I. SSD의 개요
가. SSD (Solid State Drive)의 개념
- 기존 HDD 역할을 낸드(NAND) 플래시 메모리와 컨트롤러가 대신하여 속도, 무게, 전력 소모 등 향상시킨 반도체 보조기억장치
나. SSD의 특징
| 특징 | 설명 |
|---|---|
| 회로 유형 측면 | – 낸드 플래시 메모리(비휘발성)로 만든 저장장치 |
| 적용 단말 측면 | – 모바일 기기에 적합한 차세대 저장장치 |
| 저장방식 측면 | – 기계적인 원리가 아닌 반도체 칩의 화학적, 전기적 반응 이용 |
| 높은 I/O 성능 | – 반도체 콘트롤러 이용한 일정한 액세스 시간, 메모리 인터리빙 |
| 데이터 신뢰성 | – 기계적 지연과 실패율 감소에 따른 높은 신뢰성 |
| Green IT 기기 | – PC의 S/W 기동시간 단축, 발열 감소 |
| 그 외 | – HDD 비해 경량화, 고속 동작, 저소음, 등 장점 |
II. SSD의 구조 및 구성요소
가. SSD의 실제 모양과 구조
| SSD의 실제 모양 | SSD의 구조 |
|---|---|
- 메모리 블록, 컨트롤러, 프로세서 등 구성되며 컨트롤러가 성능 좌우
나. SSD의 구성요소
| 구성요소 | 구성요소의 기능 |
|---|---|
| 임베디드 프로세서 | 플래시 메모리 어플리케이션을 위한 Firmware 구동, 보안 관련 기능 수행 |
| 호스트 인터페이스 컨트롤러 | 호스트의 명령를 받아 데이터를 읽거나 쓸 논리주소 해석, 데이터 양 결정 |
| 플래시 컨트롤러 | 플래시 메모리에서 데이터를 DRAM으로 전송하는 DMA 기능을 포함 |
| DRAM 컨트롤러 | 호스트와 NAND 플래시 사이 데이터 완충 역할 버퍼 |
| 오류 제어 | 플래시 메모리 읽기/쓰기 과정에서 잡음, 결함에 의한 오류 감지 및 정정 |
III. SSD 저장 기술에 따른 DRAM 수행 역할
| 항목 | 플래시 기반 SSD에서의 DRAM | DRAM기반 SSD에서의 DRAM |
|---|---|---|
| 수행 역할 | 캐시/버퍼역할 (작은양 외장형 DRAM) | 저장장소 역할(대용량의 내장형 DRAM) |
| 역할 수행 개념도 | ||
| DRAM 사용 이유 | – 쓰기 시 기존 데이터 삭제 후 쓰기 – 읽기/쓰기는 4KB 단위, 삭제는 512KB 단위로 수행하므로 임시 캐시 필요 | – 매우 빠른 데이터 처리 속도 – DRAM 속도는 NAND FLASH 보다 1,000배 이상 고속 – 저장장치로서 DRAM 사용 |
| 동작 원리 | OS에서 READ 명령 지시 ⓛ 메모리블록에서 4KB 읽기 OS에서 WRITE 명령 지시 ② 메모리 블록에서 512KB를 읽어서 508KB와 다시 쓸 4KB를 DRAM저장 ③ FLASH 메모리 512KB 삭제 ④ DRAM 정보를 읽어서 FLASH에 쓰기 | – 비휘발성 DRAM 보관위해 백업장치 사용 [전원 차단 시] ⓛ 전원공급장치: SSD 전원공급 ② 백업: DRAM SSD 데이터를 백업장치로 [전원 복구 시] ③ 백업장치 데이터를 DRAM SSD로 복사 |
IV. SSD와 HDD 비교
| 비교 항목 | SSD | HDD |
|---|---|---|
| 처리속도 | 수백 MB / 초 | 수십 MB / 초 |
| 저장소자 | NAND Flash | Magnetic Disk |
| 작동방식 | 전자식 | 기계식 |
| 접근속도 | 0.2ms 수준 (Actuator Arm 없음) | 12.5ms 수준 (Actuator Arm 동작 지연) |
| 견고성 | 1,500Gs의 충격을 견딤 | 170Gs의 충격을 견딤 |
| 무게 | 100g 이하 | 100g 이상 |
| 전력소모 | 1W 이하 | 3W 이상 |
| 발생소음 | 없음 | 0.3dB 이상 |
| 제품수명 | 약 1,000,000 시간 이상 | 약 700,000 시간 이하 |
- 운영체제의 파일시스템은 HDD의 디스크 섹터 기반 주소 체계를 사용하지만, SSD는 블록과 페이지 단위로 메모리 셀을 구성하므로 호환성 문제 발생
- SSD는 운영체제의 파일시스템 호환성을 지원하기 위해 FTL (Flash Translation Layer)을 통해 논리적 섹터 구조 지원
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여기서 두가지 질문이 있습니다. 어떤 자료를 보면 DRAM 속도는 NAND FLASH보다
10000배 빠르다고 했는데 도리님은 1000배 빠르다고 하였는데 어떤것이 정확한지와
두번째는 SSD는 NAND FLASH로 만든다고 설명해오시다가 DRAM 기반 SSD와 비교를 해놓으셨는데 DRAM으로도 SSD를 만드는 것인지요?
첫번째 문의사항에 대한 답변으로, DRAM과 NAND FLASH 각 분야 연구/개발에 따른 최신 기술의 속도는 시간이 지남에 따라 달라지므로 정확한 속도 수치 비교보다는 큰 차이가 있다는 의미로 생각하시면 될 것 같습니다.
두번째 문의사항에 대한 답변으로, DRAM으로도 SSD를 만들 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 NAND FLASH 기반 SSD 보다 속도는 빠르나 백업장치, 전원 이중화 등 여러가지 고려사항과 구축 비용이 비싸므로 일반적으로 사용하진 않습니다. 시간이 좀 지났지만 관련 논문(링크) 참고해주시기 바랍니다.