[강좌] ATA/100의 비밀 - 2. 속도 (1) 하위호환성

글/일러스트 : 김홍철 / muphy@technoa.co.kr

HDD와 CD-ROM을 같이 연결하면 HDD가 느려질까?

지난번에 먼저 포스팅되었던 ATA/100의 비밀 - 1. 케이블 편에 이어서 ATA/100 및 기타 ATA 인터페이스와 관련된 속도를 다루게 됩니다. 흔히, 하드디스크 드라이브와 CD-ROM 드라이브 등을 서로 연결한다거나 빠른 하드디스크 드라이브와 느린 하드디스크 드라이브를 연결하는 등 속도가 서로 다른 디바이스를 연결할 경우 그 속도가 전체적으로 '하향평준화'된다고 알려져 있습니다. 그러나 이것은 정확한 것이 아니며, 보다 자세히 이야기해볼 필요가 있습니다. 또한, ATA/100이나 ATA/66 등이 기존의 인터페이스에 비해서 어떠한 면에서 속도의 잇점을 가질 것이며 실질적으로 어디에서 이득을 볼 수 있을지도 역시 이 강좌 안에서 고려해볼 것입니다.

하위호환성

이러한 이야기들을 끌어가기 전에 무엇보다도 하위호환성에 대해서 먼저 언급해야 할 것 같다. 하위호환성이라는 것은 간단히 이야기하면 '이전의 규격들과 그대로 호환될 수 있다'는 것을 말한다.

기존의 규격들과 호환될 수 있다는 것은 많은 잇점을 가질 수 있다. 우선, 기존의 사용자층을 그대로 흡수할 수 있다. 기존에 A라는 하드웨어를 사용하고 있었는데, 이후에 B라는 완전히 새로운 규격이 나온다면 사용자들은 A라는 하드웨어에 맞도록 구성된 자신의 시스템을 완전히 갈아엎어야만 새로운 규격을 사용할 수 있다. 그러나 새로 나온 규격이 '하위호환성을 가지고 있는' AA라는 규격이라면, AA라는 규격의 하드웨어를 그대로 자신의 시스템에 사용할 수 있을 것이다. 물론 AA는 본래의 성능을 모두 발휘할 수는 없겠지만 여하튼 사용할 수는 있다.

하드웨어가 발달되어 온 것을 보면 8bit ISA, 16bit ISA, EISA 등과 같이 물리적인 하위호환성을 유지해오다가 어느순간 완전히 다른 인터페이스(예를 들어서 PCI..)로 변경된다. 이것은 그러한 기기들의 발전이 한계에 도달했다는 것을 의미한다. 스토리지 분야의 하드웨어 규격도 마찬가지로써, 지금까지는 ATA라는 범용적 인터페이스와 SCSI라는 고성능 인터페이스의 두가지로 나뉘어서 각기 서로의 하위호환성을 유지하면서 발전해왔다.

하드디스크 드라이브같은 저장매체에서는 하위호환성이 더욱 중요해진다. 새로운 시스템을 구입했는데, 기존의 하드디스크 드라이브를 사용하지 못한다면? 만약 그 하드디스크 드라이브 안에 중요한 데이터가 들었다면 상황은 더욱 복잡해질 것이다. 그래서 스토리지 분야는 어지간해서는 하위호환성을 그대로 유지한다. 또한 이러한 하위호환성을 유지하기 위해서 표준이 제정되고, 제조업체들은 이를 지켜서 제품을 만드는 것이다. ATA의 표준을 정하는 곳은 ANSI(American National Standard Institute : 미국 표준국) 산하의 T13 위원회이다. T13 위원회의 홈페이지를 방문하면 지금까지 나왔던 모든 ATA에 대한 정보를 얻을 수 있다.(마찬가지로, SCSI에 관련한 정보를 얻으려면 T10 위원회를 찾으면 된다.)

모든 EIDE, ATA 기기가 서로의 호환성을 가지고 있다고는 했지만, 필자는 위에서 'AA라는 기기가 본래의 성능을 모두 발휘할 수는 없다'라고 이야기했다. 이것은 하위호환성을 유지하는 방법 때문이다.

CD-ROM과 HDD

흔히들 CD-ROM 드라이브, 혹은 여하튼 그 비슷한 종류의 기기들과 HDD를 같이 묶어놓으면 HDD가 느려진다고들 한다. 그리고 실제로도 '거의' 그렇다. 그 까닭을 찾아보자.

우선, 하위호환성을 유지하기 위한 방법을 알아야한다. 예를 들어서 초당 33MB/s의 데이터를 전송할 수 있는 UDMA 33 모드인 제품과 초당 66MB/s의 데이터를 전송할 수 있는 UDMA 66 모드인 제품을 하나의 채널, 즉 하나의 케이블에 물려놓은 상황을 생각해보자. 하나의 케이블 내에서는 하나의 모드만이 존재해야한다. 각각의 모드라는 것은 데이터의 전송 프로토콜, 즉 데이터를 어떻게 전송하는가를 규정하는 방법이다. 하나의 케이블 안에서 다수의 모드가 공존한다면 데이터의 전송은 혼란에 빠지게되며, 그래서 한가지의 모드만이 존재해야 하는 것이다. 결국, 두가지 하드웨어가 가지고 있는 각각의 데이터 전송 모드는 한가지로 통일되어야 한다.

UDMA 33 모드가 최대 동작모드인 기기는 당연히 UDMA 66 모드로 동작할 수 없지만, UDMA 66 모드가 최대 동작모드인 기기라면 하위호환성을 가지고 있으므로 그 하위 모드로 동작이 가능하다. 그래서 이들 기기는 모두 UDMA 33 모드로 통일되어서 동작하게 된다.

이는 다른 모든 모드에도 해당한다. 대개의 CD-ROM 드라이브의 경우 일반적으로 PIO 모드 4 정도에서 동작한다. 그래서 UDMA 33/66/100 등의 모드로 동작하고 있는 하드디스크 드라이브와 이들을 하나의 케이블에 연결한다면 당연히 하드디스크 드라이브까지 PIO 모드 4로 하향조정되는 것이다. 최근에 출시되고 있는 대다수의 7,200RPM 급 하드디스크 드라이브들은 30MB/s가 넘는 연속 데이터 전송률을 가진다. 물론 버스트 모드에서는 더욱 빠르다. 이 때문에 PIO 모드까지 떨어져서 동작하게 된다면 하드디스크의 성능에는 상당한 제약을 받게되는 것이다. 여기서, 각각의 드라이브의 속도의 관계가 직접적으로 언급되지 않았음을 주의하자. 즉, 드라이브의 속도 자체는 '전체 기기 성능의 하향평준화'와는 무관하며, 이들이 가지고 있는 인터페이스가 중요한 부분이다.

이러한 '인터페이스의 하향평준화'는 비단 ATA에서뿐만이 아니라, SCSI에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 특히나 SCSI는 ATA 처럼 하나의 케이블에 2개까지만 연결되는 것이 아니라, 많을 경우 7개, 15개까지도 연결될 수 있어서 그러한 하위호환성의 문제가 더욱 중요해진다. 아무리 빠른 하드디스크 드라이브가 잔뜩 물려있다고 하더라도, 그 중간에 CD-ROM 드라이브 하나가 포함되어 있다면 전체 SCSI 체인상에서의 속도는 CD-ROM 드라이브가 가지는 인터페이스의 한계로 제한되어버린다. 이 때문에 SCSI 컨트롤러에는 '버스 분리기(bus isolator)'가 탑재되는 경우가 많다.

버스 아이솔레이터는 전체 SCSI 체인 중간에 위치해서 그 양단의 인터페이스가 다르더라도 각각의 최대 속도를 내게 만들어주는 칩셋이다. 그래서 SCSI 컨트롤러에서는 하나의 컨트롤러에 서로 다른 속도를 가지는 인터페이스를 혼용해서 사용할 수 있는 것이다. 물론 이 칩셋이 컨트롤러 위에 있기 때문에 '하나의 케이블에 서로 다른 속도의 인터페이스를 혼용'한다면 당연히 앞서 언급한 '하향평준화'가 이루어진다.

정리하자면, 빠른 하드웨어의 발목을 잡고, 그 속도를 제한하는 것은 '느린 하드웨어'가 아니라, 그 하드웨어의 '느린 인터페이스'이다. 아무리 CD-ROM이라고 해도, 아무리 느린 RPM의 하드디스크라고 해도 그 인터페이스가 빠르다면, 빠른 기기와 같이 물려도 속도를 잡아먹는 일은 없다는 것이다.

그러면 어떻게 연결해야 하나?

위의 이야기들에서 어느정도의 답은 나왔을 것이라고 생각한다. '같은 모드로 동작하는 것이라면' 그 하드웨어들의 속도에 상관없이 같이 물려도 아무런 지장이 없다. 5,400RPM의 회전속도를 가지는 하드디스크 드라이브라 하더라도 이것이 ATA/100을 지원한다면, ATA/100 지원의 7,200RPM 하드디스크 드라이브와 같이 연결해도 속도저하의 원인이 되지 않는다. 똑같이 7,200RPM의 속도를 가지는 하드디스크라 하더라도, 한쪽이 ATA/66이나 ATA/33으로 동작하는 것이라면 그 기기와 같은 케이블에 연결된 다른 기기의 속도까지도 깎아내리는 결과를 가져온다.

CD-ROM 드라이브는 CD-ROM 드라이브끼리, HDD는 HDD끼리 연결해야 한다는 속설은 '어느정도 한도 내에서'만 맞는 것이다라고 할 수 있다. 이것을 보다 정확하게 표현해 보자면 '느린 인터페이스를 가지는 기기끼리 연결하고, 빠른 인터페이스를 가지는 기기끼리 연결하는 것'이 가장 이상적이다.