Capacity Barrier

1. 528MB Barrier

528MB 배리어는 사용자가 가장 먼저 마주쳤던 장벽이었다. 하드디스크 드라이브를 528MB까지밖에 쓸수가 없다니, 그것도 시스템이 528MB 이외의 부분을 인식하지 못해서 쓰지 못한다는 것은 사용자들의 입장에서는 상당히 당황스러운 문제였다.

앞 페이지에서 살펴보았던 CHS 바이오스 상의 한계와 ATA 규격상의 한계를 비교해보도록 하자.

사용자는 ATA 방식의 하드디스크를 시스템에 연결하고, 시스템의 바이오스는 CHS 어드레싱을 사용해서 하드디스크에 접근한다. 이러한 구조 상에서 발생한 문제는 바로 용량제한이었다. ATA 규격상에서 아무리 실린더를 65536개까지 지원할 수 있다고 하더라도 CHS 바이오스는 1024개의 바이오스만을 인식할 수 있었다. 그 결과, 사용할 수 있는 실린더의 수는 1024개로 제한되어 버리고 만다. 마찬가지로, 헤드와 섹터에 있어서도 각각 16개와 63개로 제한이 걸린다.

그 결과, 하드디스크 드라이브가 가질 수 있었던 한계는 실린더 1024개, 헤드 16개, 섹터 63개가 된다. 이를 바탕으로 용량을 계산해보자.

1024 × 16 × 63 x 512byte = 528,432,304byte

즉, 여기서 약 528MB라는 용량제한이 생겨버린 것이다. 이를 돌파하기 위해서 'CHS 변수 전환(CHS parameter translation)'이라는 방법이 사용되었다. 하드디스크의 물리적인 CHS 수치를 무시하고 이것을 시스템에서 허용되는 수치로 변경하는 것이다.(구형 시스템의 바이오스를 보면 하드디스크 드라이브의 설정 항목 중 마지막 항목에 'normal, large, LBA'의 세가지 항목이 존재했다. 이 중에 normal이 바로 위에 언급되어 있는 일반적인 CHS 방식 어드레싱이고, large가 지금 이야기하는 CHS 변수전환을 사용한 어드레싱이다.)

CHS 변수 전환의 원리는 매우 간단하다. 만약, 하드디스크 드라이브가 가지고 있는 CHS 값이 각각 2048, 16, 63일 때, 이것은 일반적인 CHS 방식 접근으로는 실린더의 수치에서 걸려서 용량을 제대로 인식하지 못한다. 그러나 CHS 변수전환을 적용하여, 이를 1024, 32, 63으로 전환하면, 전체 섹터의 수는 그대로 유지하면서 하드디스크를 그대로 인식시킬 수 있었다. 1993년~1994년 혹은 그 이후에 만들어진 제품들에는 변수전환 방법이 적용되어서 528MB를 초과하는 용량의 제품을 사용할 수 있거나, 혹은 바이오스의 업그레이드를 통해서 지원할 수 있었다.

2. 8.4GB Barrier

CHS 변수전환을 통해서 528MB의 배리어는 해결했지만, 하드디스크 드라이브의 용량은 꾸준히 늘어서 새로운 장벽을 만들어냈는데, 바로 8.4GB 배리어이다.

CHS 변수전환을 사용한다고 해도 결국은 CHS 바이오스 상에서 지원할 수 있는 전체 실린더/헤드/섹터 수까지만 지원할 수 있다는 것이 문제였다. CHS 바이오스는 실린더, 헤드, 섹터를 최대 1024개, 256개, 63개까지 사용할 수 있었는데, 이것을 계산하면 바로 8.4GB가 된다.

1024 × 256 × 63 × 512byte = 8,455,716,864byte

이러한 장벽을 넘기 위해서 만들어진 것이 LBA(Logical Block Address) 인터페이스이다. LBA 인터페이스가 적용되면, 바이오스는 기존의 CHS 방식 대신 LBA 방식을 사용해서 하드디스크 드라이브에 접근한다.

LBA(Logical Block Address)는 그 이름 그대로, 물리적, 혹은 논리적(변수전환된) CHS 수치를 무시하고 하드디스크 전체를 하나의 영역으로 보면서 이 안에서 일련의 주소를 가지는 블록을 만든다. 그리고 이러한 블록의 주소를 지정하기 위한 정보로써 28bit를 사용한다.

그 결과, 본래 바이오스가 가지고 있는 CHS 한계와는 상관없이 ATA 규격이 가지는 한계까지를 모두 사용할 수 있다. 28bit가 사용된 것은 ATA 규격에서 정의하고 있는 CHS 수치에 28bit의 정보가 사용되기 때문이다. 그리고, 섹터의 수는 0이 아닌 1부터 시작되기 때문에 256개가 아닌 255개가 되며, 이와 호환성을 유지하기 위해서 LBA 방식의 어드레싱에서 사용할 수 있는 주소의 총 개수는 다음과 같이 정해진다.

2¹⁶ × 2⁴ × (2⁸ - 1) = 2²⁰ × (2⁸ - 1) = 267,386,880

LBA 방식은 1994년 및 그 이후에 만들어진 바이오스들이라면, 적용되어 있거나 혹은 바이오스의 업그레이드를 통해서 지원이 가능하다.

3. 137GB Barrier

사실, LBA 방식이 적용될 때까지만 해도 137GB라는 것은 멀고 먼 곳처럼 생각되었으나, 어느새, 사용자들이 사용하는 하드디스크 드라이브의 용량은 100GB로 치닫고 있고, 대용량 제품군에서는 160GB짜리도 등장하고 있다. 위에서 언급한 LBA의 주소에 사용되는 정보는 총 28bit, 그리고 CHS 수치와 호환성을 유지하기 위해서 2²⁰ × (2⁸ - 1) 개의 주소를 사용할 수 있다고 하였다. 그러면 LBA는 하드디스크 드라이브를 어디까지 지원할 수 있는것일까?

2²⁰ × (2⁸ - 1) x 512byte = 136,902,082,560byte

결국 136GB라는 새로운 배리어가 만들어지는 것이다. 이것은 ATA 규격 자체의 한계이기 때문에 CHS 변수전환이나 LBA 같은 어드레싱 방법의 변경 등으로는 극복할 수가 없었다. 그래서 이것은 ATA의 새로운 규격에 포함되었는데, 그것이 바로 ATA-6이다.

ATA-5(Ultra-ATA/66)까지는 초기 ATA 하드디스크 드라이브가 만들어질 때의 한계를 그대로 갖고있었다. ATA-6(Ultra-ATA/100)에서는 이러한 한계를 극복하기 위해서 하드디스크 자체 내에서도 물리적인 실린더/헤드/섹터의 수를 무시하고 총 48bit의 정보를 주소를 정하기 위해서 사용한다. 그래서 실제로 사용가능한 주소의 수가 2⁴⁸개(281,474,976,710,656개)가 되었다. 이로써 137GB 배리어를 지나서 보다 높은 용량의 하드디스크 드라이브를 만들 수 있는 것이다.

그러나, 문제는 바이오스이다. 137GB 배리어는 이제, 하드디스크 드라이브 뿐만 아니라 바이오스상의 지원도 제한해버린다. 결국, ATA-6이라는 새로운 규격으로 인해서 하드디스크 드라이브의 용량제한은 일단 사라졌으나, 이렇게 하드디스크 드라이브의 용량을 늘린다고 해도 결국은 바이오스가 지원하지 못하는, 마치 528MB 배리어와 비슷한 현상이 발생한 것이다.

지난 1996년 피닉스 바이오스(Pheonix BIOS)사는 이러한 사태를 예상하고 미국의 국립 정보기술 위원회(National Commitee on Information Technology Standard : NCITS)에 새로운 바이오스 규격인 "확장 디스크 드라이브 규격(Enhanced Disk Drive Specification : EDD)"을 제안하였다. EDD 바이오스는 LBA를 확장한 것으로써, 주소 정보에 사용할 수 있는 정보의 크기가 28bit에서 64bit로 증가하였다. 결국, 바이오스는 2⁶⁴개까지의 섹터를 어드레싱할 수 있게 되었다.

2⁶⁴개는 ATA-6에서 지정한 2⁴⁸개보다도 훨씬 많은 것이기 때문에 EDD가 적용된 바이오스라면 현존하는 모든 ATA 방식 하드디스크 드라이브를 인식할 수 있다. 당연히, 처음 제안한 피닉스사가 이를 제일 먼저 사용하였으며, 이후 1998년부터 다른 바이오스 제조사들에서도 이를 적용하기 시작하였다.

따라서, 1998년 이후 출시된 바이오스라면 약간의 수정(바이오스 업그레이드)으로 고용량 하드디스크 드라이브를 지원할 수 있다.