SCSI와 IDE 인터페이스

하드디스크 제조 업체로 유명한 맥스터에서(2005년 시게이트에 합병됨) 2001년 IDE(E-IDE) 방식으로는 가장 빠른 Ultra ATA/133 규격을 발표하였습니다. U-ATA/133 은 이전까지 가장 빨랐던 U-ATA/100 보다 33% 정도 전송률이 향상된 규격으로, 2002년 초 정도부터 이 기술을 채택한 제품이 본격적으로 출시되었습니다.
이 규격이 보여주는 133MB/sec 의 초당 전송률은 과거 IDE 규격들과 비교하면 대단히 빨라진 수치라고 할 수 있습니다. 초기 IDE 인터페이스 PIO 0 모드의 전송 속도는 불과 3.3MB/sec 에 불과한데, 이 속도와 비교해 본다면 40여배 정도 빨라진 수치입니다. 이렇듯 IDE 계열의 인터페이스도 많은 발전을 해서 전송률만을 놓고 본다면 고가의 SCSI 방식에 비교해도 오히려 가격대 성능비가 낫다고 할 수 있습니다. (물론 S-ATA에 비한다면 과거형에 지나지 않습니다.)

SCSI 인터페이스의 경우 Ultra320(Ultra 4) SCSI 가 현재까지 발표된 가장 빠른 규격으로 초당 전송률이 320MB/sec 입니다. 하지만 이 규격은 아직 실용화가 되지 않았고 실제 사용할 수 있는 가장 빠른 규격은 Ultra160(Ultra 3) SCSI 입니다. Ultra160 의 초당 전송률은 160MB/sec 인데, 실제 사용할 수 있는 IDE(E-IDE) 계열의 가장 빠른 규격인 U-ATA/100과 비교해봤을때 1.6배정도 빠른 속도입니다. 가격면에서는 수배 이상 차이가 나지만, 전송률은 겨우 수십% 정도 빠르다면 가격대 성능비가 상당히 떨어지는 것으로 볼 수 있습니다.

하지만 아직까지 대부분의 서버와 워크스테이션, 그리고 고성능 PC 에서 SCSI 인터페이스를 계속 사용하고 있는 이유는, 빠른 전송률 때문만이 아닙니다. 단순히 전송률 때문이라면 차라리 같은 가격으로 보다 많은 IDE 저장장치를 구입해서 RAID Striping 모드(단일 데이터를 여러 개의 저장장치에 나눠 기록함으로써 읽기, 쓰기 속도를 향상시키는 기술)로 사용하는 것이 나을 수도 있습니다. 하지만 그렇게 하지 않는 이유는 IDE 방식이 SCSI 를 따라 잡을 수 없는 근본적인 한계가 있기 때문입니다.

SCSI 기기들이 IDE 에 비해 갖고 있는 장점은, 안정적이고 시스템에 훨씬 적은 부하를 주며 작동한다는 점입니다. IDE 기기들의 경우 데이터 읽기, 쓰기등을 모두 CPU 가 제어하는데 비해, SCSI 는 CPU 대신 컨트롤러 자체에서 데이터 입출력을 처리하기 때문에 CPU의 점유율이 월등히 낮습니다. IDE 방식도 DMA 모드를 지원하게 되면서 CPU 점유율에 대한 개선이 어느정도 이루어 졌지만, 여전히 SCSI 방식에 비하면 훨씬 높은 점유율을 보여줍니다. 데이터 입출력이 많은 작업을 하게 될 수록 SCSI 인터페이스의 중요성이 커지게 됩니다.

SCSI 의 다른 장점으로 뛰어난 확장성을 들 수 있습니다. SCSI 는 규격에 따라 기본 7개에서 최대 31개까지 연결장치의 사용이 가능합니다.(원래 8~32개이지만 1개는 SCSI 컨르롤러 자신이 사용함) IDE 의 경우 2개까지만 연결장치를 지원했고 E-IDE 부터는 4개까지 기기를 사용할 수 있지만 SCSI 에 비해서는 상당히 부족하다고 할 수 있습니다. 때문에 수 개에서 많게는 수십 개까지 하드디스크 등의 저장기기를 사용해야 하는 서버나 워크스테이션에서는 SCSI 인터페이스를 사용할 수 밖에 없습니다.

외장형을 지원하는 것도 SCSI 인터페이스의 장점입니다. IDE 가 내장형만을 지원해서 기기의 장착과 탈착이 불편한 반면 SCSI 는 외장형 기기를 이용해 간단하게 장비를 장탈착 할 수 있습니다. SCSI 의 경우 규격에 따라 1.5 ~ 25 m 까지 케이블을 사용할 수 있기 때문에 외장형 장치를 쉽게 쓸 수 있습니다.

또한 인터페이스의 성능이 뛰어난 것도 있지만, SCSI 기기들 대부분이 IDE 기기들에 비해 고성능인 경우가 많습니다. 예를 들어, IDE 하드디스크의 경우 회전속도 5,400 RPM 제품이 가장 많이 사용되고, 7,200 RPM 이 점점 보급되고 있는 단계이지만, SCSI 의 경우 최고 15,000RPM 제품까지 출시되었으며, 10,000RPM 이 일반적이고, 7,200 RPM 의 경우 점차 사장되고 있는 편입니다
이렇듯 SCSI 와 IDE 인터페이스의 경우 성능과 함께 다른 여러 차이점들이 있는데, 이 인터페이스들의 세부적인 종류와 사양에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

SCSI(Small Computer System Interface)

SCSI-1
1986년에 처음 발표된 규격으로 오리지널 SCSI 라고도 불립니다. 5MB/sec 의 전송 속도를 가지고 있으며 8개의 장치를 지원합니다.

Fast SCSI
1992년 발표된 규격으로, 최대 전송속도가 10MB/sec 로 빨라졌습니다. SCSI-1 에서 지원하지 않았던 CD-ROM 드라이브와 스캐너 등을 지원하게 되었고 8비트의 데이터폭을 가집니다.

Fast Wide SCSI
Fast SCSI 의 데이터 버스 크기를 확장한 규격으로 16비트의 데이터폭을 가집니다. 버스 속도가 20MB/sec 로 늘어났고 최대 16개의 장치를 지원합니다.

Ultra(Fast-20) SCSI
Fast SCSI 에서 보다 발전된 규격으로 8비트의 데이터폭에서 20MB/sec 의 전송 속도를 지원합니다. 최대 8개의 장치를 지원합니다. ANSI 표준에 따른 정식명칭은 Fast-20 이지만 국내에서는 Ultra 라는 명칭으로 더욱 많이 쓰이고 있습니다.

Ultra Wide SCSI
Fast-20 SCSI 의 데이터 버스 크기를 확장하여 전송 속도가 40MB/sec 로 빨라졌고 최대 16개의 장치를 지원합니다. 데이터폭은 16비트입니다.

Ultra2(Fast-40) SCSI
Ultra SCSI 에 비해 최대 전송 속도가 40MB/sec 로 빨라졌고, 8개의 장치를 지원합니다. 데이터폭은 8비트입니다.

Ultra2 Wide SCSI
Ultra2 SCSI 에서 2배로 데이터 버스를 늘려 80MB/sec 의 최대 전송 속도를 보여줍니다. 16개의 장치까지 지원하며 데이터폭은 16비트입니다.

Ultra160(Ultra3) SCSI
최대 버스 속도가 160MB/sec 로 늘어났고 데이터폭은 16비트입니다. 16개의 장치를 지원합니다. 현재 사용할 수 있는 가장 빠른 SCSI 규격이라고 할 수 있습니다.

Ultra320(Ultra4) SCSI
아직까지 제품은 출시되지 않고 규격만 발표된 상태입니다. 320MB/sec 의 최대 버스 속도를 보여주며 입출력 에러, 과부하 감소등 Ultra160 에 비해 여러 기능이 개선되었습니다.

  

ATA(Advanced Technology Attachment)

- 흔히 IDE(Integrated Drive Electronics)라고 부르는 인터페이스의 ANSI 표준 명칭입니다.

ATA-1(ATA,IDE)
일반 PC에서는 AT(80286)에서 부터 사용되던 인터페이스로 16비트의 데이터폭을 갖고 있습니다. Master/Slave 두 개의 기기를 사용가능하며 PIO 모드 0,1,2 를 지원합니다. LBA 모드를 지원하지 못하기 때문에 528MB 이상의 고용량 하드디스크를 사용할 수 없으며, 최대 전송 속도는 4MB/sec 이하 입니다.

ATA-2
ATA-1 에 비해 기능이 개선된 규격으로 PIO 모드 3(11.1MB/sec),4(16.6MB/sec)를 지원합니다. 바이오스에 따라 LBA(Large Block Addressing)모드를 지원하게 되어 528MB 이상의 고용량 하드디스크를 사용할 수 있게 되었습니다. 다중 블럭 읽기, 쓰기를 지원하게 되어 전체적인 속도의 향상이 이루어졌습니다.

ATA-3
ATA-2 에 비해 SMART(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) 기능과 동시 디바이스 입출력을 지원 등의 기능이 추가되었습니다.

EIDE(Enhanced IDE)
ATA-2 규격에 몇 가지 기능이 개선된 ANSI 비공식 규격으로 입니다. U-ATA 이상부터는 기본으로 동시 지원하는 규격으로, LBA 모드를 지원합니다. Dual ATA Adaptor 추가로 최대 4개까지 기기를 사용할 수 있으며(Primary Master/Slave, Secondary Master/Slave), Multi Word DMA 모드 1 이상을 지원합니다.

Ultra-ATA
ATA-3 규격에서 Multi Word DMA 모드 3 지원 기능이 추가되어 초당 전송 속도가 33.3MB/sec 로 증가되었습니다. 그리고 데이터 송수신 시 에러 검출 및 수정 기능이 보완되었습니다. U-ATA, U-DMA, ATA-33 등의 명칭으로 불리기도 하는 규격입니다.

Ultra-ATA/66
U-ATA/33 을 개선하여 전송 속도를 최대 66MB/sec 로 높인 규격입니다. 기존의 40선 케이블에서, 마스터용40선/슬레이브용 40선으로 분리된 80선을 사용하여, 고속 전송시 신호 간섭 등으로 인한 데이터 손실을 줄일 수 있게 되었습니다. Ultra-ATA/66 역시 U-DMA/66, U-ATA/66 등의 명칭으로 표기되기도 합니다.

Ultra-ATA/100
U-ATA/66 에 비해 속도를 개선하여 최대 100MB/sec 의 전송속도를 갖는 규격입니다. 역시 80선 케이블을 사용하며 이전 규격들과 호환이 가능합니다. 최근 나오는 하드디스크 등은 대부분 이 규격을 지원합니다. 현재 사용할 수 있는 가장 빠른 IDE 계열 인터페이스입니다.

Ultra-ATA/133
U-ATA/100 보다 33% 정도 전송률이 빨라져 133MB/sec 의 전송 속도를 보여줍니다. 기존 규격들과 호환이 되며 케이블 역시 이전과 같은 80선 케이블을 사용합니다. PCI 버스와 같은 대역폭을 갖기 때문에, PC 내부 기기간 호환성 면에서도 좀 더 나아졌습니다.

표1. SCSI implementations
				Bus length (meters)
Name	Clock	Width	DTR	SE	LVD	HVD	Devices
(Narrow) SCSI-1	5 MHz	8 bit	5 MB/s	6	-	25	8
Fast (Narrow) SCSI	10 MHz	8 bit	10 MB/s	3	-	25	8
Fast Wide SCSI	10 MHz	16 bit	20 MB/s	3	-	25	16
(Narrow) Ultra SCSI	20 MHz	8 bit	20 MB/s	1.5	-	25	8
(Narrow) Ultra SCSI	20 MHz	8 bit	20 MB/s	3	-	-	4
Wide Ultra SCSI	20 MHz	16 bit	40 MB/s	-	-	25	16
Wide Ultra SCSI	20 MHz	16 bit	40 MB/s	1.5	-	-	8
Wide Ultra SCSI	20 MHz	16 bit	40 MB/s	3	-	-	4
(Narrow) Ultra2 SCSI	40 MHz	8 bit	40 MB/s	-	12	25	8
Wide Ultra2 SCSI	40 MHz	16 bit	80 MB/s	-	12	25	16
Ultra3 SCSI (Ultra160)	80 MHz	16 bit	160 MB/s	-	12	-	16
Ultra320 SCSI	160 MHz	16 bit	320 MB/s	-	12	-	16

 

표2. ATA DMA modes
DMA mode	Cycle time	Transfer rate	revision
Single Word Mode 0 (SDMA-0)	960 ns	2.1 MB/s	ATA
Single Word Mode 1 (SDMA-1)	480 ns	4.2 MB/s	ATA
Single Word Mode 2 (SDMA-2)	240 ns	8.3 MB/s	ATA
Multiword Mode 0 (MDMA-0)	480 ns	4.2 MB/s	ATA
Multiword Mode 1 (MDMA-1)	150 ns	13.3 MB/s	ATA-2
Multiword Mode 2 (MDMA-2)	120 ns	16.6 MB/s	ATA-2
Ultra-DMA Mode 0 (UDMA-0)	240 ns	16.6 MB/s	ATA-4
Ultra-DMA Mode 1 (UDMA-1)	160 ns	25.0 MB/s	ATA-4
Ultra-DMA Mode 2 (UDMA-2)	120 ns	33.3 MB/s	ATA-4
Ultra-DMA Mode 3 (UDMA-3)	90 ns	44.4 MB/s	ATA-5
Ultra-DMA Mode 4 (UDMA-4)	60 ns	66.7 MB/s	ATA-5
Ultra-DMA Mode 5 (UDMA-5)	40 ns	100.0 MB/s	ATA-6
Ultra-DMA Mode 6 (UDMA-6)	30 ns	133.3 MB/s	ATA-6/7