SATA
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SATA 버스 Serial ATA 버스 |
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발명 년도: | 2003 |
장치 개수: | 1 |
속도: | 1.5 Gbit/s, 3.0 Gbit/s |
스타일: | 직렬 |
핫플러그? | 예 |
외장? | 예 |

SATA 또는 직렬 ATA(영어: Serial ATA)는 하드 디스크 혹은 옵티컬 드라이브와의 데이터 전송을 주요 목적으로 하여 만들어진 컴퓨터 버스의 한 가지이다. 흔히들 사타라고 읽으며 새터, 세이터라고 발음하기도 한다.
SATA는 예전의 ATA 표준을 계승하여 대체하기 위해 만들어졌다. 머지않아, ‘병렬 ATA(영어: PATA, Parallel ATA)’라고 이름이 바뀌어버린, 기존의 ATA를 대체할 것으로 전망된다.
SATA 어댑터와 장치들은 비교적 고속의 직렬 연결을 이용하여 연결된다.
목차 |
[편집] 아키텍처
SATA의 아키텍처 상에서 물리 계층을 보면, 데이터-연결은 두 쌍의 일방향의 시그날 선들로 구성된다. 이 선 상에서, SATA는 낮은 전압 차분 신호(LVDS) 방식을 사용한다. LVDS는, 병렬 ATA에 비해 더 높은 (선 하나 당) 신호 속도를 가능케 해준다. 바이트 데이터는 8B/10B 인코딩을 이용하여 인코딩되고 전송된다. 8B/10B 인코딩은 역시나 이더넷, 파이버 채널, PCI 익스프레스 등에도 이용된다. 일반적으로 병렬에서 직렬로의 이 인코딩 방식은 80%의 효율을 갖고 있다. 하지만 이 인코딩 방식은 비트와 캐릭터 경계를 구분해줄 수 있는 정보를 함께 가지고 있어서, 별도의 클럭 신호를 필요 없게 해 준다. 일반적으로 병렬 방식에 비해 직렬 방식은 추후에 성능향상이 있을 수 있는 여지를 가져다 준다. 또한 고속의 병렬-인터페이스에 비해서 가격을 낮출 수 있기도 하다.
SATA 물리 계층 위에는 링크 계층 및 트랜스포트 계층이 존재한다. 이들 상위 계층들은 설정 및 데이터-오퍼레이션들을 일련의 이산량의 순서를 가진 패킷으로 변환시킨다. 이 패킷들은 SATA 연결 위에서 왔다갔다 전송된다. 응용 계층에서는 SATA는 ATA의 동작 모델을 계승하였다. 태스크 레지스터 파일(읽기/쓰기 PIO 및 DMA 요청을 생성하기 위해 쓰임)도 계승했는데, 모든 SATA 호스트 구현은 이것을 필수로 구현해야 한다. 각 제조사별로는 옵셔널하게 추가의 기능을 집어넣을 수도 있게 해 두었다. (예를 들어 시뮬레이티드 RAID), 하지만 이러한 기능들을 이용하기 위해서는 장치만의 특별한 드라이버가 요구된다.
사용자의 관점에서 주요한 SATA와 PATA의 차이점이 한 가지 더 있다. 호스트와 드라이브사이가 점-대-점 링크라는 점이다. 각 SATA 장치는 하나의 SATA 호스트-포트에 대해 한 개의 링크를 가지고 있다. 다른 장치들과 케이블이나 밴드위스를 공유하지 않는다.
많은 제조사들은 SATA를 직렬 부착 SCSI(Serial Attached SCSI)와 결합하여 구현한 바 있다. 이 프로토콜들은 커넥터를 같이 쓴다. 입문 수준의 초보 사용자들은 SATA 저장장치를 쓰고 나중에 고성능을 요구하는 사용자들은 SAS로 업그레이드하는 길이 열려 있는 것이다.
[편집] SATA 1.5 Gbit/s
SATA 1.5 Gbit/s는 제 1 세대 SATA 인터페이스이다. 사타 원(SATA I), 혹은 SATA/150이라고 말하기도 한다. 약 1.5 Gbit/s 의 속도의 통신이 가능하다. 8B10B 코딩의 오버헤드를 감안하면, 부호화 안 된 실제 전송률은 1.2 Gbit/s이다. 이것은 약 150 MB/s이다. 실제로는 SATA/150이나 PATA/133이나 이론적인 버스트-스루풋은 비슷비슷하다. 하지만, 최근의 SATA 장치들은 NCQ 같은 기능을 제공함으로써 멀티태스킹 환경에서 SATA의 성능을 약간 더 높여주고 있기는 하다.
[편집] SATA 3.0 Gbit/s
SATA/150이 업계에 도입된 직후, SATA/150의 몇 가지 문제점이 부각되었다. 우선, 어플리케이션 레벨에서 SATA의 구동 모델은 PATA의 그것을 에뮬레이트 하는 방식이었기 때문에 한 번에 하나의 미결정 트랜잭션(pending transaction)을 처리하는데에 그쳤다. SCSI 디스크는 SCSI 규격의 다중 요청에 대한 지원으로 디스크 드라이브가 응답 시간을 최적화하기 위해 요청을 재배열할 수 있었다. NCQ에 의해 SATA에도 이러한 기능이 도입되었다. NCQ는 부가적인 기능으로 SATA 1.5 Gbit/s 와 SATA 3.0 Gbit/s 양쪽에서 사용할 수 있다.
제 1 세대 SATA 장치들은 종전의 병렬 ATA/133 장치에 비해 약간 빠를 뿐이었다. 그리하여 데이터 스루풋을 150 MB/s 에서 300MB/s 로 늘린 3 Gbit/s 신호 레이트 물리 계층이 도입되었다. 현재 가장 빠른 데스크탑용 하드 디스크만이 단지 SATA/150 링크를 간신히 꽉 채워서 사용하지만, 향후에는 SATA/300 링크를 꽉 채워서 쓸 수 있는 디스크 드라이브 스루풋 요구 사항이 나올 것이고, SATA/300이 그것을 만족시켜 줄 것으로 예상된다. 이것은 1.5 Gbits/s용 SATA 데이터 케이블이, 현재 3.0 Gbit/s 드라이브에 연결되어 지속/버스트 데이터 전송에 대해 성능 상의 손실 없이 쓰이고 있는 이유이기도 하다.
SATA/300과 SATA/150 간의 하위 호환성은 중요했다. 그래서 SATA/300의 자동 협상 절차(autonegotiation sequence)가 SATA/300의 설계에 들어갔다. SATA/300은 SATA/150 장치(콘트롤러)와 연결될 때에는 SATA/150의 속도(1.5 Gbit/s)로 자동으로 떨어지게 된다. 몇몇 구식의 SATA 콘트롤러는 SATA 자동 속도 협상을 잘 처리하지 못한다. 해당하는 시스템에서는, 사용자가 직접 점퍼를 바꿔 꼽아서 3.0 Gbit/s 장치를 1.5 Gbit/s 장치로 설정해 줘야 한다. [1] 오류가 있는 칩셋으로는 VIA VT8237, VT8237R 사우스 브리지와, VIA VT6420, VT6421L 독립형 SATA 콘트롤러를 꼽을 수 있다.[2] SiS의 760과 964 칩셋도 같은 문제를 갖고 있지만, SATA 콘트롤러의 ROM을 업데이트함으로써 해결할 수 있는 것으로 알려져 있다.[출처 필요]
3.0 Gbit/s 스펙은 흔히 시리얼 ATA II, 혹은 사타 투(영어: Serial ATA II, SATA II)라고도 불린다. 사실 직렬 ATA 표준화 단체에서는 그런 이름을 원하지는 않았다. 공식 사이트에서는 SATA II는 당시의 조직 이름이었을 뿐이라고 언급하고 있다. 그리고 SATA 3.0 Gbit/s 스펙은 예전에 정의되었던 SATA II 중에 하나였을 뿐이었다고 하며, SATA II 대신 SATA 3.0 Gbit/s로 불러줄 것을 요청하고 있다. (직렬 ATA 표준화 단체는 그 후 이름을 바꾸었다. 지금의 이름은 영어: The Serial ATA International Organization이다. SATA-IO라고 줄여 쓴다.) 대부분의 SATA 드라이브와 콘트롤러 제조 업체에서는 SATA II”라는 용어를 피하고 있다.
SATA 3.0 Gbit/s는 다른 말로 SATA 3.0, SATA/300이라고도 불린다. ATA/100, ATA/133, SATA/150라고 불리던 관례를 따랐다.
[편집] 향후 등장: SATA 6.0 Gbit/s
SATA의 로드맵은 SATA 6.0 Gbit/s 규격을 포함하고 있다. 현재의 PC에서 SATA 3.0 Gbit/s는 이미 하드 디스크의 최고 전송속도(버스트 전송을 제외한)를 훨씬 뛰어넘었기 때문에 6.0 Gbit/s 규격은 하나의 SATA 포트에 여러 개의 드라이브를 연결하는 포트 멀티플라이어에 유용할 것으로 보인다. 램 드라이브와 같은 솔리드 스테이트 디스크 또한 머지않아 이러한 전송 속도의 향상의 이득을 볼 것으로 예상된다. 하드 디스크 제조 업체에서 이론적인 버스트 전송 속도를 잘 밝히지 않기 때문에 실생활에서 SATA를 사용하면서 얻는 이득은 더 적은 전력소모와 케이블, 그리고 핫플러그 정도이다.
[편집] SATA에서 달라진 점
SATA는 단지 4 가닥의 신호-선을 이용한다. PATA에 비해 꽤 조그마하고, 덜 비싼 케이블을 가능케 한다. 또한, 핫 스왑이나 네이티브 커맨드 큐잉 같은 기능을 제공하고 있기도 하다.
SATA 드라이브들은 옵셔널하게 직렬 부착 SCSI(Serial Attached SCSI, SAS) 콘트롤러에 붙을 수 있다. 네이티브 SAS 디스크와 동일한 물리적 케이블을 이용하여 통신한다. 하지만 SAS 디스크들은 SATA 콘트롤러에 붙지 않는다.
[편집] 케이블과 커넥터들
PATA에 비해 SATA 방식의 전원 케이블과 데이터 케이블은 많이 달라졌고 가장 눈에 띄는 변화이다. PATA의 경우와는 달리, 노트북 디스크(2.5인치)에든 데스크탑용 디스크(3.5인치)에든 같은 형태의 SATA 커넥터가 붙는다. 노트북용 하드 디스크를 데스크탑에 연결할 경우 이제 어댑터를 사용할 필요가 없어졌다.
SATA 표준에서는 데이터 케이블을 7 가닥으로 정의하고 있다. (3개는 그라운드이고 4개는 2쌍의 액티브 데이터 선이다.) 양 끝에는 8 mm 나비의 웨이퍼 커넥터가 달린다. SATA 케이블은 약 1 m 길이까지 허용된다; PATA 리본 케이블은 대개 40개 혹은 80개의 도선 가닥을 가지고 있고, 46 cm 길이까지 허용된다. SATA 커넥터는 밀폐된 공간에 잘 들어맞고, 에어 쿨링에 장애물이 되지 않아 깔끔하다. 하지만 SATA 커넥터는 때때로 의도하지 않게 빠져버리는 경우가 있다.
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핀 # 기능 1 그라운드 2 A+ 3 A- 4 그라운드 5 B- 6 B+ 7 그라운드
SATA 표준에서는, 데이터 케이블 외에도 새로운 파워 커넥터를 규정하고 있다. 데이터 케이블과 마찬가지로 웨이퍼를 기반으로 하고 있다. 15핀이다. 서로 헷갈리지 않게 하였다. 네이티브 SATA 장치에는 예전의 4핀짜리 몰렉스 커넥터(PATA 장치에 쓰인다.)보다는 SATA 파워 커넥터를 쓰는 것이 낫다. 일부 SATA 장치에는 4핀짜리 몰렉스 커넥터를 연결할 수도 있지만 말이다. SATA 파워 커넥터는 강인성이 부족해 종종 비판을 받는다 -- 사용자가 수직이 아닌 방향으로 억지로 빼면, 상단의 플라스틱 덮개가 부서질 수도 있다. (오른쪽 그림을 보라.) 개수가 많아 보이는 핀들은 세 개의 각각 다른 3.3V, 5V, 12V 전압을 공급할 때 사용된다. 각 전압은 각각 3개 핀을 합쳐 공급된다. 나머지 핀 중에 5개는 그라운드이다. 마지막 11번 핀은 새로 붙는 드라이브를 위한 스태거드 스핀업에 사용된다. 전압 공급 핀들은 하나만으로는 충분한 전류를 공급할 수 없어서 다른 두 개 핀과 함께 전력을 공급한다. 3개의 전압 각각에 대한 핀 중 한 개는 핫 플러그 용도로도 쓰인다.
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핀 # 기능 1-3 3.3V 4-6 그라운드 7-9 5V 10 그라운드 11 스태거드 스핀-업 (in supporting drives) 12 그라운드 13-15 12V
4 핀짜리 몰렉스 커넥터를 사타 파워 커넥터로 변환해주는 어댑터가 시중에 나와 있다.하지만 4 핀짜리 커넥터는 3.3V 전압을 공급 못해주므로, 이들 어댑터는 5V와 12V 전압만 공급해주며, 3.3V 전압 라인은 연결 안 하고 있다. 3.3 V 전압을 필요로 하는 드라이브에서는 이러한 어댑터를 못 쓴다. 이러한 사정을 감안하여, 하드 디스크 드라이브 제조사들은 3.3V를 잘 안 쓰고 있다. 하지만, 3.3V 전압 없이는 SATA 장치는 앞서 말한 핫 플러깅을 구현하지 못할 가능성도 다소 있다.
[편집] 외장 SATA
2004년 중반, 외장 SATA(영어: eSATA)가 표준화되었다. 다른 종류의 케이블과 커넥터를 사용하도록 규정하였고, 전기적 요구 사양도 외장 용도에 맞게 개정하였다:
- 최소 트랜스밋 전압이 증가하였다: 범위가 400-600 mV 에서 500–600 mV 로 조정되었다.
- 최소 리시브 전압이 감소하였다: 범위가 325-600 mV 에서 240–600 mV 로 조정되었다.
- 프로토콜과 논리적인 시그널링은 SATA와 동일하다. (링크-트랜스포트 계층과 그 이상의 계층을 말한다.) 네이티브 SATA 장치가 최소한의 변경만으로 외장 인클로저에 담겨 쓰일 수 있도록 해 준다.
- 최대 케이블 길이는 2 미터이다. (USB와 파이어와이어가 더 길다.)
[편집] 함께 보기
- AHCI
- ATA
[편집] 바깥 고리
- ((영어)) SATA motherboard connector pinout
- ((영어)) SATA on Linux
- ((영어)) SATA Linux status report