참고 사이트 :
- [나무위키] Advanced Technology Attachment
- [버블] SSD란 무엇일까, 좋은 SSD 고르는 법
- [remosoftware.com] SSD와 일반 하드 드라이브의 차이점
- [kogoza의 기술 및 이야기] SSD 종류 와 차이점SATA,NVMe,mSATA,M.2,PCIE,SATA Express
- [Gigglehd.com] 질문/M.2 SSD를 꽂으면 SATA포트 일부가 죽는군요... ㅡㅡ;;
* 목차 *
1. 정의 및 역할
2. 성능
▷ SSD vs 하드디스크
3. 종류
4. 호환성
1. 정의 및 역할
SSD(Solid-State Drive) 또는 Solid State Disk는 직역하면 고형 상태 보조기억장치로 반도체를 이용하여 정보를 저장하는 장치이다. SSD는 자체 물리적 회전으로 데이터를 저장 및 읽는 형식이 아닌 반도체를 통해 데이터를 저장 및 읽는 형식이다. 따라서, 하드 디스크 드라이브(HDD)의 문제인 긴 탐색 시간, 반응 시간, 기계적 지연, 실패율, 소음을 크게 줄여 준다.
2. 성능
SSD는 아래와 같이 크게 컨트롤러와 플래시 메모리의 두 부분으로 구성된다.
- 용량
용어 그대로 저장 용량을 의미한다. 클수록 좋다.
- 인터페이스
크게 케이블 사용하여 연결하는 형식인 Serial ATA 방식과 직접 메인보드에 부착하는 M.2 형식이 존재한다.
Serial ATA 방식은 2.5인치 SATA SSD로 현재 시장의 주류를 차지하는 인터페이스 중 하나이며 이쪽은 가격 대비 용량에 집중한 편이다. M.2 방식은 메인보드에 직접 부착하는 형식으로 SATA보다 높은 대역폭을 지원하여 속도가 더 빠르다. 메인보드에 부착하므로 컴퓨터 내부 정리에 큰 도움을 준다.
- 플래시 메모리 유형
메모리 유형에는 SLC(Single Level Cell), MLC(Multi Level Cell), TLC(Triple Level Cell), QLC(Quad Level Cell), PLC(Penta Level Cells) 등이 있다. SLC는 셀당 1비트를 저장하는 방식, MLC는 셀당 2비트를 저장하는 방식, TLC는 셀당 3비트를 저장하는 방식을 의미한다.
TLC는 셀당 3비트를 저장하므로 MLC에 비해 저장 밀도가 높아 가격이 싸지만 1개의 셀에 많은 비트를 저장해야 하기 때문에 전체적인 작업 처리 속도가 느리다. 즉, MLC, SLC 순으로 가격이 비싸지며 성능이 좋아진다. 그러나 좋은 컨트롤러를 사용한다면 셀당 액세스 속도를 극복 가능하다.
플래시 메모리는 특성상 셀 (플래시 메모리에서 데이터를 기록하는 단위. 보통 수 KB 크기) 당 수명이 있다. 쓰기/지우기 횟수가 일정 이상을 넘어가면 사용이 불가능하므로 컨트롤러가 알고리즘을 통해 이를 관리해 주어야 한다. 셀당 평균 1천(TLC)~1만(MLC)~10만(SLC) 회 정도로, 그 수만큼 재기록하면 셀은 수명을 다 한다. 하지만 TLC 사용을 무조건 1천 회 채우는 즉시 고장 나거나 하지는 않는다. SLC(비트 용량=50%)에서 TLC(비트 용량=12.5%)로 갈수록 허용 오차 전하량 범위가 좁아지게 되고, 수명이 짧아진다.
수명 문제는 실존하지만 일반 사용자에게 문제가 될 일은 절대로 없으며, 컨트롤러 제작 난이도가 문제가 되어 발생한 이슈가 대부분이다.
- 읽기 속도 / 쓰기 속도
용어 그대로 SSD가 데이터를 읽는 속도와 쓰는 속도를 의미한다. 빠를수록 좋다.
| - 플래시 메모리 플래시 메모리(Flash memory, 전기일괄소거형기억기)는 전기적으로 데이터를 지우고 다시 기록할 수 있는(electrically erased and reprogrammed) 비휘발성 컴퓨터 기억 장치를 말한다. EEPROM과 다르게 여러 구역으로 구성된 블록 안에서 지우고 쓸 수 있다. 플래시 메모리는 읽기 속도가 빠르며(단, 개인용 컴퓨터에서 메인메모리로 쓰이는 DRAM만큼 빠르지는 않고, 순차읽기속도는 하드디스크가 더 빠를 수 있다) 하드 디스크 보다 충격에 강하다. 또한, 플래시 메모리는 물리적인 힘으로 거의 파괴되지 않는다는 장점이 있다. 플래시 메모리는 전통적으로 비트 정보를 저장하는 셀이라 부르는 플로팅 게이트 트랜지스터(floating gate transistors)로 구성된 배열 안에 정보를 저장한다. 요즘 등장하는 플래시 메모리의 경우는 하나의 셀에 존재하는 플로팅 게이트에 두 단계 보다 높은 전하를 저장하여 셀 하나에 1 비트 이상을 저장할 수 있기에 MLC(Multi Level Cell) 장치라고 일컫는다. |
▷ 하드디스크 vs SSD
하드디스크의 경우, 디스크에 기록된 데이터를 읽기 위해서는 데이터를 읽어내는 헤드(바늘)가 물리적으로 데이터가 기록된 위치까지 이동해야 하므로 이동에 일정한 시간이 소요된다. (이러한 시간을 지연시간, 혹은 레이턴시 등으로 부른다.) 따라서 하드디스크의 경우 데이터를 읽기 위한 요청이 주어진 뒤에 데이터를 실제로 읽기까지 일정한 시간이 소요되는데, 이 시간을 일정한 한계(약 10ms) 이하로 줄이는 것이 불가능에 가까우며, 데이터가 플래터에 실제 기록된 위치에 따라서 이러한 데이터에의 접근시간 역시 차이가 나게 된다. 또한 자주 사용되는 두 개의 연관된 데이터가 서로 물리적으로 떨어진 위치에 기록된 경우, 두 개의 데이터를 읽기 위해 헤드는 쉴 새 없이 움직여야 하며 이러한 과정 역시 시간을 소모한다.
이때 대안으로 등장한 것이 SSD다. SSD의 경우 모든 데이터는 플래시 메모리에 저장되어 즉각 읽고 쓰기가 가능하므로, 하드 디스크와는 달리 지연시간이 0에 가깝다.(실제로는 약 0.1ms 정도로, 하드 디스크의 1/100 수준이다.) 또한 데이터가 파편화되어 있는 경우에도 하드 디스크 와는 달리 지연시간이 전혀 늘어나지 않는다.
SSD의 장점은 아래와 같다.
- 임의 접근을 하기 때문에 탐색 시간이 없어 보다 빠르게 데이터를 주고받을 수 있다.
- 물리적인 이동이 없기 때문에 전력을 절약할 수 있으며, 소음이 없고, 발열도 낮다.
- 물리적으로 움직이는 부분이 없어 기계적으로 접근이 실패할 가능성이 없기 때문에 높은 기계적 신뢰성이 보장된다.
- 충격, 기압, 진동, 온도 변화에 강하다.
- 하드디스크는 플래터와 그 플래터를 감싸는 몸체, 플래터를 구동하기 위한 모터 등의 구조물로 인해 일정한 두께 이하로 줄이기 어렵지만, SSD는 겉을 감싸는 얇은 케이스와 기판으로 이루어져 있어 가볍고 작은 사이즈로 구현이 가능하다.
- 하드디스크의 경우 데이터 전송 속도를 향상하기 위해서는 플래터에서 물리적으로 서로 다른 위치에 있는 데이터까지 바늘이 빠르게 움직여야 하기 때문에 기계적인 장벽이 문제가 되는 반면, SSD의 경우 데이터 전송 속도는 논리적인 구조에 따라 전송 속도를 비교적 쉽게 증가시킬 수 있다.
SSD의 단점은 아래와 같다.
- 동일 용량 대비 SSD가 하드디스크보다 비싸다.
- 데이터를 기록하는 행위 자체가 기록 소자의 파손을 유발하므로, 하드디스크보다 수명이 짧은 편이다.
- 전기적 충격이나 온도 등으로 인한 화학적 특성 변화에 약하다. 이로 인해 데이터 손실이 생길 위험이 있다.
- 하드 디스크 드라이브처럼 바로 덮어쓰기를 할 수 없고 블록단위 삭제를 한 후 쓰기를 수행한다. 때문에 임의 쓰기(Random Write)에는 약한 면이 있으며 읽기와 쓰기 성능이 비대칭적이다.
- 하드디스크는 사용하지 않을 때 전력 소모량을 0으로 만들 수 있으나, SSD는 그것이 거의 불가능하다.
3. 종류
인터페이스에 따라 SSD의 종류가 나뉜다.
(1) SATA
보통 SATA3이라는 이름으로 불린다. 2009년 5월 말에 최종 발표되었으며 SATA 3 Gbps의 2배인 6 Gbps(600MB/s)를 지원하는 규격으로, SAS와 호환성이 있다. 현존하는 거의 모든 SSD는 SATA3 이상이어야만 온전한 효율을 낼 수 있다.
(2) mSATA
2009년 9월에 발표된 노트북 등 소형 기기를 위한 포트이다. 모양이 작아지면서 저장 셀 수가 제한되어 성능과 용량이 떨어지게 되었다.
(3) M.2
2013년에 발표된 커넥터 규격으로, SATA와 PCIE를 동시에 지원한다. M 키와 B 키라는 슬롯과 장치 양쪽에 모두 있는 키를 가진다. B 키가 뚫렸으면 SATA 호환 규격이고, M 키가 뚫렸으면 PCIe만 지원하지만 CPU와 버스가 직결되어 빠르다. 메인보드에 직접 장착하는 형식으로 PC 내부를 정리할 때 편리한 편이다. 현재 시장의 주류를 차지하는 인터페이스 중 하나다.
(4) SATA Express
2013년에 최종 발표된 기존 SATA 3의 속도 제한을 넘어서기 위한 새 규격이다.
메인보드 쪽 포트는 2개의 SATA 포트 왼쪽에 조그마한 포트 하나가 추가된 형태다. 이 3개의 포트들이 하나의 SATA Express 포트를 이룬다. 따라서 SATA Express 드라이브를 이용할 때는 이 3개의 포트를 모두 이용하며, 기존의 SATA 드라이브를 이용할 때는 SATA 포트 중 하나에 연결하여 한 SATA Express 포트 당 총 2대의 SATA 드라이브를 이용할 수도 있다.
(5) PCIE
그래픽 카드에 연결하는 그 확장 카드 단자와 동일하다. 독자 프로토콜을 사용하는 SSD부터 NVMe까지 많은 저장장치가 CPU와 연결되는 인터페이스이다.
4. 호환성
SSD가 장착될 메인보드와의 호환성을 중심으로 봐야 한다. 앞서 종류에 설명되어 있듯이 좋은 M.2 SSD를 구매하였더라도 메인보드에서 해당 인터페이스가 제공되지 않는다면 사용할 수 없기 때문이다. 해당 사항을 확인하고 내가 원하는 사양에 맞는 SSD를 구매하도록 한다.
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