SATA

SATA(Serial Advanced Technology Attachment, Serial ATA)는 하드디스크(HDD)와의 데이터 전송을 위한 직렬 전송 방식을 사용하는 인터페이스다. 사타 또는 직렬 ATA라고도 부른다.

개요

SATA 인터페이스는 호스트 버스 어댑터를 하드디스크나 광학 디스크 드라이브(Optical Disc Drive, ODD)와 같은 대용량 저장 장치에 연결하는 컴퓨터 버스 인터페이스다. 데이터 전송을 위 컴퓨터 데이터 연결 방식의 한 종류로, PC 개발 초기부터 사용된 병렬 고급 기술 결합 방식(Parallel Advanced Technology Attachment)을 대체하기 위해 만들어졌다. 병렬 고급 기술 결합 방식 인터페이스에 비해 안정성, 소형화 등이 뛰어나고, 데이터 전송속도도 현재까지 이론적인 데이터 전송 속도의 한계가 600MB/s로 더 빠르다. 하지만 최근 초당 데이터 전송 속도의 성능 한계를 극복한 PCI(Peripher Component Interconnect standard) 익스프레스 인터페이스 규격이 등장하면서 밀리고 있는 추세다. PCI 익스프레스 인터페이스는 현재 초당 3GB/s의 데이터 전송이 가능하다.

등장배경

PC의 주요 구성품은 중앙 처리 장치(CPU), 주기억장치(RAM), 하드디스크다. 이 세 가지 요소의 성능이 고르게 향상되어야 실질적인 처리 속도의 향상을 체감할 수 있다. 다만, 반도체 기반 장치인 중앙 처리 장치와 주기억장치에 비해, 자기디스크 기반 장치인 하드디스크는 데이터 처리 속도가 뒤떨어질 수밖에 없었고, 이 때문에 PC의 전체 성능을 향상시키는데 걸림돌이 되곤 했다. 하드디스크의 속도가 느린 이유는 장치 자체의 재질과 구조 문제도 있었지만, 인터페이스(Interface)의 문제도 있었다. 1980년대 PC 개발 초기부터 써온 병렬 고급 기술 결합 방식 방식의 인터페이스는 2000년대 초반까지 하드디스크 및 광학 디스크 드라이브용 인터페이스로 널리 쓰였다. 시간이 지나면서 병렬 고급 기술 결합 방식 인터페이스도 몇 번의 개량을 거쳐 약간의 성능 향상이 있었지만, 데이터 전송 속도 면에서 한계가 드러났다. 속도뿐만 아니라 병렬 고급 기술 결합 방식은 편의성 면에서도 불리했다. 데이터의 경로를 여러 개로 분산 시켜 성능을 높이는 병렬 구조의 특성 때문에 병렬 고급 기술 결합 방식 방식의 하드디스크와 광학 디스크 드라이브는 40개의 핀으로 구성된 복잡한 구조의 커넥터와 케이블을 사용해야 했고, 이후 80선 규격의 병렬 고급 기술 결합 방식 케이블이 나오기도 했다. 이는 장치 및 케이블을 소형화하는데 불리했고, 지나치게 많은 핀을 사용하여 데이터 전송 도중 신호의 누락이나 오류 발생의 여지가 컸고, 결국 데이터 전송 시 안정성과 속도를 저하시키는 요인으로 작용했다. 1986년 병렬 고급 기술 결합 방식보다 데이터 안정성과 전송속도를 향상시킨 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(Small Computer System Interface, SCSI) 인터페이스가 발표되었지만, 표준 규격이 완전히 확립되지 못하고 장치의 가격이 비싸 PC보다는 서버나 워크스테이션용으로만 보급되는 데 그쳤다. 이러한 이유로, 병렬 고급 기술 결합 방식 인터페이스의 한계를 극복하고 하드디스크 및 광학 디스크 드라이브의 성능을 향상시키기 위해 새로운 표준 인터페이스를 원하는 목소리가 점차 커졌고, 그 결과 SATA 인터페이스의 규격이 2003년 처음으로 제정되었다.

특징

장점

40개의 접점을 사용하는 병렬 고급 기술 결합 방식과 달리, SATA는 커넥터의 접점이 7개로 줄었으며, 이로 인해 포트의 크기와 케이블의 굵기를 크게 줄일 수 있었다. 병렬 고급 기술 결합 방식용 데이터 케이블은 너비가 5cm에 육박하지만, SATA용 케이블의 너비는 8mm에 불과하여 PC 내부 공간을 그만큼 절약할 수 있고, 케이블 및 포트의 생산 비용도 낮출 수 있게 되었다. 또한 병렬 고급 기술 결합 방식 환경에서는 전송 오류 발생의 우려 때문에 케이블의 최대 길이가 40~50mm 정도로 제한되었지만, SATA 환경에서는 1m에 달하는 긴 케이블을 쓸 수 있다. 병렬 구조의 병렬 고급 기술 결합 방식 인터페이스에서는 하나의 케이블에 2개의 하드디스크나 광학 디스크 드라이브를 함께 연결한 뒤, 각 장치에 꽂힌 점퍼(jumper)의 배치에 따라 이를 구분해 사용하는 마스터/슬레이브의 개념이 있었지만, 직렬 구조인 SATA 인터페이스에선 이런 개념 없이 각 디스크가 각각의 포트와 케이블을 사용해 메인보드와 직접 연결된다. 이로 인해 두 대 이상의 디스크를 함께 설치할 때 점퍼나 케이블의 조정을 해줄 필요가 없게 되었다. 이 외에도, 병렬 고급 기술 결합 방식 환경에서는 하드디스크를 교체할 때 반드시 PC의 전원을 꺼야 했지만, SATA 환경에서는 전원이 켜진 상태에서도 하드 디스크의 교체가 가능한 핫 스와핑(Hot Swapping) 기능을 지원한다. 다만, 모든 PC에서 SATA 하드디스크의 핫 스와핑이 가능한 것은 아니며, 해당 PC의 메인보드 및 운영체제에서 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스(Advanced Host Controller Interface, AHCI) 규격을 지원해야 가능하다. 그리고 SATA 규격은 기본적으로 PC 내부에 설치되는 내장형 하드디스크를 위한 것이지만, 휴대용 외장형 저장장치인 외장하드를 위한 별도의 SATA 규격도 지정되어 있다. 외장형 SATA 규격은 eSATA라고 하는데, 내부적으로 전송되는 데이터는 일반 SATA와 동일하다. 다만 커넥터 및 케이블의 규격은 일반 SATA와 다른 것을 사용하며, 최대 2m에 이르는 긴 케이블을 사용할 수 있다는 점이 특징이다. 노트북이나 태블릿 같은 소형기기에 탑재되는 저장 장치나 확장 카드를 위한 미니 SATA라고 불리는 SATA 규격도 있다. 2009년 9월에 발표한 규격으로 소형 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)나 와이파이 및 무선통신을 위한 모듈을 장착할 때 쓰인다. 단자는 PCI 익스프레스 미니 카드와 비슷한데, 상호 호환이 가능한 경우가 많다.

SATA 인터페이스가 가지고 있는 많은 장점 중 가장 눈에 띄는 것은 바로 데이터 전송 속도가 향상되었다는 점이다. 병렬 고급 기술 결합 방식 규격의 경우, 실질적으로 마지막 규격이라고 할 수 있는 울트라 ATA/133 모드에서 최대 1.33Gbit/s의 속도를 낼 수 있었지만, SATA의 경우, 2003년에 등장한 첫 번째 규격부터 최대 1.5Gbit/s의 속도를 낼 수 있었다. 이후 SATA 규격의 데이터 전송속도가 점차 향상되어 2005년 최대 데이터 전송 속도가 3.0Gbit/s로 빨라진 SATA 리버전 2.0 규격이 발표되었고, 2008년에는 6Gbit/s의 최대 전송 속도를 내는 SATA 리버전 3.0 규격이 발표되었다. SATA의 각 버전은 같은 모양의 포트와 커넥터를 사용하며, 내부적으로도 하위호환성을 갖추고 있어 서로 버전이 다른 하드디스크 및 메인보드를 함께 사용하는 것도 가능하다. 다만, 이 경우는 양쪽 제품 중 하위 버전의 성능으로 동기화된다. 예를 들어 SATA 리버전 3.0 규격의 하드디스크와 SATA 리버전 2.0 규격의 메인보드를 함께 사용할 경우, 전체 성능이 SATA 리버전 2.0 수준으로 낮아지게 된다. 참고로 시중에는 다소 비싼 가격의 SATA 리버전 3.0 규격 전용 케이블이라는 제품이 팔리고 있긴 하지만, 벤치마크(성능 측정) 프로그램 사용 시, 기존 SATA 케이블에 비해 약간의 수치 변화가 있을 뿐, 체감적인 성능 차이는 거의 없으므로 일부러 이를 구매할 필요는 없다.

단점

케이블이 얇고 밀도가 조밀하기 때문에 약간의 조립 불량만으로도 핀이 어긋나거나 접촉 불량이 발생하기 쉬우며, 접점 불량이나 오접촉으로 연소가 되는 경우도 있다. 플라스틱 포트의 성질상 늘어남, 휨, 깨짐 등에 약하고, 오랜 기간 동안 사용하거나 잦은 분해, 조립 시 변형이 와서 접촉 불량의 가능성이 높아진다. 포트 연결 부위가 늘어나는 경우가 가장 흔하다. 케이블 불량은 기존 병렬 고급 기술 결합 방식 방식에서 4핀 전원을 사용하였을 때는 이런 문제가 발생하는 경우가 훨씬 적었다는 점을 볼 때 구조상의 문제도 다소 안고 있다고 볼 수 있다. 파워 서플라이에 사용되는 커넥터 품질도 안전에 문제가 될 수 있으므로, 파워 서플라이 선택에 있어서도 신경 쓸 필요가 있다.

구성

SATA를 사용하려면, 커넥터나 포트를 사용하여 내부 장치와 연결해주저야 한다. 커넥터는 SATA와 병렬 고급 기술 결합 방식 드라이브 간의 가장 눈에 띄는 차이점을 나타낸다. 병렬 고급 기술 결합 방식과 달리 동일한 커넥터가 데스크탑 및 서버 컴퓨터용 3.5인치(89mm) SATA 하드 디스크와 휴대용 또는 소형 컴퓨터용 2.5인치(64mm) 디스크에 사용된다. 데이터 및 전력용 표준 SATA 커넥터의 도체 피치(pitch)는 1.27mm(0.050인치)이다. SATA 커넥터를 접합하려면 낮은 삽입력이 필요하다. 소형 미니 SATA 또는 mSATA 커넥터는 SATA 1.8인치 드라이브, 일부 디브이디 및 블루레이 드라이브, 소형 솔리드 스테이트 드라이브와 같은 소형 장치에서 사용한다. 외부 장치용 특수 eSATA 커넥터가 지정되었으며 클립이 내부 커넥터를 제자리에 단단히 고정할 수 있도록 선택적으로 구현된 조항이 있다. SATA 드라이브는 SAS 컨트롤러에 연결되어 기본 SAS 디스크와 동일한 물리적 케이블로 통신할 수 있지만 SATA 컨트롤러는 SAS 디스크를 처리할 수 없다. 예를 들어 마더보드에 있는 암 SATA 포트는 실수로 플러그를 뽑지 않도록 잠금장치나 클립이 있는 SATA 데이터 케이블과 함께 사용한다. 일부 SATA 케이블에는 회로 기판에 쉽게 연결할 수 있도록 오른쪽 또는 왼쪽 각도의 커넥터가 있다.

데이터 커넥터

SATA 표준은 각 끝에 7개의 도체(접지 3개와 3개의 활성 데이터 라인 2쌍)와 8mm 너비의 웨이퍼 커넥터가 있는 데이터 케이블을 정의한다. SATA 케이블은 최대 1m(3.3 fit)로, 마더보드 소켓 하나를 하나의 하드 드라이브에 연결할 수 있다. 이에 비해 병렬 고급 기술 결합 방식 리본 케이블은 마더보드 소켓을 하나를 하나 또는 두 개의 하드 드라이브에 연결하고, 40 또는 80개의 와이어를 연결하며, 병렬 고급 기술 결합 방식 사양에 따라 길이가 45cm(18인치)로 제한되지만, 최대 90cm(35인치)의 케이블을 쉽게 사용할 수 있다. 따라서 SATA 커넥터와 케이블은 밀폐된 공간에 더 쉽게 장착되며 공기 냉각의 장애물을 줄여준다. 병렬 고급 기술 결합 방식보다 우발적인 플러그 분리 및 파손에 더 취약하지만, 사용자는 작은 스프링이 소켓에 플러그를 고정하는 잠금 기능이 있는 케이블을 구입할 수 있다. SATA 케이블은 직선, 직각 또는 왼쪽 각일 수 있다. 각진 커넥터를 사용하여 하위 프로파일 연결을 허용한다. 직각 커넥터는 회로 기판 쪽의 드라이브에서 케이블을 즉시 유도하고, 왼쪽 각도 커넥터는 드라이브를 가로질러 케이블을 위쪽으로 유도한다. 전기적 연결을 통한 고속 데이터 전송과 관련된 문제 중 하나는 노이즈인데, 이것은 데이터 회로와 다른 회로 간의 전기 결합으로 인해 발생한다. 결과적으로, 데이터 회로는 다른 회로에 영향을 미칠 수 있고 영향을 받을 수 있다. 설계자는 이러한 의도하지 않은 결합으로 인해 바람직하지 않은 영향이 미치는 것을 줄이기 위해 여러 가지 기술을 사용한다. SATA 링크에 사용되는 여러 가지 기술 중 하나는 차동 신호이다. 이는 단일 종단 신호(Single ended Signal)를 사용하는 병렬 고급 기술 결합 방식에 비해 향상된 것이다. 각 디퍼렌셜 쌍에 대해 다중 접지 연결부가 있는 완전 차폐 이중 동축 도체를 사용하면 채널 간 분리를 개선하고 어려운 전기 환경에서 데이터 손실 가능성을 줄일 수 있다.

전원 커넥터

표준 커넥터

SATA는 병렬 고급 기술 결합 방식 장치 및 이전의 소형 스토리지 장치, ST-506 하드 디스크 드라이브, 심지어 IBM PC 이전의 플로피 디스크 드라이브에 사용되는 4핀 몰렉스(Molex) 커넥터와는 다른 전원 커넥터를 지정한다. SATA 데이터 커넥터와 같은 웨이퍼 타입의 커넥터이지만, 둘 사이의 혼동을 방지하기 위해 훨씬 더 넓다. 일부 초기 SATA 드라이브에는 새로운 15핀 커넥터와 함께 4핀 몰렉스 전원 커넥터가 포함되었지만, 이제 대부분의 SATA 드라이브에는 후자만 있다. 새로운 SATA 전원 커넥터에는 여러 가지 이유로 더 많은 핀이 포함되어 있다. 새로운 SATA 전원 커넥터에는 여러 가지 이유로 더 많은 핀이 포함되어 있다. 3.2V는 기존의 5V 및 12V 전원과 함께 공급된다. 그러나 실제로 사용하는 드라이브는 거의 없어, 어댑터가 있는 3핀 몰렉스 커넥터에서 전원을 공급받을 수 있다. SATA 3.3 버전의 핀 3은 PWDIS로 재정의 되었으며, SAS 사양과의 호환성을 위해 전원 차단(POWER DISABLE) 모드를 시작하고 종료하는 데 사용된다. 핀 3이 하이(High)로 구동되면, 드라이브 회로에 대한 전원이 차단된다. 이는 핀 3 구종 하이가 드라이브 전원을 켜지 못하게 하기 때문이다. 저항을 줄이고 전류 성능을 높이기 위해 각 전압은 3개의 핀에 병렬로 공급되지만, 각 그룹의 핀은 사전충전용이다. 각 핀은 1.5A를 전달할 수 있어야 한다. 5개의 병렬 핀은 저저항 접지 연결을 제공하고, 제공된 각 전압에 대해 2개의 접지 핀과 1개의 핀이 핫 플러그 사전 충전을 지원한다. 핫스왑 케이블의 접지 핀 4와 12가 가장 길기 때문에 커넥터가 일치할 때 먼저 접촉한다. 드라이브 전원 커넥터 핀 3, 7, 13은 다른 핀보다 길기 때문에 다음에 접촉한다 이 드라이브를 사용하여 전류 제한 저항을 통해 내부 바이 패스 커패시터를 충전한다. 마지막으로 나머지 전원 핀이 접촉하여 저항을 우회하고, 각 전압의 저저항 소스를 제공한다. 이 단계는 결합 프로세스는 다른 부하에 대한 글리치와 SATA 전원 커넥터 접점의 가능한 아크 또는 침식을 방지한다. 핀 11은 시차 스핀 업, 활동 표시 또는 둘 다에서 작동하거나 아무것도 작동하지 않을 수도 있다. 그것은 커넥터나 드라이브에 의해 풀다운 신호가 될 수 있는 오픈 콜렉터(Open Collector) 신호다. 대부분의 케이블 스타일 SATA 전원 커넥터에 있는 것처럼 커넥터에서 아래로 당기면, 전원이 공급되는 즉시 드라이브가 회전한다. 부동 상태로 두면 드라이브가 연결될 때까지 기다리는데, 이렇게 하면 많은 드라이브가 동시에 회전하여 너무 많은 전력을 소비할 수 있다. 또한 핀은 드라이브 작동을 나타내기 위하여 드라이브에 의해 낮게 당겨진다. LED를 통해 사용자에게 피드백을 제공하는 데 사용한다. 이와 같이 새로운 SATA 전원 커넥터에 더 많은 핀이 포함되어야 하는 이유는 여러 가지이다. 4핀 몰렉스 커넥터를 SATA 전원 커넥터로 변환하는 패시브 어댑터를 사용할 수 있고, 몰렉스 커넥터에서 5V 및 12V 라인을 사용할 수 있지만, 3.3V는 사용할 수 없다. 3.3V 전원 공급을 추가로 제공하는 전자 제품을 포함하는 4핀 몰렉스 SATA 전원 어댑터도 있다. 그러나 대부분의 드라이브는 3.3V 전원선이 필요하지 않다.

슬림 라인 커넥터

SATA 2.6은 슬림라인 커넥터를 정의한 최초의 개정판으로, 노트북 광학 디스크 드라이브와 같은 소형 폼팩터를 위한 것이다. 장치 유무를 나타내는 슬림라인 전원 커넥터의 핀 1은 핫 스왑이 가능하도록 다른 커넥터보다 짧다. 슬림 라인 신호 커넥터는 동일하고 표준 버전과 동일하고 호환되지만, 전원 커넥터는 6핀으로 줄어들어 +5V만 공급되고, +12V 또는 +3.3V도 공급되지 않는다. 표준 SATA에서 슬림라인 SATA로 변환하기 위한 저렴한 어댑터가 존재한다.

마이크로 커넥터

마이크로 SATA 커넥터(Micro SATA, uSATA, μSATA)는 SATA 2.6에서 시작되었으며, 1.8인치(46mm) 하드 디스크 드라이브용이다. 마이크로 데이터 커넥터도 있다. 모양을 비슷하지만, 표준 데이터 커넥터보다 약간 더 얇다.

eSATA

eSATA는 외부(external) SATA의 약자로, USB처럼 휴대가 가능한 저장장치의 용량이 작다는 점을 개선하기 위해, 2004년에 하드 디스크 드라이브와 같은 대용량 저장장치 인터페이스인 SATA를 외장형으로 개선한 것이다. 프로토콜 및 논리적 신호는 내부 SATA와 동일하다. eSATA 커넥터 및 케이블은 다음의 5가지 사항을 제외하면 SATA 1.0a 커넥터 및 케이블과 유사하다. eSATA 커넥터는 비 차폐 내부 케이블이 외부에서 사용되는 것을 방지하기 위해 기계적으로 SATA 1.0a과 다른 길을 선택했다. L모양의 키를 버리고 가이드의 위치와 크기를 변경했다. eSATA 삽입 깊이는 5mm가 아닌 6.6mm로 더 깊다. 접촉 위치도 변경된다. eSATA 케이블 자체에 미국 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission, FCC) 및 CE(Conformite Europeenne Mark) 요구사항에 대한 전파 방해(Electomagnetic Interface, EMI)를 줄이기 위한 추가 실드가 있고, 내부 케이블은 차폐 케이스 내부에 있기 때문에 전파 방해 요구 사항을 충족하기 위해 추가 차폐가 필요하지 않다. eSATA커넥터는 차폐 접촉 및 기계적 고정을 위해 금속 스프링을 사용한다. eSATA커넥터의 설계 수명은 5,000회다. 일반 SATA 커넥터는 50으로만 지정된다. SATA 2.0과 같은 3Gbps의 전송속도를 갖는다. eSATA는 한 스왑이 가능하기 때문에 컴퓨터의 전원이 켜진 상태에서도 하드 디스크 드라이브를 탈착할 수 있다. 이를 위해 메인보드에서 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스를 지원해야 했다. 또한 외장형이기 때문에 케이블의 길이도 기존의 SATA가 1m였던 것을 확장해 2m로 늘리고, 연결 후 쉽게 빠지지 않도록 커넥터의 결합성이 개선되었다. 또한 데이터 전송 오류 및 커넥터 고장을 방지하기 위해 전자파 간섭 방지 처리가 더해졌다. 다만 eSATA는 본래 내부용이었던 SATA를 외부용으로 만든 것이기 때문에 커넥터를 통해 바로 전원 공급이 되지 않는다. eSATA 규격이 외장 하드를 SATA 포트에 직접 꽂을 수 없고, 그 반대의 경우도 마찬가지이기 때문에, USB 별도로 있어 그것을 통해 전원을 공급하거나 별도의 전원 장치를 연결하기도 한다. 시중에서 컴퓨터 메인보드 상에 위치한 SATA 포트를 eSATA 포트로 변환해 주는 주변기기도 판매하고 있으므로, 이를 이용하면 eSATA 포트가 없는 컴퓨터에서도 eSATA용 외장 하드를 사용할 수 있다. eSATA 등장 당시에는 USB 2.0 인터페이스의 느린 전송속도를 압도했기 때문에, 일부 한계를 느낀 고성능 외부 저장장치가 eSATA를 채택할 정도로 획기적인 개발이었다. 그러나 후속 인터페이스가 등장하지 않으면서 자연스럽게 도태되었고, 2008년 USB 3.0이 등장하면서, SATA3.0 인터페이스에 근접한 성능을 낼 수 있게 되자 급속히 밀려나게 되었다.

eSATAp

eSATAp는 전원이 공급되는 eSATA로, Power over eSATA, eSATA USB Hybrid Port(EUHP)라고 하기도 한다. 기존의 eSATA 포트를 USB 포트 겸용으로 만든 것으로, eSATA 규격과 USB 규격 모두 호환이 되므로, 포트의 수를 절약할 수 있어 주로 노트북에 적용된다. eSATA 접속 중 USB 전원 공급 기능을 함께 사용할 수 있기 때문에 eSATAp 규격의 외장하드는 별도의 외부 전원을 꽂지 않아도 작동한다. 단, eSATAp 포트의 전력 공급 기능은 기본적으로 2.5인치 이하의 소형 외장하드를 사용할 때만 유효하다. 12V 전원 공급기능을 추가해 3.5인치 이상의 대형 외장하드도 외부 전원 없이 사용할 수 있는 eSATAp 포트도 존재하지만, 이 포트를 갖춘 기기는 극히 적으며, 이 기능을 지원하는 외장하드와 전용 케이블도 매우 드문 편이다. 기존의 eSATA 규격 외장하드 및 케이블을 eSATAp 포트에 연결할 경우에는 포트 및 커넥터의 구조가 약간 다르므로, 여전히 외부 전원을 함께 꽂아줘야 사용이 가능하다. eSATAp 기능을 완전하게 사용하고 싶다면 해당 외장하드 및 케이블이 eSATAp 규격을 지원하는지 제조사나 판매처에 문의해보는 것이 좋다.

주요 기능

핫 플러스

SATA를 사용하기 위해서는 SATA 핫 플러깅이 필요하다. 즉, 사양을 충족하는 장치는 결합된 신호 및 전원인 백플레인 커넥터(backplane) 중 전원이 켜져 있는 것에 장치를 삽입하거나 제거할 수 있다. 장치는 삽입 후 초기화되고 정상적으로 작동한다. 운영체제에 따라 호스트가 초기화되어 핫 스왑이 발생할 수도 있다. 전원이 제거된 경우 기록되지 않은 데이터가 손실될 수 있지만, 전원이 켜진 호스트와 디바이스가 안전한 삽입 및 제거를 위해 유후 상태에 있을 필요는 없다. 병렬 고급 기술 결합 방식과 달리 SATA와 eSATA는 모두 설계별 핫 플로그 기능을 지원한다. 그러나 이 기능을 사용하려면 호스트, 장치(드라이브)와 운영 체제 수준에서 적절한 지원이 필요하다. 일반적으로 SATA 장치는 장치 측 핫 플러그 요구 사항을 충족하며 대부분의 SATA 호스트 어댑터는 이 기능을 지원한다. eSATA의 경우 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 모드에서만 핫 플러그가 지원된다. 통합 개발 환경 모드는 핫 플러그를 지원하지 않는다.

고급 호스트 컨트롤러 인터페이스

고급 호스트 컨트롤러 인터페이스는 인텔(Intel)에서 게시하고 사용하는 개방형 호스트 컨트롤러 인터페이스로, 사실상 표준이 되었다. 핫 플러그와 기본 명령어 대기열(Native Command Queuing, NCQ)와 같은 SATA의 고급 기능을 사용할 수 있다. 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스가 마더보드와 칩셋에 의해 활성화되지 않은 경우 SATA 컨트롤러는 일반적으로 통합 개발 환경(Integrated Development Environment, IDE) 에뮬레이션 모드에서 작동하며 ATA 표준에서 지원하지 않는 장치 기능에 대한 액세스를 허용하지 않는다. SATA로 레이블이 지정된 윈도우(Windows) 장치 드라이버는 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 모드, RAID(Redundant Array of Inexpensive/Independent Disk) 모드 또는 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스가 대중화되기 전에 SATA의 고급 기능에 대한 액세스를 허용한 독점 드라이버 및 명령 세트에서 제공하는 모드라고 명시하지 않는 한 통합 개발 환경 에뮬레이션 모드에서 실행되는 경우가 많다. 최신 버전의 마이크로소프트 윈도우, 맥 OS X, 리눅스 버전 2.6.19, 솔라리스, 오픈 솔라리스, 등은 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 지원을 포함하고 있지만, 윈도우 XP와 같은 초기 운영 체제는 지원하지 않다. 이러한 경우에도 인텔과 같은 특정 칩셋에 대한 전용 드라이버가 생성되었을 수 있다.

버전

1.0

SATA 개정판 1.0(1.5Gbit/s)은 2000년 8월 처음 소개된 후 2001년 11월에 처음 발표된 규격으로, 초기에는 그냥 SATA로 불렸지만, 후속 세대와 구분하기 위해 SATA 1로 부른다. 2003년 1월, SATA 규격의 제품이 나오기 직전 첫 개정판인 1.0A가 발표되었고, 이때부터 SATA 케이블이라고 부르는 얇고 빨간 직렬 전송 케이블이 등장했다. 80선짜리 리본 케이블이 고장 나기 쉬운 데다 병렬 방식의 단점인 신호 간섭으로 속도 향상이 어렵기에 등장하게 되었다. SATA가 등장하면서 병렬 케이블 방식의 이름이 병렬 고급 기술 결합 방식이라고 변경되었다. 전송 방식은 울트라 직접 메모리 접근(Ultra Direct Memory Access, Ultra DMA) 6을 지원하고, 이에 따라 병렬 고급 기술 결합 방식은 144MB/s까지 SATA는 8b/10b 인코딩을 사용하면 150MB/s까지 지원하게 되었다. 광학 디스크 드라이브만 사용한다면 이 이상의 규격은 그다지 의미가 없었고, 다만 하드디스크는 해당 표준인 ATA/ATAPI-7의 실제 대역폭이 사우스브릿지의 ATA 컨트롤러에 따라 90~100MB/s 정도였다. ATA/ATAPI-6보다 10~20%의 속도가 향상된 것이다. 대략 2007년 이후 출시된 SATA 2 하드디스크는 SATA 1 전용 컨트롤러나 메인보드에서 성능 강하를 보일 수 있다. 2010년에 출시된 하드디스크의 초기 시퀀셜이 이미 150MB/s를 돌파했다. 커넥터에 금속 잠금 기능이 없는 SATA 케이블을 사용할 경우 케이블이 자꾸 빠질 수 있다. 케이블이 안 꼽힐 때는 무조건 힘으로 넣으려 하지 말고, 꼽는 방향이 맞는지 살펴보는 것이 좋다. 끼우는 방향이 다를 대 너무 힘을 주면 플라스틱으로 된 커넥터가 의외로 약해 금이 가거나 심하면 부서지기도 한다. 선 정리를 위해 케이블을 돌돌 말아놓을 경우 내부 단선으로 인한 오류나 합선 등이 일어날 가능성이 있다. 케이블을 보관할 때는 넓은 지름으로 둥글게 말아서 살짝 묶어 주는 정도가 좋고, 미관을 위한다면 라운드 케이블 구매를 고려하는 것을 추천한다.

2.0

2004년 4월에 발표된 규격으로, 보통 SATA 2라고 부른다. SATA 1.0보다 두 배 빠른 3Gbps(1.0과 마찬가지로 8b/10b 인코딩 사용)를 지원한다. 상당수의 하드디스크와 메인보드가 지원하며, 하드 디스크 드라이브의 속도 향상 한계로 인해 향후 몇 년간 더 사용되리라 보인다. 솔리드 스테이트 드라이브에 SATA 2로 연결하면 대부분 속도 상한에 걸려 제 성능을 내지 못하게 된다. 물론 최고 속도보다도 랜덤 액세스에서 하드 디스크 드라이브를 압살하는 솔리드 스테이트 드라이브의 특성상 체감속도는 SATA 1 환경 일지라도 보통 하드 디스크 드라이브보다는 훨씬 빠르다. 물론 최고속도보다도 랜덤 액세스에서 하드 디스크 드라이브를 압살하는 솔리드 스테이트 드라이브의 특성상 체감속도는 SATA 1 환경일지라도 보통 하드 디스크 드라이브보다는 훨씬 빠르다. 2005년 4월에 첫 번째 개정판인 2.5버전이, 2007년 2월 두 번째 개정판인 2.6 버전이 발표되었다. 1.8인치 소형 사이즈에 맞는 마이크로 커넥터가 이때 표준화되었다.

• 2.5: 2005년 8월 발표된 규격으로, 단일 문서 사양으로 통합했다.
• 2.6: 2007년 2월 발표한 규격이다. 슬림 라인 커넥터, 마이크로 커넥터(초기 1.8인치 하드 디스크 드라이브용), 미니 내부 멀티 레인 케이블 및 커넥터, 미니 외부 멀티 레인 케이블 및 커넥터, 기본 명령어 대기열 우선순위, 기본 명령어 대기열 언로드, 내장 자체 시험(Built in Self Test, BIST) Activate 프레임 정보 구조(Frame Information Structures) 개선 사항, 시그니처 프레임 정보 구조의 강력한 수신을 위한 향상과 같은 기능이 도입되었다.

3.0

2008년 7월 처음 소개되었다가 2009년 5월 말에 최종 발표된 규격으로, 일반적으로 SATA 3라는 이명으로 불린다. SATA 2.0의 2배인 6Gbps를 지원하는 규격으로, SAS와 호환성이 있다. 2009년 말에 SATA 3 지원 제품이 하나 둘 씩 출시되고, 2010년에 네이티브 SATA 3 지원 메인보드가 AMD 800 시리즈 상위 칩셋부터 먼저 지원되었다. 이후 2011년부터 인텔도 중 고급형 메인보드부터 SATA 3을 지원하면서 2018년 시점에서는 대부분의 하드 디스크 드라이브가 이 규격을 지원한다. 하드 디스크 드라이브 자체의 구조적인 한계로 인해, 속도가 낮아 솔리드 스테이트 드라이브만큼의 속도 차이는 나지 않는다. 일반 하드 디스크 드라이브의 최대 시퀀셜은 200MB/s 내외 수준으로, 캐시를 통하지 않는다면 SATA 2로도 충분하다. 현존하는 거의 모든 솔리드 스테이트 드라이브는 SATA 3 이상이어야만 온전한 효율을 낼 수 있다. 2018년 시점에서 생산되는 대부분의 메인보드에서 기본적으로 지원하는 규격이나 200년대 말-2010년대 초까지 출시된 제품들은 SATA 2만 지원하거나 일부 포트만 SATA 3을 지원하는 보드가 많으니 메인보드 구입 시 지원 여부를 확인해야 한다. 일부 고성능 솔리드 스테이트 드라이브들은 이 규격의 대역폭의 속도 한계에 부딪혀서 PCI 익스프레스를 이용하는 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스 규격으로 갈아탔다. 솔리드 스테이트 드라이브가 개발되기 전 기계식 저장 장치에 맞춰 설계된 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스의 한계를 극복하려는 시도이다. 결과적으로 3.0 규격에서 주목할 변경 사항들은 다음과 같다. 동시 기본 명령어 대기열 스트리밍 명령으로 디지털 콘텐츠 응용 프로그램을 스트리밍하기 위한 등시적인 서비스 품질 데이터 전송을 지원한다. 뛰어난 기본 명령어 대기열 명령의 호스트 처리 및 관리를 지원하여 성능을 최적화하는 기본 명령어 동시 대기열 관리 기능이 있다. 전원 관리 기능이 향상되었고, 소형 1.8인치 저장 장치를 위한 작은 삽입력(LIF) 커넥터가 있다. 슬림 라인 SATA 커넥터를 위한 7mm 광학 디스크 드라이브 프로필이 추가되었고, 국제 정보기술 표준화 위원회(International Committee for Information Technology Standards, INCITS)의 고급 기술 결합(Advanced Technolofy Attachment, ATA)8-ACS 표준에 따라 정렬한다. 이렇게 향상된 기능들은 비디오 스트리밍 및 우선순위가 높은 인터럽트에 대한 서비스 품질 향상을 목표로 한다. 표준은 최대 1미터 거리를 계속 지원하고, 새로운 속도는 칩을 지원하기 위해 더 높은 전력 소비를 요구할 수 있지만, 개선된 프로세스 기술과 전력 관리 기술은 이를 완화할 수 있다.

3.1

2011년 7월에 발표된 규격으로 mSATA, 모바일 컴퓨팅 장치의 솔리드 스테이트 드라이브용 SATA, 전기 SATA인 PCI 익스프레스 미니 카드와 같은 카드형 커넥터를 지원한다. 무 전력 광학 디스크 드라이브, 유후 SATA 광학 디스크 드라이브는 전력을 소비하지 않는다. 대기 중인 TRIM 명령으로 솔리드 스테이트 드라이브 성능이 향상된다. 필수 링크 전원 관리로 여러 SATA 장치의 전체 시스템 전원 수요를 줄이고, 하드웨어 제어 기능, 디바이스 기능의 호스트 식별을 활성화한다. USM(Universal Storage Module)이라는 소비자 가전제품용 케이블 없는 플러그 인 전원 스토리지의 새로운 표준이다.

3.2

2013년 8월에 발표된 규격으로 SATA 익스프레스(Express), SATA M.2, 마이크로에스에스디(microSSD) 등을 지원하기 위한 규격이다. 익스프레스 사양은 SATA와 PCI 익스프레스 버스를 결합한 인터페이스를 정의하여 두 종류의 스토리지 장치가 공존할 수 있게 한다. PCI 익스프레스를 사용하면 1969MB/s의 훨씬 높은 이론적 처리량이 가능하다. SATA M.2 표준은 내부 USB 3.0 포트가 추가된 SATA 익스프레스 인터페이스의 소형 폼 팩터 구현이다. 마이크로에스에스디는 소형화된 내장형 SATA 스토리지를 위한 볼 그리드 어레이 전기 인터페이스를 도입했다. USM 슬림은 USM의 두께를 14.5mm(0.57인치)에서 9mm(0.35인치)로 줄여준다. DevSlp(Device Sleep Support)는 InstantGo(Connected Standby)와 같은 저전력 모드에 있는 동안 상시 작동 장치의 전력 소비량을 낮출 수 있도록 지원한다. 하이브리드 정보는 솔리드 스테이트 하이브리드 드라이브에 더 높은 성능을 제공한다.

3.3

2016년 2월에 발표된 규격으로 하드 디스크 드라이브의 적응 다중 속도(Adaptive Multi Rate, AMR) 쓰기 기능을 최적화하였다. SMR(Shingled Magnetic Recording)을 지원하여 미디어 트랙을 겹쳐서 하드 디스크 드라이브 용량을 25% 이상 증가시킨다. 전원 사용 안 함 기능을 통해 SATA 드라이브의 원격 전원 주기 및 재구축 프로세스 속도를 높여 데이터 센터의 유지 관리를 용이하게 하는 재작성 지원(Rebuild Assist) 기능을 사용할 수 있다. 송신기 강조 사양은 전기적으로 까다로운 환경에서 호스트와 장치 간의 상호 운용성과 신뢰성을 향상시킨다. 활동 표시기와 시차 스핀 업은 동일한 핀으로 제어하여 유연성을 더하고 사용자에게 더 많은 선택권을 제공할 수 있다. 시리얼 부착 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(Serial Attached SCSI, Serial Attached Small Computer System Interface) 전원 사용 안함 기능과 유사한 새로운 전원 사용 안 함 기능은 SATA 전원 커넥터의 핀 3을 사용한다. 핀 3에 3.3V 전원을 공급하는 일부 기존 전원 공급 장치는 전원 사용 안 함 기능이 있는 드라이브를 하드 재설정 상태로 고착시켜 회전 속도를 높일 수 없다. 일반적으로 이러한 드라이브에 전원을 공급하기 위해 간단한 몰렉스 투 SATA 전원 어댑터를 사용하면 문제를 해결할 수 있다.

3.4

2018년 8월에 발표된 규격으로 대역폭에 영향 없이 하드 상태를 점검하거나 호환성 향상, 중요 캐시 데이터를 미디어에 기록하는 기능 등이 추가되었다. 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 기기 상태를 모니터링하고 하우스키핑 작업을 실행할 수 있는 다음과 같은 기능을 도입했다. 내구성/주문된 쓰기 알림을 통해 선택한 중요 캐시 데이터를 미디어에 쓸 수 있어, 정상 작업에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 장치 온도 모니터링을 사용해 대역 외(OOB) 통신용 솔리드 디스크 드라이브(Solid Disk Drive) 8609 표준을 활용하여 정상 작동에 영향을 주지 않고, SATA 장치 온도 및 기타 조건을 능동적으로 모니터링할 수 있다. 디바이스 슬립 시그널 타이밍(Device Sleep Signal Timing)은 제조업체 구현 간의 호환성을 강화하기 위한 추가 정의를 제공해준다.

3.5

2020년 7월에 출시된 규격으로, 장치 및 다른 제품을 다른 업계의 입출력 표준과 더욱 효과적으로 통합할 수 있도록 지원한다. 3세대 물리 계층용 장치 전송을 강조하여 SATA를 다른 입출력 측정 솔루션의 다른 특징과 정렬하여, SATA-IO 구성원의 테스트 및 통합을 지원한다. 정의된 순서의 기본 명령어 대기열의 명령을 통해 호스트가 대기 중인 명령 간의 처리 관계를 지정하고, 대기열에서 명령이 처리되는 순서를 설정할 수 있다. 명령 기간 제한 기능을 사용하여 호스트가 서비스 품질 범주를 정의할 수 있도록 하여 대기 시간을 단축하여 호스트에서 명령 속성을 보다 세분화할 수 있다. 이 기능은 SATA를 오픈 컴퓨터 프로젝트(Open Computer Project, OCP)에서 확립하고 국제 정보기술 표준화 위원회 T13 기술 위원회 표준에 지정된 페일 페스트(Fail Fast) 요구 사항에 맞추는 데 도움이 된다.

종류

mSATA

SATA 인터페이스를 사용하여 크기를 작게 만든 규격이다. 노트북의 공간은 매우 제한되어 있고, SATA 3.0 솔리드 스테이트 드라이브를 설치했다면 솔리드 스테이트 드라이브가 더 작아질 수 있다. 작고 가벼운 솔리드 스테이트 드라이브에 대한 수요가 증가함에 따라 mSATA가 출시되었다. mSATA의 역사는 SATA-IO가 제품에 대한 새로운 표준을 발표한 2009년으로 거슬러 올라간다. 이 새로운 스탠드는 SATA 기술을 대부분의 울트라북(Ultrabook) 및 비즈니스 노트북에 적용할 수 있다. 또한 mSATA는 6Gb/s인 SATA 솔리드 스테이트 드라이브와 동일한 상한을 가지고 있다. 그러나 모양이 작아지면 저장 셀 수가 제한되어 mSATA의 성능과 용량이 떨어진다. 결과적으로 대부분의 사용자는 새로운 mSATA보다는 기존 2.5인치 솔리드 스테이트 드라이브를 선택하는 경향이 있었다. SATA 3.0이 가장 일반적인 사용자의 요구 사항을 충족시킬 수는 있지만 전송 속도에 대한 제한은 최상의 성능을 원하는 사용자의 요구를 충족시키지 못한다. 따라서 6Gbps의 한계를 깨고자 하는 욕구가 강해지고 있다. 대부분의 노트북, 데스크탑에서 2.5형 SATA 솔리드 스테이트 드라이브를 사용하며, mSATA의 경우 mini-SATA의 약어로, SATA 인터페이스의 미니형이라고 볼 수 있다. 일부 ITX(Information Technology eXtended) 메인보드 또는 노트북 등에서 mSATA를 사용한다. 최근에는 거의 사용하지 않는 규격이다.

M.2

PCIe와 SATA 방식 두 가지가 있다. 최근 출시된 메인보드가 지원하는 솔리드 스테이트 드라이브 장착 방식으로 기존 솔리드 스테이트 드라이브에 비해 공간도 적게 사용하고, 고속의 데이터 전송 속도를 자랑한다. 대부분 저렴하고 보편화된 SATA 방식을 사용하지만, 최근에는 속도가 높은 PCIe 방식의 인기가 높아지고 있는 추세다. 두 방식은 외관상 큰 차이는 없지만, PCIe가 SATA보다 4배 이상 빠르며, 가격도 비싸다. M.2는 크기에 대한 부분과 인터페이스에 대한 부분이 유연하게 정의되어 있으므로 자세히 살펴봐야 한다. 크기에 대한 규격이 2230, 2242, 2260, 2280, 22110 등으로 정의되어 있다. 앞의 두 자리는 가로 길이를 나타내며, 나머지 숫자는 세로 길이이다. M.2는 나사로 고정을 시켜야하기 때문에 슬롯에 맞는 크기를 확실히 알고 구매해야 한다. M.2는 칩셋에 따라 지원하는 인터페이스가 다르다. PCIe 방식과 SATA 방식 둘 다 지원하는 경우가 일반적이지만, 경우에 따라 한 가지만 지원할 수도 있기 때문에 구매하기 전에 지원 여부를 반드시 확인해야 한다. SATA와 PCIe의 속도 차이는 상당한데, SATA의 경우 현재 시중에서 구할 수 있는 제품은 SATA Ⅲ 인터페이스로 읽기 속도 최대 550MB/s 정도, 쓰기 속도 최대 MB/s 정도가 나온다. 반면 PCIe 제품은 읽기 속도 최대 3,500MB/s 정도, 쓰기 속도 최대 2,700MB/s 정도로 대략 5~6배 정도 빠른 속도로 동작한다. 따라서 M.2 방식의 솔리드 스테이트 드라이브를 구매할 때는 PCIe 방식 지원 여부를 체크한 후, 지원하는 슬롯의 크기에 맞춰서 구매해야 한다. 울트라북이 인텔의 주요 제품이 되었기 때문에 메모리 저장 공간을 줄이려는 바람이 강해졌다. 그러나 mSATA의 한계로 인해 인텔은 새로운 유형의 인터페이스에 열심히 노력했고, 새로운 인터페이스 표준인 차세대 폼 팩터(Next Generation Form Factor, NGFF)가 발표되었다. 차세대 폼 팩터는 전송 속도뿐 아니라, 솔리드 스테이트 드라이브의 두께도 향상시킬 수 있었다. 이후 차세대 폼 팩터가 승격되면서 M.2로 이름이 바뀌었다. SATA를 사용하는 경우 M.2 솔리드 스테이트 드라이브의 전송 속도는 SATA 3.0과 동일하다. 현재는 PCIex4를 받아들여 최대 23Gbps의 전송 속도를 제공한다. 게다가 PCIe의 최신 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양(Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification, NVM) 익스프레스는 SATA 솔리드 스테이트 드라이브를 능가하는 M.2 솔리드 스테이트 드라이브의 성능을 크게 향상시킨다. 이제 사용자와 제조업체는 SATA를 M.2로 대체하는 경향이 있다. 장착의 형태에 따른 물리적인 인터페이스의 형태로서 데이터 통신 방식에 따라 어떤 내부규격을 통해 시스템과 통신을 할 수 있는가에 따라서 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스와 SATA로 나뉘어지며, SATA 방식은 기존의 하드디스크 같은 저장장치 연결을 위해 쓰였던 데이터 통로이다. 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스는 더 빠른 PCIe 방식의 통신 규격을 응용한 연결 방식을 지원한다. 물론 후자의 기술이 나중에 나온 것으로 구형 시스템에 M.2 슬롯이 있다 하더라도 장착 시 인식을 못 하거나 정상적인 지원이 안 되는 경우가 있는 것은 당연한 결과이다. 똑같은 모양의 인터페이스지만, 거의 5~6배의 속도가 차이 난다. SATA 방식을 조금 더 선호하는 사람들은 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스 방식은 발열이 심하고, SATA 방식과 실제 속도 차이가 있긴 하지만 체감하기가 어렵고, 가격이 비싸다. 또한 최대 성능을 끌어내기 위해 비싼 메인보드가 요구되기 때문에 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스보다 SATA를 선호한다. 메인보드가 고급형일수록 많은 M.2 포트와 SATA 포트를 다양하게 지원한다. 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스 지원 여부는 주로 칩셋의 종류에 따라 결정되지만 경우에 따라 메인보드 제조사에서 컨트롤러를 추가로 지원하여 지원 가능한 경우도 있다.

SATA 익스프레스

SATA 익스프레스 또는 SATAe는 SATA와 PCI 익스프레스(PCIe) 기억장치들을 둘 다 지원하는 컴퓨터 버스 인터페이스로서, 처음에 SATA 2.3 사양으로 표준화되었다. 호스트 측의 SATA 익스프레스의 단자는 표준 3.5인치 SATA 데이터 단자와 하위 호환되며, 기억 장치에 대한 순수 PCI 익스프레스 연결로서 두 개의 PCI 익스프레스 레인도 제공한다. 각 주요 버전을 통해 SATA 인터페이스의 네이티브 속도를 두 배로 만들지 않는 대신, SATA 3.2 사양은 PCI 익스프레스 버스를 포함하여 SATA 3.0 속도 제한인 6Gbit/s보다 더 높은 데이터 전송 속도를 달성한다. SATA 인터페이스의 설계자는 네이티브 SATA 속도를 두 배로 만드는 것은 솔리드 스테이트 드라이브 기술의 진보를 따라잡는데 너무 많은 시간이 걸리고, SATA 표준에 너무 많은 변경이 필요하며 기존 PCI 익스프레스 버스에 비해 전력 소비량이 훨씬 더 커질 것이라고 결론 내렸다. 널리 채택된 컴퓨터 버스인 PCI 익스프레스는 충분한 대역을 제공하면서도 더 빠른 추가 레인을 사용하여 쉬운 확장을 허용한다. 논리 인터페이스 수준의 레거시 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스를 지원할 뿐 아니라 SATA 익스프레스는 또한 PCI 익스프레스 부착 기억 장치에 대해 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스를 논리 장치 인터페이스로 지원한다. 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스에 대한 지원이 레거시 SATA 장치와 레거시 운영 체제와의 소프트웨어 수준의 하위 호환성을 보장하지만, 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스는 병렬로 운영되는 수많은 입출력 기능을 수행함으로써 고속의 PCI 익스프레스 기억 장치를 완전히 이용하도록 설계되어 있다. SATA 익스프레스 인터페이스는 동일한 호스트 측 SATA 익스프레스 단자를 통해 두 개의 PCI 익스프레스 2.0 또는 3.0 레인과 두 개의 SATA 3.0(6Gbit/s) 포트를 노출시킴으로써 PCI 익스프레스와 SATA 기억장치를 둘 다 지원한다. 노출된 PCI 익스프레스 레인은 추가적은 버스 추상화 계층 없이 호스트와 기억 장치 간의 순수 PCI 익스프레스를 표준화하며 하드웨어 레이아웃과 전기적 매개변수를 규정한다. PCI 익스프레스를 선택하면 여러 레인과 각기 다른 버전의 PCI 익스프레스를 사용하여 SATA 익스프레스 인터페이스의 성능을 확장할 수 있다. 논리 장치 인터페이스의 경우 3가지 옵션이 지원되며, 그 외에도 SATA 익스프레스 컨트롤러에 연결되는 기억 장치와의 통신을 위한 명령 집합도 제공된다.

레거시 SATA 인터페이스는 레거시 SATA 장치와의 하위 호환성을 위해 사용되며 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 드라이버 및 SATA 익스프레스 컨트롤러가 제공하는 레거시 SATA 3.0(6Gbit/s) 포트를 통해 통신한다. 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스를 사용하는 PCI 익스프레스 인터페이스는 PCI 익스프레스 솔리드 스테이트 드라이브를 위해 사용되며 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 드라이버 및 제공되는 PCI 익스프레스 솔리드 스테이트 드라이브 접근을 위한 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스를 사용하므로 최적의 성능을 전달하지는 않지만, 운영 체제의 폭넓은 SATA 지원을 통한 하위 호환성을 제공한다. 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스는 시스템의 호스트 버스 어댑터(HBA)의 목적이 중앙처리 장치 메모리 하위 시스템을 훨씬 더 느린, 회전하는 자기 매체 기반의 스토리지 하위 시스템과 연결할 목적이었던 당시에 개발되었다. 그러므로 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스는 회전하는 매체가 아닌 디램(DRAM)과 같이 동작하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치에 적용할 때 비효율성을 갖고 있다. 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스를 사용하는 PCI 익스프레스 인터페이스는 PCI 익스프레스 솔리드 스테이트 드라이브에 사용되며 비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양 익스프레스 드라이버 및 제공되는 PCI 익스프레스 레인을 통해 통신한다. 특별히 PCI 익스프레스 솔리드 스테이트 드라이브와 통신하기 위해 설계되고 최적화된 고성능의 확장 가능한 호스트 컨트롤러 인터페이스이다. SATA 익스프레스에 쓰이는 단자는 레거시 SATA 장치와 하위 호환성을 보장하기 위해 선택되었으므로, 추가 어댑터나 변환기가 필요 없다. 연결되는 기억 장치의 종류에 따라 PCI 익스프레스 레인이나 SATA 3.0 포트를 제공함으로써 호스트 측 단자는 하나의 PCI 익스프레스 솔리드 스테이트 드라이브 또는 최대 두 개의 레거시 SATA 장치를 허용한다. SATA 익스프레스 단자에는 5종이 있는데, 위치와 목적에 따라 다르다. 호스트 플러그는 메인보드 및 애드온 컨트롤러에 사용된다. 이 단자는 레거시 3.5인치 SATA 데이터 케이블을 허용함으로써 호환되는데, 최대 2개의 SATA 장치를 위한 연결을 제공한다. 호스트 케이블 리셉터클은 SATA 익스프레스 케이블의 호스트 측 단자이다. 이 단자는 하위 호환이 되지 않는다. 장치 케이블 리셉터클은 SATA 익스프레스 케이블의 장치 측 단자로서, 하나의 SATA 장치를 허용함으로써 하위 호환된다. 장치 플러그는 SATA 익스프레스 장치에 사용되는 것으로 SATA 익스프레스 장치를 U.2 백플레인이나 멀티링크 SAS 리셉터클로 연결할 수 있게 하여 부분적으로 하위 호환이 가능하다. 그러나 이렇게 연결된 SATA 익스프레스 장치는 호스트가 PCI 익스프레스 장치를 지원하는 경우에만 기능한다. 호스트 리셉터클은 SATA 익스프레스 장치와의 직접 연결을 위한 백플레인에 사용되며, 케이블 없는 연결이 가능하다. 이 단자는 하나의 SATA 장치를 허용함으로써 하위 호환된다.

활용

사타 돔

사타 돔(SATA DOM, SATA Disk On Module)은 일종의 솔리드 스테이트 드라이브라고 볼 수 있다. 최근에 나온 메인보드들에는 주황색, 오렌지색, 노란색의 사타 돔 포트가 있다. 이러한 색의 사타 돔 포트로는 전원이 같이 공급되기 때문에 별도로 3핀 등의 파워 케이블을 연결할 필요가 없다. 사타 돔은 시스템 내부에 장착하기 때문에 별도의 드라이브 슬롯을 점유하지 않고, ESXi 환경에서는 ESXi가 부팅되고 나면 운영 체제 디스크로 별도의 입출력이 발생하지 않기 때문에, 부트용 디스크로 적합하다. 운영체제용으로 적합하고, 그중에서도 특히 읽기가 많이 발생하는 환경에 적합하다. 솔리드 스테이트 드라이브 대비 장착되어 있는 메모리칩의 개수가 적기 때문에 쓰기 기능의 입출력 성능은 솔리드 스테이트 드라이브에 비하여 많이 떨어진다. 사타 돔이 적합한 환경에는 윈도우나 리눅스의 설치 이미지를 로딩하거나 이미지 백업과 같은 읽기 전용 응용 프로그램을 실행하는 상황, 주로 읽기가 발생하는 운영 체제 부팅 용이 있다. 단, 운영 체제 부팅 용의 경우, 가상화 환경에서 스왑 파일을 저장하는 용도로는 적합하지 않다. 사타 돔이 적합하지 않은 환경으로는 RAID 미러링을 요구하는 환경이나 쓰기 전용 응용 프로그램 실행, 가상 메모리용, 잦은 쓰기 발생 환경 등이 있다.

참고 자료

• 〈(반도체 용어 사전) SATA〉, 《삼성반도체이야기》, 2013-12-18
• 카메라맨, 〈SATA란 무엇인가?.〉, 《네이버 블로그》, 2011-11-22
• 컴프로, 〈컴퓨터 조립 업그레이드 SATA에 대해 알아봅니다.〉, 《네이버 블로그》, 2016-01-04
• 〈Serial ATA〉, 《위키피디아》
• 라온이파덜, 〈SATA와 eSATA 의 차이점 ?〉, 《네이버 블로그》, 2013-12-03
• 〈Advanced Technology Attachment〉, 《나무위키》
• 컴프로, 〈저장장치 M.2 SSD SATA와 NCMe의 차이〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-28
• 〈SATA 익스프레스〉, 《위키백과》
• Byounghee, 〈SATADOM Overview〉, 《워드프레스》, 2017-06-28

같이 보기

• 인터페이스
• 버스
• 에스에스디
• 하드디스크
• 케이블
• 포트

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