SATA

SATA(Serial Advanced Technology Attachment, Serial ATA)는 하드디스크와(HDD)의 데이터 전송을 위한 직렬 전송 방식을 사용하는 인터페이스다. 직렬 ATA라고도 부른다.

개요

SATA 인터페이스는 하드디스크나 광학 드라이브(ODD)와의 데이터 전송을 위해 만든 컴퓨터 데이터 연결 방식의 한 종류로, PC 개발 초기부터 사용된 병렬 전송 방식의 인터페이스(PATA)를 대체하기 위해 만들어졌다. PATA(Parallel ATA) 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.

등장 배경

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 PATA 방식의 인터페이스는 2000년대 초반까지 하드디스크 및 광학 드라이브(ODD)용 인터페이스로 널리 쓰였다. 시간이 지나면서 PATA 인터페이스도 몇 번의 개량을 거쳐 약간의 성능 향상이 있었지만, 데이터 전송 속도 면에서 한계가 드러났다. 속도뿐만 아니라 PATA는 편의성 면에서도 불리했다. 데이터의 경로를 여러 개로 분산시켜 성능을 높이는 병렬 구조의 특성 때문에 PATA 방식의 하드디스크와 광학 드라이브는 40개의 핀으로 구성된 복잡한 구조의 커넥터와 케이블을 사용해야 했고, 이후 80선 규격의 PATA 케이블이 나오기도 했다. 이는 장치 및 케이블을 소형화 하는데 불리했고, 지나치게 많은 핀을 사용하여 데이터 전송 도중 신호의 누락이나 오류 발생의 여지가 컸고, 결국 데이터 전송 시 안정성과 속도를 저하시키는 요인으로 작용했다. 1986년 PATA보다 데이터 안정성과 전송속도를 향상시킨 SCSI(Small Computer System Interface) 인터페이스가 발표되었지만, 표준 규격이 완전히 확립되지 못하고 장치의 가격이 비싸 PC보다는 서버나 워크스테이션용으로만 보급되는데 그쳤다. 이러한 이유로, PATA 인터페이스의 한계를 극복하고 하드디스크 및 광학 드라이브의 성능을 향상시키기 위해 새로운 표준 인터페이스를 원하는 목소리가 점차 커졌고, 그 결과 SATA 인터페이스의 규격이 2003년 처음으로 재정되었다.

특징

40개의 접점을 사용하는 PATA와 달리, SATA는 커넥터의 접점이 7개로 줄었으며, 이로 인해 포트의 크기와 케이블의 굵기를 크게 줄일 수 있었다. PATA용 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 PATA 환경에서는 전송 오류 발생의 우려 때문에 케이블의 최대 길이가 40~50mm 정도로 제한되었지만, SATA 환경에서는 1m에 달하는 긴 케이블을 쓸 수 있다. 병렬 구조의 PATA 인터페이스에서는 하나의 케이블에 2개의 하드디스크나 광학 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, PATA 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 SATA하드디스크의 핫 스와핑이 가능한 것은 아니며, 해당 PC의 메인보드 및 운영체제에서 AHCI(Acanved Host Controller Interface) 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 ‘eSATA’라고 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 소형 기기에 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. PATA 규격의 경우, 실질적으로 마지막 규격이라고 할 수 있는 Ultra ATA/133모드에서 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 2.0규격이 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 수치변화가 있을 뿐, 체감적인 성능 차이는 거의 없으므로 일부러 이를 구매할 필요는 없다.

단점

케이블이 얇고 밀도가 조밀하기 때문에 약간의 조립불량만으로도 핀이 어긋나거나 접촉 불량이 발생하기 쉬우며, 접점불량이나 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 연결부위가 늘어나는 경우가 가장 흔하다. 케이블 불량은 기존 PATA 방식에서 4핀 전원을 사용하였을 때는 이런 문제가 발생하는 경우가 훨씬 적었다는 점을 볼 때 구조상의 문제도 다소 안고 있다고 볼 수 있다. 파워서플라이에 사용되는 컨넥터 품질도 안전에 문제가 될 수 있으므로, 파워서플라이 선택에 있어서도 신경 쓸 필요가 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
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• 〈Serial ATA〉, 《위키피디아》
• 컴프로, 〈저장장치 M.2 SSD SATA와 NCMe의 차이〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-28
• 코고자 kogoza, 〈SSD 종류 와 차이점SATA,NVMe,mSATA,M.2,PCIE,SATA Express〉, 《티스토리》, 2019-04-24
• 晴空, 〈Advanced Technology Attachment〉, 《티스토리》, 2009-04-03

같이 보기

• 인터페이스

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