하드 디스크란?

 IDE

IDE란 Integrated Drive Electronics 의 약자로 일반적인 메인보드에서 지원되는 하드디스크 드라이브(이후 HDD)/광학 디스크 드라이브(ODD/CD&DVD 등의 장치) 등의 장치들의 인터페이스를 총칭하는 언어입니다.

ATA / P-ATA / S-ATA I / S-ATA II

우선 S-ATA를 알기전에 ATA 장치를 알아야 합니다.
ATA란 Advanced Technology Attachment 의 약자로 CD-ROM 드라이브나 하드디스크 장치등을 IDE 인터페이스에 접속하기 위한 규격을 말합니다.

다시 ATA 장치는 두 가지로 나뉘는데, 첫째로 우리가 흔히쓰는 하드와 CD-ROM의 규격인 P-ATA(E-IDE) 장치의 HDD, 그리고 최근 개발된 S-ATA 장치를 들 수 있겠습니다.

ATA의 규격을 이해 하셨다면 P-ATA 와 S-ATA 에 대해 알아보겠습니다.

첫째로 P-ATA 의 P는 (Parallel) 패러럴의 약자로 병렬을 뜻합니다.
여러개의 케이블로 나란히 병렬로 데이터가 움직이는 방식으로 ATA-100과 ATA-133 하드디스크가 모두 P-ATA 방식입니다.
ATA-100은 초당 최대전송률 100MB/S 의 규격을 말하는 것이며 ATA-133은 초당 최대전송률 133MB/S 의 규격을 말하는 것입니다.

일반적인 하드와 CD-ROM에 쓰이는 넓은 40Pin 의 케이블을 이용하고, 병렬방식으로 Master/Slave 로 한케이블에 두개의 장치의 연결이 가능합니다.
IDE / E-IDE / ATA-100 / ATA-133 이 모두 같은 방식의 40Pin케이블로 연결됩니다.

둘째로 S-ATA 의 S는 (Serial) 시리얼의 약자로 직렬을 뜻합니다.
최근에 나온 ATA의 장치규격으로 하드디스크에 주로 이용하고 있습니다.
쉽게 설명해 넓이 1 cm 정도의 좁은 케이블로 직렬데이터 이동방식으로 기존 P-ATA보다 빠른 전송률을 나타냅니다.
S-ATA I 과 S-ATAII 의 규격이 모두 S-ATA방식이며, 한 케이블과 포트에 하나씩의 장치밖에 연결이 되지 않습니다.

S-ATA I(ATA-150) 은 초당 최대전송률 150MB/S 의 속도를
S-ATA II(ATA-300)는 초당 최대전송률 300MB/S 의 속도를 내는 규격입니다.

S-ATA II 는 최근 개발된 새로운 인터페이스로 아직 재대로된 속도를 못내주고 있고
S-ATA I 과 큰 차이가 없지만 후일 하드디스크의 성능이 개선되고 발전된다면 빠른 전송률을 보여줄 인터페이스 입니다.

SCSI

SCSI(스카시)란 Small Computing System Interface 의 약자로 서버환경이나 워크스테이션등 고가의 시스템환경에 주로 이용되는 장치로 ATA장치와는 달리 빠른 RPM 으로 구동되며(주로 10,000rpm~15,000rpm) 빠른 전송률과 긴 수명과 안정적인 데이터 보존률 낮은 시스템 점유율등 하드디스크와 ODD 장치가 갖춰야될 장점만을 모아둔 제품이라 하겠습니다.

단점이라면 가격이 일반 ATA장치보다 2배에서 5배이상 차이가 난다고 보시면 되겠습니다.
그리고 SCSI 창치를 활용하기 위한 컨트롤러의 가격도 만만치 않구요.
일반적인 PC에선 거의 쓰이질 않습니다. 주로 서버에서 사용됩니다.

NCQ

NCQ는 하드드라이브가 읽기/쓰기 명령을 재정렬하고 최적화시키는 기술로서 하드디스크의 기계적 이동으로 인한 레이턴시(대기하고 있는 작업처리 성능)을 개선시켜 전체적인 성능을 끌어올리는 기술입니다.

NCQ는 네이티브 시리얼 ATA 하드드라이브에만 적용 가능한 S-ATA의 명령 프로토콜로써 NCQ를 지원하는 드라이브는 내부적으로 지눤 명령어를 동적으로 재스케줄하거나 재순서조정이 가능하게되며 드라이브가 다른 명령어 처리를 위해 데이터를 찾고있는 동안에 호스트가 추가적인 명령을 지시할 수 있도록 하는 메커니즘을 포함하고 있습니다.

NCQ는 또한 호스트의 소프트웨어 방식의 간여없이 데이터 전송에 DMA(Direct Memory Access)를 드라이브로 하여금 동작할 수 있게하는 First Party DMA라는 기능도 갖추고 있습니다.
이는 다양하면서 복잡한 하드 드라이브 구동순서를 CPU의 관여없이 처리가 가능하다는 것을 말합니다.
NCQ 드라이브는 또한 현재 드라이브 헤드의 각/회전 위치를 파악하고 있어 검색/회전 레이턴시를 최소화한 데이터 전송방법을 스스로 선택하게 됩니다.

NCQ(Native Command Queuing) 기능은 기존의 하드디스크와는 달리 한 번에 32 개의 명령을 HDD에 보내고 수행할 수 있는 기능입니다.
최대 32 개의 명령까지 연속적으로 수행할 수 있기 때문에 한 번에 한 개의 명령만을 수행하는 일반 HDD에 비해 전반적으로 성능 향상이 가능하다는 것이 NCQ 기술의 핵심입니다.

더불어 NCQ가 적용된 제품은 HDD가 특정명령을 수행하는 도중이라도 다른 어플리케이션의 동작을 통해 또다른 명령어가 HDD로 들어오게 되면, 즉각적으로 명령어 처리순서를 최적화/재배열하는 것이 가능하기 때문에 전체적인 HDD의 데이터 처리효율을 높여주는 기능을 가지고 있기도 합니다.

NCQ 기술의 또 다른 장점 중 하나는 이 기술을 사용하는 HDD는 자체적으로 현재 자신의 헤드가 어느 부분에서회전하고 있는가를 항상 인식하고 있다는 것 입니다.
헤드의 위치를 인공지능적으로 파악하고 있기 때문에, 여러 개의 명령어 수행요구가 들어오면
NCQ 기술은 헤드의 움직임을 최소화할 수 있는 방식으로 HDD를 동작시켜 전반적으로 데이터 검색/회전시 레이턴시를 최소화 할 수 있는 장점을 가지게 됩니다.