1. IDE(Integrated Drive Electronics: AT 버스)
컴퓨터 마더보드의 데이터 버스와 컴퓨터 디스크 저장 장치 간에 사용되는 표준 전자 인터페이스이다. 처음에는 지능형 인터페이스를 가지고 있는 HDD를 총칭하는 것이었으나 IDE가 AT 버스인 16비트 ISA 데이터 버스와 1대1 전송(16비트 병렬 전송)이 가능한 드라이브를 의미하는 것으로 사용되면서 AT-BUS 방식 인터페이스라는 이름으로 더욱 알려지게 되었다. IDE는 1990년 11월에 ANSI에 의해 표준으로 채택되었으며 IDE에 대해 ANSI(American National Standards Institute: 미국표준협회)에서 붙인 이름이 ATA (Advanced Technology Attachment)이다.
2. EIDE (Enhanced IDE : ATAPI)
처음에 나온 EIDE 방식의 전송속도는 3.3MB/sec였으나 후에 나온 FAST IDE 방식은 PIO 모드 4를 지원하면서 16.6MB/sec로 개선되었다. EIDE라는 명칭은 웨스턴디지털사에서 IDE/ATA 인터페이스 확장판이라는 뜻으로 붙인 이름으로, 1993년에 발표되었다.
1) EIDE 방식은 AT 버스(IDE) 방식을 개선한 방식
SCSI 컨트롤러 카드와 SCSI 주변 장치의 가격이 고가이기 때문에 AT 방식의 장점을 살리면서도 경제적인 새로운 방식이 고안할 수 밖에 없었다. EIDE 방식은 하드디스크나 CD-ROM 드라이브 등의 저장 장치를 4 개까지 장착할 수 있으며 AT 버스 방식의 가장 큰 단점이었던 용량 한계인 504MB를 넘어서 기가급 용량의 하드디스크까지 지원할 수 있게 되었다. 그리고 무엇보다도 가격이 싸다는 점과 주변 장치를 쉽게 연결할 수 있는 인터페이스 때문에 AT 버스 방식을 대체하여 급속하게 시장을 장악한 방식이다.
2) 저렴한 가격으로 SCSI 장비와 비슷한 속도 구현이 장점
EIDE 방식은 IDE 방식에서 주도권을 잡고 있는 웨스턴 디지털사에서 제안한 ATAPI라는 표준 규격에 의해서 만든 것인데, 하드디스크 제조 업체 외에도 CD-ROM 드라이브 제조업체가 이 방식을 채택하여 지원하고 있다. 또한 IBM, Compaq, Microsoft사 등도 ATAPI 규격을 지원하고 있는 방식이다. 원래 ATAPI(AT Attachment Packet Interface) 방식은 하드디스크를 위한 방식이 아니라 CD-ROM 드라이브의 인터페이스로 제안된 방식이지만 EIDE 방식에서 이를 채택함으로써 EIDE 방식의 CD-ROM 드라이브와 EIDE 방식의 하드디스크를 하나의 케이블에서 함께 사용할 수 있게 되었다.
또한, AT 버스 방식에서 사용하지 않던 세 번째 IDE 포트를 사용함으로써 모두 4개의 EIDE 장치를 사용할 수 있게 되었다. 기존 AT 버스 방식의 한계인 504MB를 넘기 위해서 LBA 모드를 지원한 것도 특징이다. LBA(Logical Block Addressing) 모드는 SCSI 방식에서 528MB 이상을 사용할 때 쓰던 기술을 따온 것으로 원래 하드디스크를 관리하던 실린더-헤드-섹터의 숫자를 이용하지 않고 이것들을 합쳐서 일차원적인 섹터단위의 수치로 관리하는 것이다.
예를 들어, 첫 번째 섹터부터 0번, 1번, 2번…이렇게 번호를 매겨서 관리하는 것으로 이렇게 하면 하드디스크를 8.4GB까지 사용할 수 있다. 하지만 이렇게 사용한다고 해서 프로그램들이 이것을 이해하는 것은 아니다. 그래서 롬 바이오스 테이블을 변형해 주는데 이 편법을 사용하면 8.4GB짜리 하드디스크를 사용할 수 있게 된다.
이 편법은 다음과 같다. 롬 바이오스에서 헤드 개수가 255개까지 가능하지만 HDD는 16개만 사용하므로 이것을 사용하는 것이다. 만약 하드디스크의 실린더 수가 1024개가 넘어가면 실린더 수를 반으로 줄이고 대신에 헤드 수를 두 배로 늘려주는 것이다.
이처럼 EIDE 방식은 하드디스크 등의 주변 장치 설치가 쉬우며 SCSI 하드에 뒤지지 않을 만큼 빠르면서도 가격이 싸다. 또한, 하드디스크 외에도 다양한 주변 장치를 사용할 수 있기 때문에 시장에서 가장 널리 쓰이는 인터페이스로 자리 잡았다.
3) 멀티태스킹이 약한 것이 단점
EIDE 장치는 대부분 CPU에서 작업을 처리하므로 시스템의 속도를 떨어뜨리는 것이 단점으로 지적되고 있다. 이는 EIDE가 CPU에 의해 제어되는 PIO(Programmed I/O) 기능을 사용하기 때문인데 EIDE는 중첩된 입출력을 제공하지 못하기 때문에 멀티태스킹의 운영 체제에 약하다는 단점을 가진다. 또한, 표준이 없기 때문에 각각의 장치간에 비호환성이 나타나기도 하며, 성능도 각기 다르게 나타난다. 또한 패리티 체크가 불가능하기 때문에 자료 전송 에러를 발견할 수 없다는 점도 단점이다. 또한 케이블 길이가 짧기 때문에 대부분 내장형 장치로 제공되며, 컴퓨터의 케이스를 열고서 장착 착탈을 해야 하는 불편함이 있다.
4) Fast ATA-2
Fast ATA(Fast Advanced Technology Attachment) 방식이라고 불리는 것이 바로 Fast ATA-2 방식이다. (ATA를 개선한 ATA-2라고 부르는 EIDE의 변종을 좀더 개선하여 만든 방식으로 시게이트사가 중심이 되어 만든 방식 임)
Fast ATA는 EIDE와 같은 방식이다. 다만 EIDE는 하드디스크에서의 인터페이스에 대한 방식을 뜻하는 반면 Fast ATA는 버스 규격이라는 차이점이 있을 뿐이다. 전송 속도는 16.6MB/sec로 빠른 편이나 실제 속도는 10.2MB/sec가 한계인 것으로 알려졌다.
Fast ATA 방식은 하드디스크만 지원한다. CPU로부터 명령을 기다리는 대기 시간이 생김으로 인하여 전송 시간을 손해보기 때문이다. 버퍼를 비우는 시간에서도 지연 시간이 발생하기 때문에 속도가 느려진다. 또한 Fast ATA-2방식은 하드디스크만 지원하므로 CD-ROM 드라이브나 기타의 주변기기를 조정하려면 ATAPI 컨트롤러카드가 필요하다. 그래서 이 방식을 개선하여 Ultra ATA 방식이 등장한 것이다.
5) Ultra ATA
Fast ATA-2 방식과 ATAPI 규격을 통합하여 ATA3 라는 이름으로 새로 선보인 방식이다.
Ultra DMA(Direct Memory Access) 기술을 적용했기 때문에 Ultra DMA 방식이라고도 부르는데 기존의 EIDE 방식에서 가장 빠르다는 Fast ATA 방식을 개선시킨 기술이다. Ultra ATA는 SCSI 방식보다 저렴하면서도 속도는 비슷하다.
이전의 ATA 방식은 클럭이 상승할 때만 자료를 전송했으나 Ultra ATA는 클럭 주파수가 하강할 때도 자료를 전송하도록 바꾸었다. 이렇게 함으로써 Ultra ATA는 외부 데이터 전송 속도를 개선하여 이전의 Fast ATA-2에 비해 두 배나 빠른 초당 33MB의 데이터 전송률을 제공한다. 이것은 EIDE 타입 디스크에서 사용하는 PIO 모드 4의 16.6MB/sec에서 클럭을 두 배로 향상시켜 33MB/sec의 전송이 가능하도록 한 것이다. 그러나 실제로 Ultra DMA를 지원하는 하드디스크의 전송률을 측정해 보면 2~3MB/sec에 불과하다.
또한, 버스트 전송 속도의 향상으로 버퍼에 남는 자료가 없어져 버퍼를 비우는 시간도 절반으로 줄어들며, 기존의 방식보다 버퍼 메모리의 양을 줄일 수 있어 생산할 때의 제작 원가도 줄어든다. 여기에 명령 대기 시간과 시간 지연에 의해 발생하는 병목현상도 거의 생기지 않아서 시스템 전체의 성능이 크게 향상된다.
6) EIDE 방식은 버려두었던 채널을 살려 쓰는 것에 불과하다.
IDE 방식에서는 하나의 케이블을 이용하여 하드디스크를 두 개 사용할 수 있으며 EIDE에서 두 개의 케이블에 두 개씩 4개를 달 수 있다. 이 때의 케이블을 하나의 채널이라고 한다. 그러나 원래는 286 시절부터 채널은 두 개였다. 그래서 각각의 채널에 한 개씩의 하드디스크를 붙여서 두 개의 하드디스크를 사용할 수 있도록 설계되었던 것이다. 그러나, 뒤에 하나의 채널(케이블)에 두 개의 드라이브를 공유할 수 있는 기술인 마스터/슬레이브 기술이 개발되고 채택됨으로써 하나의 채널만으로도 두 개의 드라이브 사용이 가능해졌다. 때문에 롬 바이오스를 비롯하여 하드디스크의 설계를 하나의 채널만 사용하도록 바꾸었다. 즉, 다른 하나의 채널은 사용을 하지 않고 그냥 두었던 것이다. EIDE 방식은 이 채널을 다시 살려서 쓰는 것에 불과하다. 새롭게 2개의 하드디스크를 더 달도록 한 것이 아니라는 뜻이다. 그래서 이전의 IDE 방식과 호환이 되면서도 4개의 하드디스크를 달 수 있게 된 것이다. 즉, IDE의 단점 중에서 용량 제한 문제는 LBA 기술로 해결하고 드라이브의 장착 수는 안 쓰던 채널을 활용함으로써 해결하여 IDE 방식과 완벽하게 호환을 이루었던 것이다.
3. SCSI (Small Computer Systems Interface)
원래 이 인터페이스는 서버와 RAID의 설치 및 고성능 저장 장치의 연결을 위해 고안된 것으로 현재까지는 주변 기기를 연결하기 위한 가장 이상적인 표준 인터페이스라고 평가 받고 있는데 20MHz의 주파수에서 40Mbps의 속도로 채널 당 7개까지의 주변 장치 연결이 가능하며 케이블 길이도 3미터 이상 가능하다. 최근에는 기술이 더 발전하여 배 이상 속도가 향상되었다.
SCSI의 장점은 SCSI 호스트 어댑터가 CPU로부터 작업을 받아 자료 처리를 할 수 있기 때문에 CPU의 부하를 덜어준다는 점이다. 이처럼 자료를 다른 장치로 전송하거나 디스크에 저장할 때 일일이 CPU가 해주는 방식을 PIO라고 부르고 다른 장치가 알아서 해주는 방식을 버스마스터링 이라고 부르는데 당연히 버스 마스터링이 CPU의 부담을 줄여준다. 따라서, 싱글태스킹 환경에서는 EIDE와 비교해 볼 때 뚜렷한 장점을 체감하기는 힘들지만 멀티태스킹 환경에서는 강력하고 빠르며 안정적인 성능을 발휘한다. 현재까지 나온 디스크 방식 중에서 버스마스터링을 지원하는 것은 SCSI 방식 뿐이다.
1) SCSI 방식의 장점
- CPU의 부하를 줄여준다 : SCSI는 메인보드의 바이오스의 통제를 받지 않는 독립된 규약이다. 따라서 SCSI는 별도의 SCSI 운영을 위한 BIOS와 제어 장치를 가지고 있어야 한다. 이를 위해 컴퓨터에 부가되는 장치가 SCSI 어댑터이며, SCSI 어댑터에는 ANSI의 표준을 따르는 SCSI BIOS가 장착되어 있다. 또한 SCSI는 BIOS 내에 별도의 SETUP 프로그램을 가지고 있어 SCSI의 기기의 관리를 할 수 있다. 이를 통해 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수 있다.
- 카드 하나로 여러 개의 장치를 지원한다 : SCSI 카드는 하나의 슬롯만 차지하면서도 8 개의 ID를 지원하므로 7 개의 주변 장치를 연결할 수 있다. 7 개까지 연결 가능한 카드를 좁은 폭(narrow) SCSI 버스 컨트롤러 카드라고 하며 15 개까지 연결할 수 있는 카드를 와이드 카드라고 한다.
- 외장형을 지원한다 : EIDE 방식이 내장형만 지원하기 때문에 장치의 장착과 착탈 때 불편한 반면 SCSI 장치는 내장 회장형을 모두 지원해주기 때문에 장비의 장착 및 분리가 손쉽다. 외장형이기 때문에 설치도 쉽다. 포트에 장치를 연결하고 소프트웨어 드라이버를 설치하면 되는 것이다.
- 다양한 주변 장치를 지원한다 : EIDE가 하드디스크와 CD-ROM 드라이브 등 소수의 장치만을 지원하는 반면에 SCSI는 최대 7 개의 HDD, CD-ROM, SCANNER, TAPE DEVICE 등의 주변기기를 지원한다.
- 멀티태스킹 기능에 적합하다 : EIDE와는 달리, SCSI는 동시에 여러 개의 입출력 처리가 가능하기 때문에 멀티태스킹 환경에 어울린다.
- 장치간 충돌이 없다 : EIDE 방식은 하드디스크를 4개 밖에 설치하지 못하지만 4개를 모두 설치하고 CD-ROM 드라이브를 비롯한 다른 장치를 함께 설치할 경우에 장치간에 충돌이 일어날 수 있어 복잡한 셋업 과정을 거쳐야 한다. 그러나 SCSI 장비는 이들 장치를 연결할 때 각각의 ID 번호만 부여하면 충돌 없이 설치가 되기 때문에 설치 시 문제가 적다는 점이 장점이다. SCSI 기기들은 각 기기마다 고유의 인식 코드인 ID(Identification)를 설정해 줄 수 있도록 DIP(Dual In-Line Package) 스위치나 점퍼가 마련되어 있어서 각 기기들이 서로 충돌 없이 운용되도록 하고 있으므로 연결된 기기마다 고유의 서로 다른 SCSI ID로 셋팅 해 주어야 한다. 이 때 하드디스크와 같이 다른 장치에 비하여 속도가 빠른 장치를 우선적으로 작은 번호부터 설정해 주어야 한다. 하드디스크는 꼭 0번부터 1.2.3 하는 식으로 순서적으로 채워 나가야만 한다.
2) SCSI 방식의 단점
- 가격이 비싸다 : 그러나 이런 기술적인 장점에도 불구하고 SCSI는 호스트 어댑터가 비싸고 특히 주변 장비들의 가격이 EDIE 방식보다 2~3배 정도 비싸다는 것이 단점으로 적용되어 아직까지 보편화되지 않고 있다. 다만 안정적이고 빠른 인터페이스를 원하거나 많은 장치들을 한 번에 연결해야 하는 사용자에게는 유용한 인터페이스이다. 컴퓨터가 발전하면서 많은 주변기기와 다양한 시스템을 서로 연결하기 위한 표준 인터페이스가 필요해졌고 이를 위하여 SCSI가 개발 발전한 것이다.
3) ULTRA WIDE SCSI
최근 새로이 등장하는 SCSI의 규격으로 기존 SCSI-2에 비하여 2배의 능력을 가진 규격이다.
4) SCSI 2
1994년 ANSI가 SCSI에 관련된 새로운 표준 안으로 제시한 것이다. ANSI X3.131에 규정된 SCSI II의 사양은 이전의 SCSI(SCSI I)에 비해 보다 뛰어난 성능을 낼 수 있는 표준을 제공한다. 보다 넓어진 데이터 버스와 보다 빠른 전송 속도를 제공할 수 있는 1 바이트 프로토콜, 그리고 병렬 SCSI의 명령 체계 등을 규정하였다.
5) Ultra SCSI
UltraStore에서 제창된 것이므로 Ultra라는 단어가 붙어 널리 사용되고 있으나, ANSI 표준 위원회에서는 FAST SCSI 20이라고 하였다.
6) Wide SCSI
이전의 SCSI II 프로토콜이 8비트(1바이트)였으나 이는 16비트 프로토콜을 준수한다. 따라서 10MB/s였던 SCSI2의 표준이 Wide라면 8비트에서 16비트가 되었으므로 같은 10MB/s하에서 일반 SCSI2 표준이 10MB/s의 전송량이 나오는데 비해 데이터 버스가 2배가 되었으므로 20MB/s가 되었다.
7) Fast-Wide SCSI
이 때 대부분의 FAST-Wide SCSI에서 FAST는 FAST SCSI 20을 의미한다. 따라서 20MB/s 2배인 40MB/s가 전송량이 된다.
8) SCSI 하드디스크는 과연 빠른가?
FAST SCSI-2 방식의 컨트롤러의 전송 속도는 초당 10MB에 지나지 않는다. EIDE 방식의 초당 13.3MB와 비교하면 오히려 느린 수치이다. 최근 주류를 이루고 있는 Ultra ATA 방식의 초당 33MB에 비하면 한참 떨어지는 수치이다. 속도만 따지면 SCSI 방식이 오히려 뒤지는 셈이다.
ISA 방식의 컴퓨터는 초당 4MB의 전송속도를 가진다. ISA 방식의 주기판에서는 SCSI 컨트롤러와 병목 현상이 생길 수밖에 없고, SCSI 컨트롤러의 장점을 살리려면 속도가 빠른 PCI 방식의 컴퓨터를 사용해야 한다.
SCSI 방식은 모든 경우에 빠르게 동작하는 것이 아니다. 작은 파일을 주고 받을 때는 SCSI 방식의 컨트롤러가 그렇게 큰 위력을 발휘하지 않기 때문이다. SCSI 방식은 많은 양을 한꺼번에 보내는 전송률인 BURST RATE를 기준으로 보면 매우 빠르지만, 일상적인 자료 전송률은 그렇게 빠르지 않다. SCSI는 동영상 파일과 같이 매우 큰 파일을 다루거나 안정성이 필요한 멀티태스킹, 서버에서 작업할 때 위력을 발휘한다 | |