[강좌] ATA/100의 비밀 - 1. 케이블 - (1) 40선과 80선

IDE 케이블

40선 케이블과 80선 케이블

40선 케이블과 80선 케이블의 차이

80선 케이블은 UDMA 모드 3, 4, 5, 즉 UDMA 33/66/100에서 적용된다. 흔히 UDMA 33에서는 80선 케이블을 사용하지 않아도 된다는 것으로 알려져 있는데, 규격대로 따져보자면 UDMA 모드 3부터 80선 40핀 케이블이 권장된다. 80선 케이블은 40선 케이블보다 2배 촘촘한 케이블을 사용하는데, 이 중의 절반은 그라운드 시그널(접지)이 통하는 부분이다.

40핀 40선 케이블

40핀 80선 케이블

이렇게 각 신호선 중간중간에 접지를 끼워넣은 것은 신호의 신뢰도를 늘리기 위해서이다. 중고등학교 시절 배웠던 물리, 그 중에서도 전자기학을 조금 떠올려 보면, 도체에 전류가 흐르면 자기장이 발생한다. 그리고, 자기장 안에 있는 도체는 그 자기장에 의해서 유도전류가 생성된다. 여기서 아무개의 왼손법칙, 오른손법칙을 논할 필요는 없겠지만, 중요한 것은 특정 케이블에 전류가 흐르면, 그 근처의 케이블에는 그와 반대방향의 전류가 만들어진다는 것이다. 흔히 사용하는 플랫 케이블(flat cable, 혹은 리본 케이블이라고도 한다. 얇고 넓적한 케이블을 지칭한다.)의 경우 피복이 쉴딩(shielding : 전자기파 차단) 기능을 가지고 있지 않게 때문에, 케이블 안에서 필연적으로 크로스토크(crosstalk : 간섭현상)가 발생할 수밖에 없다.

데이터 전송시 크로스토크가 발생하는 모습

40선, 40핀 케이블의 경우 각 신호선이 서로 맞닿아 있기 때문에 크로스토크에 대해서 대단히 취약한 면모를 보인다. UDMA 33 정도까지는 이러한 크로스토크가 실질적인 데이터 전송에 큰 영향을 미치지 못하겠지만, 66MHz, 100MHz의 전송이 이루어지는 UDMA 66/100에서는 이러한 크로스토크가 실질적인 데이터 전송에서 대단히 중요한 역할을 한다. 그래서 80선 케이블이 필요해진다.

80선 케이블을 사용하면서, 각각의 접지선은 신호선과 커플링(coupling)되어 있다. 커플링 회로의 종류는 다양하지만 모두 크로스토크의 크기를 줄이거나, 혹은 케이블 위에서와 PCB 상에서 서로 다른 크로스토크가 만들어지게 하여서 이를 상쇄시키는 것을 목적으로 한다.

케이블의 구분

시스템이 UDMA 모드 2 이상으로 동작하려 한다면, 구동을 시작하기 전에 핀의 시그널을 검사하고, 현재 연결되어 있는 케이블이 40선인지, 80선인지를 판단한다. 이들 케이블을 판단하는 것은 PDIAG라는 이름을 가진 신호선이다. 34번 핀이 바로 그것인데, 시스템은 PDIAG에 어떤 신호가 들어왔나를 판별하여, 시그널의 상태가 1이면 40선 케이블로, 상태가 0이면 80선 케이블로 인식한다.

40선 케이블일 경우
시스템은 PDIAG 핀의 1이라는 신호값을 검출한다.

80선 케이블일 경우
PDIAG 핀은 접지되어 있기 때문에 시스템은 이 부분에서 0이라는 신호값을 검출한다.

이러한 과정을 거쳐서 시스템은 현재 80선 케이블이 연결되어 있는지, 40선 케이블이 연결되어 있는지를 구분한 후 동작 모드를 결정하게 된다. 만약 40선 케이블이라면 UDMA 모드 4, 5는 동작하지 않는다. 물론 UDMA 모드 2와 3 역시 80선 케이블이 권장되지만 '필수'는 아니므로 이들은 40선 케이블 상에서도 동작한다. 실제로, 80선 상에서 이러한 단선의 흔적은 쉽사리 찾아볼 수 있다. 아래의 사진을 보자.

위 사진과 같이 PDIAG 핀에 들어가는 신호선은 단선되어 있거나 핀이 연결되어 있지 않다. 간혹, 케이블 중간에 구멍이 뚫린 형태로 단선되어 있는 것을 몇몇 사용자가 케이블의 불량으로 오해하는 경우가 있는데, 이것은 케이블의 불량이 아니라 단지 80선 케이블을 80선 케이블로 인식시키기 위한 장치일 뿐이다. 물론 단선해놓는 것이 제작하기가 쉬워서 원가가 좀 저렴하기는 하다. :)