Serial ATA

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Advanced Technology Attachment(고급 기술 결합)는 1986년 IDE(Integrated Drive Electronics)의 규격으로 시작된 표준화 명칭이다. IBM-PC와 그 호환 기종에서 하드디스크와 ODD, SSD 등과 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 공식적으로는 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 권고하고 있다.#

케이블은 과거에는 넓적한 40핀짜리 병렬 케이블을 사용했다. 병렬 케이블이기 때문에 선도 40개나 되었다. 처음 등장할 때의 기술력으로는 직렬 전송보다 병렬 전송이 빨랐기 때문이다. 그러나 병렬 전송은 전송 신호 간의 간섭이 발생하는 문제가 있었다. 속도가 느렸던 초반에는 큰 문제가 없었지만 인터페이스의 속도가 갈수록 빨라지면서 이 문제가 심화되었다. 궁여지책으로 사이사이에 Ground 역할을 하는 선을 추가하여 80선짜리 병렬 케이블을 표준화 했지만 이번에는 선이 너무 가늘어지는 나머지 고장이 잘 나는 부품이 되었다. 케이블 플러그에 별도의 손잡이가 없는데다 소켓이 상당히 빡빡해서 플러그만 잡고 뽑는 것은 거의 불가능했고, 십중팔구 선을 같이 당기면서 뽑아야 했는데 이 과정에서 선이 내부적으로 끊기는 일이 많았다. 결국 직렬 전송을 채택한 새로운 규격인 SATA가 나오면서 이 병렬 케이블은 도태되었다.

SATA 규격의 버전이 나뉘는 만큼, SATA 케이블 구입 시 헷갈리는 일반소비자를 위한 팁이 있다. 보통 신형 하드디스크나 SSD를 구입·장착할 때 케이블도 SATA1, 2 말고 SATA3 케이블을 사야 한다는 식으로 이야기 하는 판매자들이 있는데, 보통 이런 판매자는 컴맹 혹은 용팔이를 의심해봐야 한다. 왜냐하면 SATA의 규격과 전송속도는 메인보드와 보조 기억장치에 달린 '포트' 버전에 의해 나뉘는 것이지, 케이블 버전은 아무 상관 없다(실험 결과). 즉, 일반적인 SATA 케이블은 다 동일한 케이블이다. [1] 하드나 SSD 살 때 SATA 케이블을 최신 케이블이라며 과도하게 비싸게 따로 판다면, 컴맹이든 용팔이든 좋을 거 없으므로 그냥 그 가게는 곱게 빠져나오자.[2]

메인보드를 고를 때 단자 개수와 모양을 잘 봐야 한다. 게임용 보드는 그래픽 카드에 단자가 간섭할 경우를 고려해 90도로 꺾인 단자를 탑재하지만 저가형 보드는 내려꽂히는 형태의 단자만 4개 탑재하는 게 일반적이다.[3] 중고급 보드는 6~8개의 단자를 탑재하는데 10개 이상은 정말 드물다. PCI-E카드를 사용하며 개수를 늘리는 것도 가능하지만 부팅 속도가 느려지는 것부터 연결된 부품 손상 등 크고 작은 오류가 일어날 수 있다. 그러니 처음에 싸게 맞추고 업그레이드하려는 사람이라면 보드의 제원을 세심히 보자.

NVMe가 대중화되고 나서는 주 드라이브용 단자의 위상을 넘겨주게 되었다.

Windows Vista부터 SATA를 지원한다. 이전 버전은 설치 과정에서 SATA 하드디스크를 인식하지 않아 0x0000007B 블루스크린이 발생한다. 그럴 경우 IDE으로 연결해야 한다. 다만 메인보드가 SATA만 지원한다면 설치 및 실행 자체가 불가능하다. 해결 방법으로 설치본에 SATA 드라이버를 넣는 것이다.

1986년에 개발된 표준화 되기 전의 규격으로, 22비트 LBA를 사용하여 하드디스크 크기는 2.1GB까지 지원하였다. 전송 방식은 PIO 0만 사용, 속도는 3.3MB/s 정도였다.[4] 표준화 되면서 ATA-1로 넘어갔다.

1991년에 처음 지정된 첫 표준 규격으로, 보통 IDE라고 하면 이 규격을 말한다. 80486 세대까지 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. 이 당시 사운드 카드는 멀티미디어 PC의 붐으로 인하여 CD-ROM용 IDE 컨트롤러를 같이 내장하는 일이 많았다.

전송 방식도 다양화하여 PIO 0, 1, 2와 Single-word DMA 0, 1, 2/Multiword DMA 0을 지원했다. 최고 속도는 8.3MB/s.[5]

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.

1994년에 처음 지정되었다. E-IDE(Enhanced IDE)라고 명명된 방식으로, 향상된 IDE라는 뜻이다. 고속 IDE라든가 고속 ATA라는 명칭으로도 많이 불렸다. 이때의 전송 방식은 PIO 3, 4와 Multiword DMA 1, 2를 지원했다. 최고 속도는 8.3MB/s. 펜티엄으로 넘어오면서 대세가 되었다.

1995년 2월에 처음 지정되었다. 이때부터 S.M.A.R.T가 들어갔다. 속도에는 변함이 없었고, 보안성이 개선된 버전.

1996년 2월에 처음 지정되었다. 드디어 IDE 슬롯에 하드디스크 이외의 CD-ROM을 비롯한 ODD 장비 등 보조 기억 장치를 연결할 수 있게 되었다. 이전에도 비표준으로 지원하긴 했었다. 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[6]올라갔으므로 이 표준을 Ultra ATA/33이라고도 부른다.

1998년 8월에 처음 지정되었다. 이때부터 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[7] 올라가 Ultra ATA/66이라고도 부른다.

ATA66형 하드가 나왔지만 당시에는 ATA33까지 속도를 낼 수 있는 440BX 칩셋 메인보드를 주로 사용했다. ATA66의 진정한 속도를 느끼려면 SCSI 같이 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.

2000년 4월에 처음 지정되었다. 이 때부터 48비트 LBA를 사용하여 최대 용량 137GB의 벽이 깨진다. 허나 ATA/ATAPI-6 표준이 제대로 반영되기 이전인 2000년대 초반에 137GB를 넘는 하드디스크가 이미 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 Windows 2000 서비스 팩 3, XP 서비스팩 1에서 지원되었다.

전송 방식도 Ultra DMA 5를 지원, 최대 속도는 100MB/s에 도달했으며,[8] 실제 속도는 동급 최고속 제품이 80MB/s에 달했다. 이 때문에 Ultra ATA/100으로도 불린다.

2000년 8월에 처음 소개된 후 2001년 11월에 처음 발표된 규격으로, 초기에는 그냥 SATA로 불렸지만, 후속 세대와 구분하기 위해서 보통 SATA1이라고 부른다.

2003년 1월, SATA 규격의 제품이 나오기 직전에 첫 개정판인 Revision 1.0a가 발표되었고, 이때에 이르러서 SATA 케이블이라고 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 사용함[9])까지 지원하게 되었다.[10] ODD만 사용한다면 이 이상의 규격은 그다지 의미가 없다. 다만 하드디스크는 해당 표준인 ATA/ATAPI-7의 실제 대역폭이 사우스브릿지의 ATA 컨트롤러에 따라 다소 차이는 있지만 90~100MB/s 정도였다. 최대 80MB/s까지 도달했던 ATA/ATAPI-6 시절보다 10~20% 향상된 속도였던 셈. 대략 2007년 이후 출시된 SATA2 하드디스크는 SATA1 전용 컨트롤러나 메인보드에서 성능 강하를 보일 수 있다. 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. 모든 케이블 종류에 180도 꺾어 접는 것은 좋지 않다. 넓은 지름으로 둥글게 말아서 살짝 묶어 주는 정도가 좋다. 미관을 위해서라면 기존의 납작한 SATA 케이블이 아닌 라운드 케이블 구매를 고려하자.

2004년 4월에 발표된 규격으로, 보통 SATA2라는 이명으로 불린다. SATA 1.5Gbps의 2배인 3Gbps(300MB/s, 이전과 마찬가지로 8b/10b 인코딩 사용)[11]를 지원한다. 상당수의 하드디스크와 메인보드가 지원하며, HDD의 속도 향상 한계로 인해 향후 몇 년간 더 사용되리라 보인다. SSD에 SATA2로 연결하면 대부분 속도 상한에 걸려 제 성능을 내지 못하게 된다. 물론 최고속도보다도 랜덤 액세스에서 HDD를 압살하는 SSD의 특성 상 체감속도는 SATA1 환경일지라도 보통 HDD보다는 훨씬 빠르다.

2005년 4월에 첫 번째 개정판인 Revision 2.5가, 2007년 2월에 두 번째 개정판인 Revision 2.6이 발표되었다. 1.8인치 소형 사이즈에 맞는 마이크로 커넥터가 이때 표준화되었다.

2008년 7월에 처음 소개되었다가 2009년 5월 말에 최종 발표된 규격으로, 보통 SATA3라는 이명으로 불린다. SATA 3Gbps의 2배인 6Gbps(600MB/s)를 지원하는 규격으로, SAS와 호환성이 있다. 2009년 말에 SATA3 지원 제품이 하나 둘씩 출시되고, 2010년에 네이티브 SATA3 지원 메인보드가 AMD 800 시리즈 상위 칩셋부터 먼저 지원되었다. 이후 2011년부터 인텔도 중고급형 메인보드부터 SATA3을 지원하면서 2018년 시점에서는 대부분의 HDD가 이 규격을 지원한다. HDD 자체의 구조적인 한계로 인해 속도가 낮아 SSD 만큼의 속도 차이는 나지 않는다. 일반 HDD의 최대 시퀀셜은 200MB/s 내외 수준으로, 캐시를 통하지 않는다면 SATA2로도 충분하다.

현존하는 거의 모든 SSD는 SATA3 이상이어야만 온전한 효율을 낼 수 있다. 2018년 시점에서 생산되는 대부분의 메인보드에서 기본적으로 지원하는 규격이나 2000년대 말-2010년대 초까지 출시된 제품들은 SATA2만 지원하거나 일부 포트만 SATA3을 지원하는 보드가 많으니 메인보드 구입 시 지원 여부를 확인해야 한다. 일부 고성능 SSD들은 이 규격의 대역폭의 속도 한계에 부딪쳐서 PCI-Express를 이용하는 NVMe 규격으로 갈아탔다. SSD가 개발되기 전 기계식 저장 장치에 맞춰 설계된 AHCI의 한계를 극복하려고 하는 시도이다.

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.

2013년 8월에 발표된 규격으로 SATA Express, SATA M.2, microSSD 등을 지원하기 위한 규격이다.

2016년 2월에 발표된 규격으로 HDD의 SMR 쓰기 기능을 최적화 하였다.

2018년 8월에 발표된 규격으로 대역폭에 영향 없이 하드 상태를 점검하거나 호환성 향상, 중요 캐시 데이터를 미디어에 기록하는 기능 등이 추가되었다.

외장 하드계의 IEEE1394, 베타맥스

2004년에 발표된 규격으로 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. 외장하드의 주류인 2.5인치에서는 거의 사용되지 않고, 별도의 전원 어댑터가 있는 3.5인치 외장하드 케이스에서 주로 지원한다. 3.5인치 하드는 +12V 전압을 사용하기 때문에 USB의 +5V 전압과 낮은 전력량으로는 안정적인 사용이 불가능하다는 문제점이 있어 백이면 백 별도의 전원 어댑터가 달려 있다. e-SATA와 USB를 한 포트에서 동시에 사용 가능함과 동시에 전원을 자체 공급하는 Powered eSATA라는 포트도 나와 있으며 주로 노트북에서 사용되었다. USB-IF, SATA-IO 둘 다 공식적인 표준으로는 인정하고 있지 않으며, 결정적으로 USB에서 전원을 끌어 오다 보니 3.5인치 하드는 외부 전원 없이는 사용 불가나 마찬가지다.

전송 속도가 30~40 MB/s밖에 안 되었던 USB 2.0이 주류였던 시절에는 조금 각광을 받았지만, 속도가 약 10배 가량 향상된 USB 3.0이 나오면서 사장되었다.eSATA EXPRESS는 없나요 그 E-IDE급의 디따 넓적한 케이블은 어떻게 할 건데요.

2009년 9월에 발표된 노트북 등 소형 기기를 위한 포트이다. 2014년까지 주류로 사용되었던 커넥터 규격으로, 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.

노트북의 보조 기억장치로 사용되었지만, 2020년 현재 사장된 단자이고, 모두 M.2단자로 넘어가버렸다. 굳이 이 단자를 사용하는 신품 SSD를 구하고 싶다면, 외장SSD를 구매 후 SSD만 적출하는 방법이 있다. 후자를 사용하려는 경우 외장 SSD내의 단자정보를 필수적으로 알아야 한다, 기껏 뜯었는데 M.2면 눈물난다, AS도 날아가는 건 덤

2011년 12월에 발표된 SFF-8639로도 알려졌던 규격으로, 최대 PCIe 4레인과 SATA 2레인을 사용한다. 기업용으로 주로 사용되기 때문에 일반 사용자들에겐 구경하기 힘든 규격이기도 하다.

2013년에 발표된 커넥터 규격으로, 커넥터 규격이기 때문에 SATA에 사용된 AHCI, PCIe를 이용하는 NVMe 등 여러 규격들이 사용되는 커넥터 규격이기도 하다. M 키와 B 키라는 슬롯과 장치 양쪽에 모두 있는 키를 가진다. B 키가 뚫렸으면 SATA 호환 규격이고, M 키가 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. 2013년 9월에 SATA M.2 규격이 먼저 발표된 후, 동년 12월에 PCIe를 이용하는 SATA-Express M.2와 NVMe M.2 규격도 발표되었다.

자세한 설명은 M.2 문서 참조.

2011년에 처음 소개되어 2013년에 최종 발표된 기존 SATA 3의 속도 제한을 넘어서기 위한 새 규격. SATA Revision 3.2 규격의 일부로, 이름에서 볼 수 있듯이 PCI-Express의 기술을 접목하여 고속 통신을 구현한다. 기존 SATA 드라이브와의 호환성도 유지하며, 규격 상 최대 속도는 16Gbps(1969MB/s, SATA 6Gbps까지 사용하였던 8b/10b 대신 128b/130b를 사용함)에 이른다. 2014년 인텔 9 시리즈(Z97, H97, X99) 칩셋 기반의 메인보드부터 지원하기 시작했으나 현재 출시된 제품들은 아직 최대 8Gbps까지만 지원하는 듯. AMD 제품은 2017년 라이젠 시리즈와 함께 발표된 300 시리즈 칩셋의 메인보드부터 지원하기 시작했다.

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 않았고 차세대 포트[12] 규격인 M.2로 넘어갔다. 이건 현재 중급 이상 SSD에서 널리 쓰이고 있다. 자세한 내용은 M.2문서 참조.