/s를 제공합니다. 최신 M.2 PCIe SSD는 8GB/s에 가까워지고 있으며 이는 놀라운 데이터 양입니다. 순차 쓰기 속도는 일반적으로 읽기 속도보다 약간 느리지만 데이터는 양방향으로 엄청난 속도로 이동합니다..
전송 속도만의 문제도 아닙니다. 기계식 하드 드라이브는 플래터를 회전시키고 드라이브 헤드를 제자리로 옮기는 데 시간이 필요합니다. 데이터 요청을 위해 플래터에서 올바른 지점을 찾는 것을 "탐색 시간"이라고 합니다. SSD의 경우 해당 지연 시간은 사실상 0입니다.
SSD는 메모리 셀 내의 모든 위치에서 데이터를 즉시 읽을 수 있으며 병렬로 수행할 수도 있습니다. 어떤 방식으로 분할하든 SSD는 최고의 기계식 하드 드라이브와는 다른 성능의 세계에 속합니다.
컴퓨터의 HDD를 SSD로 업그레이드하면 부팅 시간이 훨씬 빨라지고 시스템 응답 속도도 매우 빨라집니다. CPU가 스토리지 드라이브의 데이터를 기다릴 필요가 없기 때문입니다. 이는 오래된 Windows 시스템에 새 생명을 불어넣는 환상적인 방법입니다.
SSD는 내구성이 뛰어납니다
SSD는 움직이는 부품이 없는 CPU나 RAM과 같은 다른 솔리드 스테이트 구성 요소만큼 내구성이 뛰어납니다. 전력 급증으로 인해 해당 프로그램이 파괴되지 않는 한, 해당 프로그램은 무기한으로 또는 적어도 컴퓨터가 유용하게 사용되는 한 계속 실행되어야 합니다. 특히 플래터가 회전하는 동안 떨어지면 쉽게 파손되는 하드 드라이브와 달리 플래시 메모리는 충격 손상에 매우 강합니다.
이러한 내구성으로 인해 노트북에 적합하며 Apple MacBook Air, iMac 및 기타 Mac 컴퓨터 제품군과 같은 울트라북에 고성능 통합 SSD가 탑재된 이유도 바로 여기에 있습니다.
이 경우 '내구성'은 SSD 마모 현상을 의미하지 않으며 아래 단점 목록에서 다루고 있습니다.
SSD는 조각화를 겪지 않습니다
데이터 조각화는 HDD에서 실제 문제입니다. 이는 드라이브의 첫 번째 사용 가능한 공간에 새 데이터가 기록될 때 발생합니다. 따라서 특정 파일이나 관련 파일 세트의 데이터가 드라이브의 물리적 플래터 영역 전체에 흩어져 있을 수 있습니다.
이렇게 하면 순차 읽기 속도가 저하되고 드라이브 헤드가 파일의 모든 부분을 찾기 위해 여기저기를 돌아다니기 때문에 검색 시간이 엄청나게 늘어납니다. SSD는 특성상 조각화가 발생하지 않습니다. 파일이 조각화되지 않은 것은 아닙니다. 움직이는 부분도 없고 말할 시간도 없기 때문에 문제가 되지 않습니다..
조각 모음은 드라이브를 불필요하게 마모시킬 뿐입니다. SSD 조각화에 대해 좀 더 알고 싶다면 SSD 조각 모음을 해야 할까요?
를 읽어보세요.SSD는 조용합니다
하드 드라이브에서 소음이 발생합니다! 모터의 윙윙거리는 소리, 디스크의 윙윙거리는 소리, 앞뒤로 움직이는 드라이브 헤드의 딸깍거리는 소리 등은 수십 년 동안 컴퓨터 사용자의 배경 소음이었습니다.
반대로 SSD는 소음이 전혀 없습니다. 이것은 사소한 이점처럼 보일 수 있지만 시끄러운 컴퓨터 구성 요소는 짜증스럽습니다. 사운드 녹음에 사용되는 컴퓨터와 같은 일부 사용 사례에서는 사운드 레벨이 중요합니다. HDD 소음을 억제하기 위해 특수 장착 및 설계를 갖춘 고가의 하드 드라이브가 있었지만 SSD를 사용하면 문제가 완전히 해결되었습니다.
이제 우리는 팬도 없고 기계식 하드 드라이브도 없는 애플 M1 맥북에어 과 같은 컴퓨터를 가질 수 있는 이유입니다. 컴퓨터 전체가 솔리드 스테이트이므로 소음이 전혀 발생하지 않습니다!
SSD는 작고 전력 효율적입니다
SSD는 HDD보다 훨씬 적은 공간을 차지하며 작동하는 데 훨씬 적은 전력이 필요합니다. 이는 빠른 비휘발성 스토리지 드라이브가 필요한 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰 및 기타 전자 장치를 더 작고 얇아지게 만들 수 있다는 것을 의미합니다.
SSD는 사용하지 않을 때 거의 완전히 절전 모드로 전환될 수 있으며, HDD와 달리 거의 즉시 고성능 모드로 전환할 수 있습니다. 전체적으로 볼 때 SSD 전력 소비는 모바일 컴퓨터 및 이를 사용하는 기타 장치의 배터리 수명을 늘리는 데 특히 중요합니다. 전기 기계 장치가 작동하려면 고체 장치보다 더 많은 에너지가 필요합니다.
SSD는 설치 크기를 줄일 수 있습니다
SSD는 일부 애플리케이션, 특히 비디오 게임 의 설치 크기를 줄일 수 있습니다. 애플리케이션이 메모리로 빠르게 스트리밍되는 데이터에 의존하는 경우 개발자는 HDD 플래터의 여러 위치에 정보를 복제할 수 있습니다. 드라이브 헤드가 항상 필요한 데이터 복사본에 가깝기 때문에 검색 시간이 단축됩니다. 이는 기발한 방법이지만 저장 공간이 희생됩니다.
SSD용으로 설계된 애플리케이션은 이 작업을 전혀 수행할 필요가 없습니다. SSD는 지연 시간이 거의 없고 드라이브의 어느 위치에서든 즉시 데이터를 읽을 수 있으므로 데이터 사본이 하나만 존재해야 합니다..
플레이스테이션 5 과 같은 콘솔은 특히 압축과 결합하여 SSD가 설치 크기를 얼마나 줄일 수 있는지 이미 보여 주었으며 이는 우리에게 다음 이점을 제공합니다.
SSD는 가속될 수 있습니다
SSD가 이미 충분히 빠르다고 생각했다면 이러한 드라이브의 속도를 높여 진정한 고속 성능 수치를 얻을 수 있습니다. 모두 압축 기술 덕분입니다. 데이터는 심하게 압축된 형태로 SSD에 저장됩니다. 정보가 요청되면 실시간으로 압축이 풀려 SSD의 원시 데이터 전송 속도가 효과적으로 증폭됩니다.
유일한 문제는 압축을 풀려면 강력한 프로세서가 필요하다는 것인데 현재 SSD에는 그러한 프로세서가 포함되어 있지 않습니다. GPU는 이러한 유형의 작업을 수행하는 데 탁월하다는 것이 밝혀졌으므로 Microsoft의 다이렉트스토리지 및 엔비디아의 RTX IO 과 같은 소프트웨어 API(응용 프로그램 프로그래머 인터페이스)를 사용하면 최신 세대의 GPU가 속도를 높일 수 있습니다. 3D 그래픽뿐만 아니라 SSD 성능도 마찬가지입니다.
SSD의 단점
SSD에는 바람직한 특성이 많이 있지만 기술이 완벽하지는 않습니다. SSD 소유권의 일부 측면은 우리가 원하는 만큼 즐겁지 않습니다.
SSD는 더 비쌉니다
HDD는 가격이 많이 내려갔고 저장할 수 있는 데이터의 양이 미친 수준으로 늘어났습니다. 그 결과 1GB의 HDD 데이터 비용은 가장 저렴한 NAND 플래시보다 훨씬 저렴해졌습니다.
SSD 가격은 지난 몇 년 동안 급격히 떨어졌지만 사람들은 일반적으로 여전히 256GB~512GB 범위의 상대적으로 작은 SSD를 사용하고 있습니다. SSD는 애플리케이션과 운영 체제용으로 예약되어 있는 반면, HDD에는 SSD 속도의 이점을 누리지 못하는 미디어 파일이나 애플리케이션을 위한 대용량 저장 장치가 있습니다.
좋은 소식은 모든 반도체 기술과 마찬가지로 트랜지스터 밀도와 제조 공정이 비용 절감과 공간 확보로 이어지는 기하급수적인 추세를 보일 가능성이 높다는 것입니다. 현재로서는 대부분의 예산에 따라 SSD와 HDD 스토리지를 혼합해야 합니다.
SSD가 마모될 수 있음
SSD는 내구성이 매우 뛰어나고 HDD보다 더 많은 성능을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 작동 수명도 더 길지만 마모가 발생합니다. SSD 마모는 SSD가 메모리 셀에 쓰는 작업이 파괴적이기 때문에 발생합니다. SSD 메모리 셀에 비트가 기록될 때마다 충전을 유지하는 능력이 조금씩 상실됩니다..
시간이 지남에 따라 셀에 반복적으로 쓰기를 하면 셀이 작동하지 않게 됩니다. SLC SSD는 특정 셀을 프라이밍하기 전에 가장 많이 반복되는 쓰기를 처리할 수 있지만 MLC, TLC 및 QLC 셀은 순서대로 더 취약합니다. 초기 소비자 SSD는 놀라울 정도로 곧 단종될 수 있지만 오늘날의 드라이브에는 SSD의 쓰기 내구성을 확장하기 위한 웨어 레벨링 및 오버프로비저닝과 같은 전략이 있습니다.
SSD 마모는 복잡한 주제이므로 SSD 마모 및 손상에 대해 알아야 할 모든 것 에서 심층 토론을 살펴보세요.
SSD는 빠른 비트 부패를 일으킬 수 있습니다
모든 형태의 데이터 저장소는 결국 비트 부패에 빠지게 됩니다. 이는 저장 매체의 성능이 너무 저하되어 더 이상 읽을 수 있는 형식으로 데이터를 보관할 수 없을 때 발생합니다.
다른 미디어는 여러 가지 이유로 비트 부패를 일으키지만, 하드 드라이브는 비트 부패 문제 없이 수십 년 동안 보관할 수 있습니다. 반면에 SSD는 저장한 지 몇 년만 지나면 데이터가 손실될 가능성이 있습니다. 이는 각 메모리 셀의 전하를 유지하는 절연층의 열화로 인해 발생합니다. 금액이 누출되면 셀이 비어 있고 데이터가 포함되어 있지 않습니다!
SSD를 너무 뜨거운 환경에 보관하면 비트 부패가 더 빨리 발생하는 것 같지만, 어느 쪽이든 서랍 어딘가에 데이터를 저장하기 위한 최선의 선택은 아닐 것입니다.
SSD 데이터 복구는 불가능하기 어렵습니다
기계식 하드 드라이브에서 데이터를 복구하는 기술을 중심으로 구축된 정교한 산업이 있습니다. 지출할 돈이 충분하다면 전문가가 문자 그대로 드라이브를 조각조각 다시 구성하는 것처럼 부서진 드라이브에서도 데이터를 복구할 수 있습니다.
좀 더 일반적인 수준에서는 HDD가 Windows나 다른 운영 체제에서 물리적 데이터를 삭제할 때 물리적 데이터를 삭제하지 않기 때문에 실수로 삭제된 데이터를 복구할 수 있습니다. 대신 드라이브의 해당 영역은 덮어쓰도록 표시됩니다. 덮어쓰기가 아직 발생하지 않은 한 특수 소프트웨어를 사용하여 복구할 수 있습니다.
SSD를 사용하면 드라이브가 손상되거나 파일이 삭제된 경우 복구가 거의 불가능합니다. 전기 서지로 인해 HDD가 손상되었습니다. 가 발생하더라도 새 드라이브 전자 장치로 재구축할 수 있지만 SSD는 완전히 전기식이므로 모든 메모리가 소진될 수 있습니다..
또한 SSD에 자신이 알지 못하는 물리적 데이터 운영 체제로 많은 작업을 수행하는 정교한 컨트롤러가 있다는 것도 도움이 되지 않습니다. 예를 들어, SATA SSD에서 사용되는 TRIM 명령은 삭제 표시된 메모리 셀을 선제적으로 삭제하여 새 데이터 쓰기 프로세스 속도를 높입니다. 따라서 삭제 취소 트릭이 작동하지 않습니다!
미래는 솔리드 스테이트입니다
SSD가 완벽하지는 않지만 스토리지 드라이브 성능이 크게 향상되어 궁극적으로 스토리지 시장을 장악하는 것은 불가피해 보입니다. 시간이 지남에 따라 SLC SSD의 가격도 내려갈 것으로 예상되며, 내구성이 떨어지는 SSD 유형은 마모를 제한하는 측면에서 더욱 스마트해질 것입니다.
초창기에는 하드 드라이브 기술에도 상당한 문제가 있었지만 SSD가 여전히 안고 있는 모든 문제는 기록적인 시간 내에 해결될 것으로 예상됩니다.
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