하드 디스크 드라이브 인터페이스

하드 디스크 드라이브는 SATA를 ATA로 도입하기 전에 설명한 병렬 ATA(PATA, IDE 또는 EIDE라고도 함), 직렬 ATA(SATA), SCSI, SAS(Serial Attached SCSI) 및 파이버 채널을 포함한 여러 버스 유형 중 하나를 통해 액세스된다. 브리지 회로는 IEEE 1394, USB, SCSI 및 Thunderbolt와 같이 기본적으로 통신할 수 없는 버스에 하드 디스크 드라이브를 연결하는 데 가끔 사용된다.

디스크 인터페이스 패밀리

디스크 드라이브 인터페이스는 복잡한 컨트롤러를 컴퓨터에 연결해야 하는 단순한 인터페이스에서 하드 디스크 드라이브의 내부 기술과 관계없이 컴퓨터 시스템에 일관된 인터페이스를 제공하는 고급 인터페이스로 진화했다. 다음 표에는 몇 가지 공통 HDD 인터페이스가 시간 순서대로 나열되어 있다.

약어 또는 약어	의미	설명
SMD	스토리지 모듈 장치	CDC에서 도입한 비트 직렬 데이터 인터페이스 1970년대와 1980년대에 많은 미니 컴퓨터를 위한 표준 인터페이스.
사시	Shugart Associates 시스템 인터페이스	1978년경 슈가트 어소시에이츠가 도입한 워드 시리얼 인터페이스; ANSI에 의해 SCSI로 진화됨(SASI는 첫 번째 SCSI 버전의 호환 가능한 하위 집합임).
ST-506 ST-412 ST-412RL		1980년부터 Seagate Technology가 도입한 비트 직렬 데이터 인터페이스. 1980년대와 1990년대 초반에 대부분의 소형 HDD를 위한 표준 인터페이스.
SCSI	소형 컴퓨터 시스템 인터페이스	1980년대 중반 ANSI가 후원하고 도입된 워드 직렬 인터페이스 금세기 대부분의 엔터프라이즈 HDD를 위한 표준 인터페이스, SAS로 대체
ESDI	향상된 소형 디스크 인터페이스	비트 직렬 데이터 인터페이스는 ANSI가 후원하고 Maxtor가 1980년대 후반에 처음 도입했다. SCSI로 대체된 1990년대 중반까지 ST-506 제품군의 높은 데이터 전송 속도
(P)ATA	(병렬) AT 부착	1980년대 후반 Conner Peripherals에 의해 도입된 Word 직렬 인터페이스, 나중에 ANSI가 후원함; SATA로 대체되기 전까지 ST-412/506/ESDI를 제외한 모든 기업용 HDD의 후속 제품. Standard HDD 인터페이스
SATA	직렬 ATA	ANSI가 후원하고 2003년에 도입된 PATA의 비트 직렬 인터페이스 후속 제품. 엔터프라이즈 HDD를 제외한 모든 사용자에게 가장 일반적인 인터페이스.
SAS	SAS(Serial Attached SCSI)	ANSI가 후원하고 2004년에 도입된 SCSI의 비트 직렬 인터페이스 후속 제품. 엔터프라이즈 HDD를 위한 가장 일반적인 인터페이스.

초기 인터페이스

초기 하드 디스크 드라이브(HDD) 인터페이스는 HDD를 제어용 케이블과 데이터용 케이블 2개로 컨트롤러에 연결하는 비트 직렬 데이터 인터페이스였다.^[a] 처음에는 AC를 자주 사용했지만 나중에는 DC 전원 공급 장치에 직접 연결되는 추가 케이블이 전력에 사용되었다. 컨트롤러는 직렬/병렬 변환, 데이터 분리, 트랙 포맷과 같은 중요한 기능을 제공했으며 신뢰성을 보장하기 위해 드라이브(포맷 후)에 매칭이 필요했다. 각 제어 케이블은 두 개 이상의 드라이브에 서비스를 제공할 수 있고, 전용 데이터 케이블(및 소형)은 각 드라이브에 서비스를 제공할 수 있다.

이러한 초기 인터페이스의 예는 다음과 같다.

• 예를 들어 IBM 2311과 같은 많은 초기 IBM 드라이브에는 그러한 인터페이스가 있었다.^[1]
• SMD 인터페이스는 1970년대에 미니컴퓨터에서 인기가 있었다.
• ST-506은 데이터 인코딩 방법에 MFM(Modified Frequency Modulation)을 사용했다.
• ST412, ST-506 변형은 MFM 또는 RLL(Run Length Limited) 인코딩 변형으로 사용할 수 있었다.
• ESDI(Enhanced Small Disk Interface)는 프로세서와 디스크 드라이브 사이의 높은 데이터 전송 속도를 지원하는 ST412와 유사한 업계 표준 인터페이스였다.

비트 직렬 데이터 인터페이스에서 데이터 주파수, 디스크 표면에 쓰여진 데이터 인코딩 방식, 오류 감지 등이 모두 지원 컨트롤러 설계에 영향을 미쳤다. 사용된 인코딩 방식에는 주파수 변조(FM), 수정된 주파수 변조(MFM) 및 RLL^[2] 인코딩이 포함되었다. 예를 들어 0.156 MHz(FM on 2311)에서 7.5 MHz(ST412의 RLL) MHz 범위의 주파수였다. 그러므로 내부 기술이 발달할 때마다 컨트롤러가 진보를 수용하도록 설계되거나 재설계됨에 따라 필요한 지연이 있었다. 이는 컨트롤러 개발 비용과 함께 Word 직렬 인터페이스의 도입으로 이어졌다.

ESDI(Enhanced Small Disk Interface)는 표준 데이터 인코딩 방식으로 여러 데이터 전송 속도를 지원함으로써 컨트롤러 설계 시간을 최소화하기 위한 시도였다. 이는 대개 디스크 드라이브와 컨트롤러에 의해 자동으로 협상되었다. 그러나 대부분의 경우 15 또는 20메가비트 ESDI 디스크 드라이브는 하향 호환성이 없었다(즉, 15 또는 20메가비트). 디스크 드라이브가 10메가비트 컨트롤러에서 실행되지 않음) ESDI 디스크 드라이브에는 트랙당 섹터 수와 (일부 경우) 섹터 크기를 설정할 수 있는 점퍼도 있었다.

Word 직렬 인터페이스

기록 Word 직렬 인터페이스는 하드 디스크 드라이브를 하나의 케이블로 버스 어댑터에^[b] 연결하여 데이터/컨트롤을 결합한다. (위의 모든 초기 인터페이스의 경우, 각 드라이브에는 추가 전원 케이블이 있으며, 일반적으로 전원 공급 장치로 직접 연결됨) 이러한 인터페이스의 초기 버전은 일반적으로 드라이브와 드라이브 간에 8비트 병렬 데이터 전송이 가능했지만, 16비트 버전이 훨씬 일반화되었으며 32비트 버전이 있다. 데이터 전송의 특성이라는 단어는 호스트 버스 어댑터의 설계를 선행 HDD 컨트롤러의 그것보다 훨씬 더 단순하게 만든다.

• CTL-I(Controller Interface)^[3]는 IBM이 1972년 3333년부터 메인프레임 하드 디스크 드라이브를 위해 도입한 8비트 워드 직렬 인터페이스였다.^[4] 3333은 최대 8개의 3330 타입의 하드 디스크 드라이브로 구성된 일련의 장치 중 첫 번째 장치였다; 그것은 CTL-I 컨트롤러와 두 개의 3330 타입의 디스크 드라이브를 포함하고 있었다. 그 후, 일련의 드라이브 중 첫 번째 드라이브(CTL-I 컨트롤러 포함)는 IBM에 의해 A 유닛으로 지정되었다.^[5] A 장치 내의 드라이브와 문자열의 다른 모든 드라이브는 위의 초기 인터페이스와 유사한 인터페이스를 가지고 있었다. IBM Director 또는 통합 첨부 파일에 연결된 A-units.
• 원래 슈가트 어소시에이츠 시스템 인터페이스(SASI for Shugart Associates System Interface)라고 이름 붙여진 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI)는 시스템 통합 노력을 최소화하기 위해 명시적으로 배치된 초기(서클 1978년) 산업 표준 인터페이스다.^[6] SCSI 디스크는 서버와 워크스테이션에서 표준이 되었다. Commodore Amiga와 Apple Macintosh는 1990년대 중반까지 SCSI 드라이브를 배치했으며, 그 무렵에는 대부분의 모델이 ATA(이후 SATA) 제품군 디스크로 전환되었다. 최고 성능의 디스크는 SCSI, SAS 및 파이버 채널에서만 사용할 수 있지만 SCSI 디스크의 용량은 2005년에야 ATA 디스크 기술에 뒤처졌다. 데이터 케이블의 범위 제한은 외부 SCSI 장치를 허용한다. 원래 SCSI 데이터 케이블은 단일 종단(공통 모드) 데이터 전송을 사용했지만 서버 클래스 SCSI는 저전압 차동(LVD) 또는 고전압 차동(HVD) 중 하나를 차동 전송을 사용할 수 있었다.("차동 SCSI의 저전압 및 "고전압" 전압은 SCSI 표준에 상대적이며 저전압 및 고전압의 의미를 충족하지 못한다.ge 일반적인 전기 공학 맥락에서 사용되는 것처럼, 예를 들어, 법정 전기 코드에 적용되는 것처럼, LVD와 HVD 모두 일반적인 용어로 저전압 신호(각각 3.3V 및 5V)를 사용한다.)

• 병렬 ATA(Parallel ATA)는 원래 IDE로 표준화된 다음, 새로운 변종 직렬 ATA를 도입하면서 P-ATA 또는 PATA라는 별칭이 소급하여 추가되었다. 원래 이름(circa 1986)은 하드 드라이브 자체와 컨트롤러의 통합을 반영했다. (이러한 통합은 SCSI 드라이브로 몇 년 전에 이루어진 IDE와의 통합은 새로운 것이 아니었다. 인터페이스 카드에서 디스크 드라이브로 HDD 컨트롤러를 이동하면 호스트/컨트롤러 인터페이스를 표준화하고 호스트 장치 드라이버의 프로그래밍 복잡성을 줄이고 시스템 비용과 복잡성을 줄일 수 있었다. 40핀 IDE/ATA 연결은 데이터 케이블에서 한 번에 16비트의 데이터를 전송한다. 데이터 케이블은 원래 40-컨덕터였으나 나중에 하드 드라이브와의 데이터 전송을 위한 고속 요구사항이 UDMA로 알려진 "초고속 DMA" 모드로 이어졌다. 점차적으로 이 표준의 더 빠른 버전은 결국 동일한 케이블의 80-컨덕터 변형에 대한 요구사항을 추가했고, 여기서 도체의 절반은 접지 니즈를 제공한다.크로스스토크를 줄임으로써 고속 신호 품질을 향상시키기 위한 sary 80-컨덕터 인터페이스에는 39개의 핀만 있으며, 핀이 누락되어 있어 디스크와 컨트롤러 손상의 일반적인 원인인 호환되지 않는 소켓에 커넥터를 잘못 삽입하는 것을 방지하는 키 역할을 한다.

비트 직렬 인터페이스

최신 비트 직렬 인터페이스는 하드 디스크 드라이브를 하나의 데이터/제어 케이블로 호스트 버스 인터페이스 어댑터(현재 일반적으로 "사우스 브리지"에 통합된 PC의 경우)에 연결한다. 또한 각 드라이브에는 추가 전원 케이블이 있으며, 일반적으로 전원 공급 장치로 직접 연결된다.

• DECs Standard Disk Interconnect(SDI)는 현대 비트 직렬 인터페이스의 초기 사례였습니다.
• 파이버 채널(FC)은 기업 시장에서 병렬 SCSI 인터페이스의 후속 제품이다. 그것은 직렬 프로토콜이다. 디스크 드라이브에서는 일반적으로 파이버 채널 중재 루프(FC-AL) 연결 토폴로지가 사용된다. FC는 단순한 디스크 인터페이스보다 훨씬 광범위한 사용량을 가지고 있으며 SAN(Storage Area Network)의 초석이다. 최근에는 iSCSI와 ATA over Ethernet과 같은 이 분야를 위한 다른 프로토콜도 개발되었다. 혼란스럽게도 드라이브는 광섬유가 아닌 파이버 채널용 구리 연선 케이블을 주로 사용한다. 후자는 전통적으로 서버나 디스크 어레이 컨트롤러와 같은 대형 기기를 위해 예약된다.

• 직렬 ATA(SATA). SATA 데이터 케이블에는 EIA-422와 마찬가지로 장치에 데이터를 차등 전송하기 위한 데이터 쌍이 1개 있고, 장치에서 차등 수신을 위한 데이터 쌍이 1개 있다. 그것은 연속적으로 데이터가 전송될 것을 요구한다. 유사한 차동 신호 시스템이 RS485, LocalTalk, USB, FireWire 및 차동 SCSI에 사용된다.
• SAS(Serial Attached SCSI) SAS는 훨씬 더 빠른 데이터 전송을 허용하도록 설계된 장치용 신세대 직렬 통신 프로토콜이며 SATA와 호환된다. SAS는 표준 3.5인치 SATA1/SATA2 HDD에 기계적으로 동일한 데이터와 전원 커넥터를 사용하며, 많은 서버 지향 SAS RAID 컨트롤러도 SATA 하드 드라이브를 처리할 수 있다. SAS는 전통적인 SCSI 장치에서 찾을 수 있는 병렬 방식 대신 직렬 통신을 사용하지만 여전히 SCSI 명령을 사용한다.

메모들

참조

외부 링크

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