Advanced Technology Attachment

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1 개요

PATA(IDE)SATA

Advanced Technology Attachment(고급 기술 결합)으로, IDE(Integrated Drive Electronics) 규격으로 시작된 표준화 명칭이다. IBM-PC와 그 호환 기종에서 하드디스크와 ODD, SSD등과 같은 보조 기억 장치를 연결하기 위한 인터페이스 규격이다. PATA나 SATA 같은 인터페이스가 모두 이 표준 규격 안에 들어가 있다. 현재 기술 표준을 정하는 기구는 Serial ATA International Organization이다.

참고로 SATA1, 2, 3 혹은 Gen1, 2, 3이라는 명칭을 사용하지 말고, SATA Revision 1.0, 2.0, 3.0이나 1.5Gb/s, 3Gb/s, 6Gb/s라는 명칭을 사용하라고 하고 있다.#[1]

2 종류

2.1 pre-ATA (IDE)

표준화 되기 전의 규격으로, 22비트 LBA를 사용, 하드디스크 크기는 2.1GB까지 지원하였다. 전송 방식은 PIO 0만 사용, 속도는 3.3MB/s 정도였다. 표준화 되면서 ATA-1로 넘어갔다.

2.2 ATA-1 (IDE)

이 표준은 1994년에 지정되었고, 보통 IDE라고 하면 이 규격을 말한다. 486 초창기까지 긴 세월 동안 쓰인 규격으로, 28비트 LBA를 사용하면서 하드디스크 크기를 137GB까지 지원했다. 이 때의 규격은 40핀 단자와 40선 병렬 케이블을 사용했으며, 해당 케이블은 리본 케이블이라는 명칭으로 많이 불렸다. 하드디스크 이외의 장치는 연결할 수 없었다. 그 이유는 등장 시 CD-ROM이 일반화되기 이전이었고, SCSI 또는 사운드 카드에 연결하는 형태가 일반적이었다.

전송 방식도 다양화하여 PIO 0, 1, 2와 Single-word DMA 0, 1, 2/Multiword DMA 0을 지원했다. 최고 속도는 8.3MB/s.

원래 처음에는 슬롯은 기본으로 1개만 지원했고, 별도의 인터페이스 카드를 꽂으면 확장이 가능했다. 1개의 슬롯에는 마스터와 슬레이브로 2개의 하드디스크를 연결할 수 있었다. 이후 슬롯을 한 개 더 지원해 최대 4개까지의 하드디스크가 장착 가능해졌다. 이때 슬롯 명칭이 프라이머리(Primary)와 세컨더리(Secondary)로 나눠졌다.

2.3 ATA-2 (E-IDE)

1996년에 지정되었다. E-IDE(Enhanced IDE)라고 명명된 방식으로, 향상된 IDE라는 뜻이다. 고속 IDE라든가 고속 ATA라는 명칭으로도 많이 불렸다. 이 때의 전송 방식은 PIO 3, 4와 Multiword DMA 1, 2를 지원했다. 최고 속도는 8.3MB/s. 펜티엄으로 넘어오면서 대세가 되었다.

2.4 ATA-3 (E-IDE)

1997년에 지정되었다. 이 때부터 S.M.A.R.T가 들어갔다. 속도에는 변함이 없었고, 보안성이 향상된 버전.

2.5 ATA/ATAPI-4 (Ultra ATA/33)

1998년에 지정되었다. 드디어 IDE 슬롯에 하드디스크 이외의 CD-ROM을 비롯한 ODD 장비 등 보조 기억 장치를 연결할 수 있게 되었다. 이전에도 비표준으로 지원은 했다. 이때부터 ATAPI라는 글자가 붙는데, 이것이 하드디스크 이외의 보조 기억 장치 인터페이스 표준을 정의한다.

전송 방식도 달라져, Ultra DMA 0, 1, 2를 지원했다. 최대 속도가 33MB/s로 올라갔으므로 이 표준을 Ultra ATA/33이라고도 부른다.

2.6 ATA/ATAPI-5 (Ultra ATA/66)

2000년에 지정되었다. 이 때부터 케이블이 80선으로 바뀐다. 40선 케이블에서 발생하는 신호 간섭을 줄이기 위해 선 사이사이에 접지(Ground) 역할을 하는 선을 추가했다. 이 때문에 빠른 속도가 가능했지만, 선이 너무 많고 가늘어지는 바람에 고장이 잘 나는 부품이 되었다. 따라서 넓적한 리본 케이블이 아닌 둥근 라운드 케이블이 이 때 등장한다. 물론 이 라운드 케이블은 비규격이었으므로 신호 간섭에는 취약한 편이었다.

전송 방식은 Ultra DMA 3, 4까지 지원. 최대 속도가 66MB/s로 올라가 Ultra ATA/66이라고도 부른다.

ATA66형 하드가 나왔지만 당시에는 ATA33까지 속도를 낼 수 있는 440BX 칩셋 메인보드를 주로 사용했다. ATA66의 진정한 속도를 느끼려면 SCSI같이 컨트롤러를 따로 끼워야 했다. 이유인 즉슨 인텔이 RDRAM과 함께 주구장창 밀었던 i820의 대참패 때문이었다. 당시 PC133 SDRAM+4X AGP+ATA66이 가능한 메인보드는 VIA 694X밖에 없었고, 인텔은 ATA66은 커녕 PC133 SDRAM을 꽂을 수 있는 메인보드가 AGP가 없는 i810E밖에 없었다. 이로 인해 1999년부터 2000년대 초반까지는 인텔이 VIA에게 강공을 당한 시기이기도 하다. 결국 인텔은 두 손 들고 i820 SDRAM MTH 버전을 전량 회수했고, i810E를 좀 고쳐서 i815를 부랴부랴 만들었다.

2.7 ATA/ATAPI-6 (Ultra ATA/100)

2002년에 지정되었다. 이때부터 48비트 LBA를 사용하여 최대 용량 137GB의 벽이 깨진다. 2000년대 초반에 137GB를 넘는 하드디스크가 등장하면서 용량 인식이 전부 되지 않는 문제는 이 표준이 아직 적용되지 않은 PC와 OS 때문이었다. 이후 이 규격을 지원하는 메인보드가 속속 나왔고, OS는 업데이트를 통해 해결되었다. 대표적으로 윈도우즈의 경우 XP 서비스팩 1에서 지원되었다.

전송 방식도 Ultra DMA 5를 지원, 최대 속도는 100MB/s에 도달했으며, 실제 속도는 동급 최고속 제품이 80MB/s에 달했다. 이 때문에 Ultra ATA/100으로도 불린다.

2.8 SATA Revision 1.0 (SATA 1.5Gb/s, ATA/ATAPI-7, Ultra ATA/133)

2003년 1월에 발표된 규격으로, 보통 SATA1이라는 이명으로도 불린다.

이때에 이르러서 SATA라고 부르는 얇고 빨간 직렬 전송 케이블이 등장한다. 80선짜리 리본 케이블이 고장 나기 쉬운 데다가 병렬 방식의 단점인 신호 간섭으로 속도 향상이 어렵기에 등장하게 되었다. SATA가 등장하면서 병렬 케이블 방식의 이름이 PATA(Parallel ATA)라고 변경되었다.

전송 방식은 Ultra DMA 6을 지원한다. 이에 따라 PATA는 133MB/s까지, SATA는 150MB/s(8b/10b 인코딩을 사용하여 10비트로 1바이트를 표현함)까지 지원하게 되었다. ODD만 사용한다면 이 이상의 규격은 그다지 의미가 없다. 다만 하드디스크는 표준 ATAPI-7의 실제 대역폭이 사우스브릿지의 ATA 컨트롤러에 따라 다소 차이는 있지만 90~100MB/s 정도였다. 대략 2007년 이후 출시된 SATA2 하드디스크는 SATA1 전용 컨트롤러나 메인보드에서 성능 강하를 보일 수 있다. 참고로 2010년에 출시된 하드디스크의 초기 시퀀셜이 이미 150MB/s를 돌파했다.

커넥터에 금속 잠금 기능이 없는 SATA 케이블을 사용하면 자꾸 케이블이 빠지는 경험을 할 수가 있다. 잠금 기능이 있는 SATA 케이블은 천 원 정도에 살 수 있다. 그리고 케이블이 안 꼽힐 때는 무조건 힘으로 넣으려 하지 말고, 꼽는 방향이 맞는지 살펴보자. 방향이 맞으면 쉽게 들어간다. 끼우는 방향이 다를 때 너무 힘을 주면 플라스틱으로 된 커넥터가 의외로 약해 금이 가거나 심하면 부서지기도 한다.

보기 좋게 선정리 한다고 케이블을 돼지 꼬리처럼 돌돌 말아 놓기도 한다. 그러나 내부 단선으로 인한 오류나 합선 등이 일어날 가능성이 있기에 추천하지 않는다. 있는 대로 꽉꽉 접어 케이블 타이 따위로 동여 매는 일도 절대 하지 말도록 하자.[2] 미관을 위해서라면 기존의 납작한 SATA 케이블이 아닌 라운드 케이블 구매를 고려하자.

2.9 SATA Revision 2.0 (SATA 3Gb/s)

2004년 4월에 발표된 규격으로, 보통 SATA2라는 이명으로 불린다. SATA 1.5Gb/s의 2배인 3Gb/s(300MB/s, 이전과 마찬가지로 8b/10b 인코딩 사용)를 지원한다. 상당수의 하드디스크와 메인보드가 지원하며, 기계식 보조 기억 장치의 속도 향상 한계로 인해 향후 몇년간 더 사용되리라 보인다.

2.10 SATA Revision 3.0 (SATA 6Gb/s)

2008년 7월에 처음 소개되었다가 2009년 5월 말에 최종 발표된 규격으로, 보통 SATA3라는 이명으로 불린다. SATA 3Gbps의 2배인 6Gbps(= 750MB/s)를 지원하는 규격으로, SAS와 호환성이 있다. 2009년 말에 SATA3 지원 제품이 하나 둘씩 출시되고, 이듬해에 네이티브 SATA3 지원 메인보드가 AMD 쪽에서 먼저 출시된다. 이후 2011년부터 인텔도 중고급형 메인보드부터 SATA3을 지원하면서 2015년 현재 대부분의 HDD가 이 규격을 지원한다. HDD 자체의 구조적인 한계로 인해 속도가 낮아 SSD 만큼의 속도 차이는 나지 않는다. 참고로 2013년 초 일반 하드디스크의 최대 시퀀셜은 200MB/s를 약간 넘는 정도로, 캐시를 통하지 않는다면 SATA2로도 충분하다.

SSD는 삼성이나 플렉스터의 신 제품군, 비압축 패턴에 한해서 샌드포스 컨트롤러 등의 이 규격의 대역폭을 충분히 활용하는 제품들이 많이 나오고 있으므로 메인보드 구입 시 지원 여부를 확인해야 한다. SSD들이 이 규격의 대역폭의 속도 한계에 부딪쳐서 SATA Express, NVMe 규격이 도입되었다. SSD가 개발되기 전 기계식 저장 장치에 맞춰 설계된 AHCI의 한계를 극복하려고 하는 시도이다.

2.10.1 SATA Revision 3.1

2011년 7월에 발표된 규격으로 mSATA, PCI Express Mini 등의 규격과 제로 파워 광학 디스크 드라이브 등 Idle 소비 전력 개선, TRIM, 전원 관리, 하드웨어 제어 기능, USM 등을 추가로 지원한다.

2.10.2 SATA Revision 3.2

2013년 8월에 출시된 규격으로 SATA Express나 SATA M.2, microSSD 등을 지원하기 위한 규격이다.

2.11 SATA Express

기존 SATA 3의 속도 제한을 넘어서기 위한 새 규격. SATA Revision 3.2 규격의 일부로, 이름에서 볼 수 있듯이 PCI Express의 기술을 접목하여 이를 이용하여 고속 통신을 구현하며, 기존 SATA 드라이브와의 호환성도 유지한다. 규격 상 최대 속도는 16Gb/s(1969MB/s, SATA 6Gb/s까지 사용하였던 8b/10b 대신 128b/130b를 사용함)에 이른다. 다만 현재 출시된 제품들은 아직 최대 1GB/s까지만 지원하는 듯.

메인보드(호스트) 쪽 포트 구조가 특이하다. 2개의 SATA 포트 왼쪽에 조그마한 포트가 하나 추가된 형태다. 이 3개의 포트들이 하나의 SATA Express 포트를 이룬다. 그래서 SATA Express 드라이브를 이용할 때는 이 3개의 포트를 모두 이용하며, 기존의 SATA 드라이브를 이용할 때는 SATA 포트 중 하나에 연결하여 한 SATA Express 포트 당 총 2대의 SATA 드라이브를 이용할 수도 있다.

그러나 특유의 구조로 인해 포트가 넓적해진 탓에 그리 많이 쓰이진 않으리라 예상된다. 인텔의 차세대 규격인 M.2[3]를 밀고 있으므로 미래가 불투명하다.

2.12 SATA M.2

NVMe 규격의 M.2가 아닌 AHCI 규격의 M.2 포트이다. 현재 M.2 SSD는 대부분 이 포트를 사용한다. M키와 B키라는 슬롯과 장치 양쪽에 모두 있는 키를 가진다. B키가 뚫렸으면 SATA 호환 규격이고, M키가 뚫렸으면 PCIe만 지원하지만 CPU와 버스가 직결되어 빠르다. 둘 다 뚫린 경우도 있어서 양쪽 다 지원하기도 한다. 키홈을 볼 때는 암, 수 둘 다 확인하여야 한다. 물론 수의 키가 다 뚫려있으면 상관없다.

2.13 mSATA

노트북 등 소형 기기를 위한 포트이다. 커넥터 모양은 무선랜 카드를 장착하는 데 사용하는 miniPCIe와 동일하지만 전기적으로 호환되지 않는다. mSATA가 등장하기 전까지 PCIe 타입 SSD가 여러 종류 있었는데, 모양은 miniPCIe라 하더라도 서로 호환되지 않는 경우가 비일비재했다.

2.14 eSATA

외장 하드계의 IEEE1394
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SATA를 USB처럼 간편하고 외부에서 쓸 수 있게 만들어진 버전. USB 외장 하드와는 다르게 별도의 신호 변환 과정 없이 SATA 버스에 직결할 수 있다. 그냥 SATA 커넥터 일자로 펴고 핫 플러깅만 지원하는 물건이라 보면 된다. 이 외에도 외장형이라는 인터페이스 특성 상 사용 가능한 신호 전압 등 범위가 넓으나, 현실은 메인보드 내장 SATA를 eSATA로 바꿔 주는 브래킷을 쓰면 된다. 위의 일반 SATA와 전기적 규격이 같다 보니, SATA1 때는 150MB/s, SATA2는 300MB/s, 현재 SATA3에서는 600MB/s의 전송 속도를 지원한다. 많은 보드들이 지원했지만 전원 공급 방법이 애매하여 개인용으로는 드물게 사용된다. Powered eSATA라는 포트가 있지만 USB-IF, SATA-IO 둘 다 공식적인 표준으로는 인정하고 있지 않으며, 결정적으로 USB에서 전원을 끌어 오다 보니 3.5인치 하드에서 사용하는 +12V 전압을 안정적으로 공급 받을 수 있는 방법이 없다. e-SATA와 USB를 한 포트에서 동시에 사용 가능한 단자도 있었으며 주로 노트북에서 사용되었다.

2.15 U.2 (SFF-8639)

3 관련 문서

  1. ↑ 약간의 여담인데, 보통 신형 하드디스크나 SSD를 살 때, SATA3 케이블을 사면 좋다라는 식으로 이야기 하는 상인들이 있는데, 보통 이런 상인들은 용팔이를 의심해봐야 한다. 어차피 SATA의 규격은, 메인보드와 해당 보조 기억 장치에서 지원해주는 거기 때문에 케이블은 아무 상관 없다. 즉, 어떤 단계이건, 일반적인 SATA 케이블은 다 동일한 케이블이다. 즉, 하드나 SSD 살 때, SATA 케이블을 그냥 주지 않고 과도하게 비싸게 따로 판다면, 그냥 그 가게는 곱게 빠져나와라. (어차피 SATA 케이블을 비싸게 팔지 않기 때문에, 용산이나 국전 등에서 특별히 따로 사지 않는 한 저장장치 살 때 그냥 서비스로 한 개 주는 편이다.) 인터넷에서 하드나 SSD를 샀는데, 만약 SATA 케이블이 없다면, 메인보드 박스를 뒤져보면 여분으로 최대 2개의 SATA 케이블이 들어있다. 어차피 없다 해도 걱정하지 말고 할인점 컴퓨터 케이블 칸에 가보면 있으니 걱정하지 말 것.
  2. ↑ 모든 케이블 종류에 180도 꺾어 접는 것은 좋지 않다. 넓은 지름으로 둥글게 말아서 살짝 묶어주는 정도가 좋다.
  3. ↑ 노트북의 mSATA 슬롯처럼 케이블 없이 기판 채로 슬롯에 꽂는 구조이다. 마찬가지로 얘도 PCI-E Lane을 따와서 슬롯 형태만 바꾼 것. 얘도 세대가 있어서 초기형은 4Gb/s 정도의 속도가 나오고 지금은 이론적인 최대 속도가 32Gbps (4GB/s)이다. SATA 망했어요.