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SATA

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Original article: w:SATA
"SATA" redirects here. For other uses, see SATA (disambiguation).
Serial ATA (SATA)
Year created2000
Created bySerial ATA Working Group
SupersedesParallel ATA (PATA)
SpeedHalf-duplex 1.5, 3.0 and 6.0 Gbit/s[1]
StyleSerial
Hotplugging interfaceYes[2]
External interfaceOptional (eSATA)

직렬 ATA (SATA, Serial AT Attachment에서 약어)[3]는 호스트 버스 어댑터를 하드 디스크 드라이브, 광학 드라이브 및 솔리드-스테이트 드라이브와 같은 대용량 저장 장치에 연결하는 컴퓨터 버스 인터페이스입니다. 직렬 ATA는 저장 장치에 대해 우세한 인터페이스가 되기 위해 이전의 병렬 ATA (PATA) 표준을 계승합니다.

직렬 ATA 산업 호환성 사양은 직렬 ATA 국제 기구 (SATA-IO)에서 비롯되었으며, 이후 INCITS 기술위원회 T13, AT Attachment (INCITS T13)에 의해 발표됩니다.[4]

History

SATA는 감소된 케이블 크기와 비용 (40 또는 80 대신 7개의 컨덕터), 네이티브 핫 스와핑, 더 높은 신호율을 통한 더 빠른 데이터 전송, 및 (선택적) I/O 대기열 프로토콜을 통한 보다 효율적인 전송과 같은 이전 PATA 인터페이스에 비해 여러 이점을 제공하기 위해 2000년에 발표되었습니다.[5][6] 사양의 개정판 1.0은 2003년 1월에 출시되었습니다.[3]

직렬 ATA 산업 호환성 사양은 직렬 ATA 국제 기구 (SATA-IO)에서 비롯되었습니다. SATA-IO 그룹은 상호-운용성 사양, 테스트 사례 및 플러그-페스트를 공동으로 생성, 검토, 비준, 및 게시합니다. 많은 다른 산업-호환성 표준과 마찬가지로, SATA 콘텐츠 소유권은 다른 산업 기관: 주로 INCITS T13[4] 및 INCITS T10 subcommittee (SCSI), Serial Attached SCSI (SAS)를 담당하는 T10의 하위-그룹으로 이전됩니다. 이 기사의 나머지 부분은 SATA-IO 용어와 사양을 사용하기 위해 노력합니다.

2000년에 SATA의 도입전에, PATA는 간단히 ATA로 알려졌습니다. "AT Attachment" (ATA) 이름은, 보다 공통적으로 IBM AT로 알려진, IBM Personal Computer AT의 1984년 출시 이후 시작되었습니다.[7] IBM AT의 제어기 인터페이스는 하드 디스크의 포함에 대해 사실상의 산업 인터페이스가 되었습니다. "AT"는 "Advanced Technology"에 대한 IBM의 약어입니다; 따라서 많은 회사와 조직은 SATA가 "Serial Advanced Technology Attachment"의 약어임을 가리킵니다. 어쨌든, ATA 사양은 단순히 이름 "AT Attachment"를 IBM에서 발생할 수 있는 상표 문제를 방지하기 위해 사용합니다.[8]

SATA 호스트 어댑터와 장치는 두 쌍의 컨덕터에 걸쳐 고속 직렬 케이블을 통해 통신합니다. 대조적으로, 병렬 ATA (레거시 ATA 사양에 대해 재지정)는 많은 추가적인 지원과 제어 신호와 함께 16-비트 폭 데이터 버스를 사용하며, 모두 훨씬 낮은 주파수에서 작동합니다. 레거시 ATA 소프트웨어와 응용의 역 호환성을 보장하기 위해, SATA는 레거시 ATA 장치와 같은 기본 ATA와 ATAPI 명령 집합을 사용합니다.

SATA는 소비자 데스크탑 및 랩탑 컴퓨터에서 병렬 ATA를 대체했습니다; 데스크탑 PC 시장에서 SATA의 시장 점유율은 2008년에 99%였습니다.[9] PATA는 레거시 PATA 표준을 중심으로 설계된 CompactFlash (CF) 저장을 사용하는 산업용과 임베디드 응용에서 감소하는 사용에서 PATA와 함께 임의의 용도로 SATA에 의해 대체되었습니다. 2008년 표준, CompactFlash를 대체하는 CFast는 SATA를 기반으로 합니다.[10][11]

Features

SATA 6 Gbit/s host controller, a PCI Express ×1 card with Marvell chipset

Hot plug

직렬 ATA 사양은 SATA 장치 핫 플러깅을 요구합니다; 즉, 사양을 충족시키는 장치는 전원이 켜져있는 백플레인 커넥터 (결합된 신호와 전원)로부터 또는 커넥터에 장치를 삽입하거나 제거할 수 있습니다. 삽입 후, 장치가 초기화되고 그런-다음 정상적으로 작동합니다. 운영 시스템에 따라, 호스트는 역시 초기화되며, 핫 스왑을 초래할 수 있습니다. 전원이 공급된 호스트와 장치는 안전한 삽입과 제거를 위해 유휴 상태일 필요는 없지만, 전원이 제거될 때 기록되지 않은 데이터가 손실될 수 있습니다.

PATA와 달리, SATA와 eSATA 둘 다는 설계에 의해 핫 플러깅을 지원합니다. 어쨌든, 이 특색은 호스트, 장치 (드라이브), 및 운영 시스템 수준에서 적절한 지원을 요구합니다. 일반적으로, SATA 장치는 장치-측 핫 플러깅 요구 사항을 충족시키고, 대부분의 SATA 호스트 어댑터는 이 기능을 지원합니다.[2]

eSATA에 대해, 핫 플러깅은 오직 AHCI 모드에서 지원됩니다. IDE 모드는 핫 플러깅을 지원하지 않습니다.[12]

Advanced Host Controller Interface

Advanced Host Controller Interface (AHCI)는 사실상(de facto) 표준이 되어진 인텔에 의해 게시되고 사용되는 개방형 호스트 제어기 인터페이스입니다. 그것은 핫-플러그 및 네이티브 명령 대기열 (NCQ)과 같은 SATA의 고급 기능의 사용을 허용합니다. 만약 AHCI가 마더보드와 칩셋에 의해 활성화되지 않으면, SATA 제어기는 전형적으로 "IDE[a] 에뮬레이션" 모드에서 작동하며, 이것은 ATA (역시 IDE라고 알려진) 표준에 의해 지원되지 않는 장치 특색에 대한 접근을 허용하지 않습니다.

SATA로 이름-지은 윈도우 장치 드라이버는 AHCI 모드, RAID 모드에서, 또는 AHCI가 유행되기 전에 SATA의 고급 기능에 대한 접근을 허용한 독점 드라이버와 명령 집합에 의해 제공되는 모드라고 명시적으로 말하지 않은 한 IDE 에뮬레이션 모드에서 종종 실행됩니다. Microsoft Windows, Mac OS X, FreeBSD의 최신 버전, 리눅스 2.6.19 이상,[13] 마찬가지로 Solaris와 OpenSolaris는 AHCI에 대한 지원을 포함하지만, Windows XP와 같은 이전 운영 시스템은 지원하지 않습니다. 심지어 그들 예제에서, 독점 드라이버가 인텔과 같은 특정 칩셋에 대해 생성되었을 수 있습니다.[14]

Revisions

SATA 개정판은 전형적으로 대시 뒤에 로마 숫자 시스템, 예를 들어, "SATA-III"로 지정되며,[15] 이것은 항상 아라비아 숫자 시스템, 예를 들어, "SATA 6 Gbit/s"로 표시되는 속도와 혼동을 피하기 위함입니다.

SATA revision 1.0 (1.5 Gbit/s, 150 MB/s, Serial ATA-150)

개정 1.0a는[3] 2003년 1월 7일에 발표되었습니다. 현재 SATA 1.5 Gbit/s로 알려진, 1-세대 SATA 인터페이스는 1.5 Gbit/s의 속도로 통신하고,[b] 네이티브 명령 대기열 (NCQ)을 지원하지 않습니다. 8b/10b 인코딩 오버헤드를 고려함으로써, 그것들은 1.2 Gbit/s (150 MB/s)의 실제 비-코드된 전송율을 가집니다. SATA 1.5 Gbit/s의 이론적인 버스트 처리량은 PATA/133의 처리량과 유사하지만, 더 새로운 SATA 장치는 멀티태스킹 환경에서 성능을 향상시키는 NCQ와 같은 향상된 기능을 제공합니다.

SATA 1.5 Gbit/s 승인 후 초기 기간 동안, 어댑터와 드라이브 제조업체는 존재하는 PATA 설계를 SATA 인터페이스와 함께 사용하도록 변환하기 위해 "브리지 칩"을 사용했습니다. 브리지 드라이브는 SATA 커넥터를 가지며, 전원 커넥터 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있고, 일반적으로, 동등한 네이티브-SATA와 동일하게 작동합니다.[16] 어쨌든, 대부분의 브리지 드라이브는 NCQ와 같은 일부 SATA-특정 특색에 대해 지원이 없습니다. 네이티브 SATA 제품은 2-세대 SATA 드라이브의 도입과 함께 브리지된 제품을 빠르게 인수했습니다.[citation needed]

2010년 4월 당시, 가장 빠른 10,000 rpm SATA 하드 디스크 드라이브는 최대 157 MB/s의 최대 (평균이 아님) 속도로 데이터를 전송할 수 있었으며,[17] 이것은 이전 PATA/133 사양의 능력을 넘어서고 SATA 1.5 Gbit/s의 능력을 역시 초과합니다.

SATA revision 2.0 (3 Gbit/s, 300 MB/s, Serial ATA-300)

SATA 2 connectors on a computer motherboard, all but two with cables plugged in. Note that there is no visible difference, other than the labeling, between SATA 1, SATA 2, and SATA 3 cables and connectors.

SATA 개정 2.0은 2004년 4월에 발표되었으며, 네이티브 명령 대기열(Native Command Queuing, NCQ)를 도입했습니다. 그것은 SATA 1.5 Gbit/s와 역 호환됩니다.[18]

2-세대 SATA 인터페이스는 3.0 Gbit/s의 네이티브 전송율로 실행되며, 8b/10b 인코딩 계획을 고려할 때, 2.4 Gbit/s (300 MB/s)의 최대 비-코드된 최대 전송율과 같습니다. 역시 SATA 3 Gbit/s라고 알려진, SATA 개정 2.0의 이론적인 버스트 처리량은 SATA 개정 1.0의 처리량을 두 배로 늘립니다.

SATA 사양을 충족시키는 모든 SATA 데이터 케이블은 3.0 Gbit/s에 대해 등급되고 임의의 지속적이고 버스트 데이터 전송 성능 저하없이 현대 기계식 드라이브를 처리합니다. 어쨌든, 고성능 플래시-기반 드라이브는 SATA 3 Gbit/s 전송율을 초과할 수 있습니다; 이것은 SATA 6 Gbit/s 상호-운용성 표준과 함께 다룹니다.

SATA revision 2.5

2005년 8월에 발표된, SATA 개정판 2.5는 사양을 단일 문서로 통합했습니다.[19][20]

SATA revision 2.6

2007년 2월에 발표된, SATA 개정 2.6은 다음 특색을 도입했습니다:[21]

SATA revision 3.0 (6 Gbit/s, 600 MB/s, Serial ATA-600)

직렬 ATA 국제 기구 (SATA-IO)는 2008년 7월에서 SATA 6 Gbit/s 물리 계층의 초안 사양을 발표하고,[22] 2008년 8월 18일에 물리 계층 사양을 비준했습니다.[23] 완전한 3.0 표준은 2009년 5월 27일에 발표되었습니다.[24]

3-세대 SATA 인터페이스는 6.0 Gbit/s의 네이티브 전송율로 실행됩니다; 8b/10b 인코딩을 고려함으로써, 최대 비-코드된 전송율은 4.8 Gbit/s (600 MB/s)입니다. SATA 6.0 Gbit/s의 이론적인 버스트 처리량은 SATA 버전 2.0의 처리량의 두 배입니다. 그것은 SATA 3 Gbit/s 및 SATA 1.5 Gbit/s와 역 호환됩니다.[22]

SATA 3.0 사양은 다음 변경-사항을 포함합니다:

  • 스케일될 수 있는 성능에 대해 6 Gbit/s.
  • SATA 개정 3.0 Gold로부터 "SAS 도메인은 직렬 ATA 터널링 프로토콜 (STP)을 사용하여 SAS 도메인에 직접 연결된 비-수정된 SATA 장치에 대한 연결과 제어를 지원할 수 있음"에 따라 SAS 6 Gbit/s를 포함한 SAS와의 계속된 호환성.
  • 디지털 콘텐츠 응용 스트리밍을 위한 등시성 서비스 품질 데이터 전송을 가능하게 하는 등시성 네이티브 명령 대기열 (NCQ) 스트리밍 명령.
  • 현저한 NCQ 명령의 호스트 처리와 관리를 활성화함으로써 성능을 최적화하는 데 도움이 되는 NCQ 관리 기능.
  • 향상된 전원 관리 기능.
  • 보다 간결한 1.8-인치 저장 장치를 위한 작은 낮은 삽입 힘 (LIF) 커넥터.
  • 슬림라인 SATA 커넥터에 대해 7 mm 광학 디스크 드라이브 프로파일 (기존의 12.7 mm 및 9.5 mm 프로파일에 추가)
  • INCITS ATA8-ACS과의 정렬.

일반적으로, 향상된 기능은 비디오 스트리밍 및 높은-우선순위 인터럽트에 대한 서비스의 품질 향상을 목표로 합니다. 게다가, 표준은 최대 1 미터의 거리를 계속 지원합니다. 더 새로운 속도는 칩을 지원하는 것에 대해 더 높은 전력 소비를 요구할 수 있지만, 개선된 프로세스 기술과 전력 관리 기술은 이것을 완화할 수 있습니다. 이후 사양은 기존의 SATA 케이블 및 커넥터를 사용할 수 있지만, 2008년에 일부 OEM이 더 빠른 속도를 위해 호스트 커넥터를 업그레이드할 것으로 예상되었다고 보고되었습니다.[25]

SATA revision 3.1

2011년 7월에 출시된, SATA 개정 3.1은 다음 특색을 도입 또는 변경했습니다:[26][27]

  • mSATA, 모바일 컴퓨팅 장치의 솔리드-스테이트 드라이브에 대해 SATA, 전기적으로 SATA인 PCI Express Mini 카드-형 커넥터.[28]
  • 영-전력 광학 디스크 드라이브, 유휴 SATA 광학 드라이브는 전력을 소비하지 않습니다.
  • 대기중인 TRIM 명령은 솔리드-스테이트 드라이브 성능을 향상시킵니다.
  • 요구된 링크 전원 관리는 여러 SATA 장치의 전체 시스템 전력 수요를 줄입니다.
  • 하드웨어 제어 특색은 장치 용량의 호스트 식별을 활성화합니다.
  • Universal Storage Module (USM), 소비자 전자 장치에 대해 케이블-없는 플러그인 (슬롯) 전원 저장소의 새로운 표준.[29][30]

SATA revision 3.2

2013년 8월에 출시된, SATA 개정판 3.2는 다음 특색을 도입되었습니다:[31]

  • SATA Express 사양은 SATA 및 PCI Express 버스 둘 다를 결합하는 인터페이스를 정의하며, 두 유형의 저장 장치에 대해 공존하는 것을 가능하게 만듭니다. PCI Express를 사용함으로써, 이론적으로 1969 MB/s의 훨씬 더 높은 처리량이 가능합니다.[32][33]
  • SATA M.2 표준은 내부 USB 3.0 포트의 추가와 함께 SATA Express 인터페이스의 작은 형식 규약 구현입니다; 자세한 요약에 대해 아래 M.2 (NGFF) 섹션을 참조하십시오.[34]
  • microSSD는 소형화된, 임베디드 SATA 저장소에 대해 볼 그리드 배열 전기 인터페이스를 도입했습니다.[35]
  • USM Slim은 Universal Storage Module (USM)의 두께를 14.5 millimetres (0.57 inches)에서 9 millimetres (0.35 inches)로 줄입니다.[36]
  • DevSleep은 InstantGo (이것은 Connected Standby로 알려지고 사용됨)와 같은 저전력 모드에 있는 동안 항상-켜져있는 장치에 대해 더 낮은 전력 소비를 활성화합니다.[37]
  • Hybrid Information는 솔리드-스테이트 하이브리드 드라이브에 대해 더 높은 성능을 제공합니다.[38][39]

SATA revision 3.3

2016년 2월에 출시된 SATA 개정 3.3은 다음 특색을 도입했습니다:[40][41]

  • Shingled magnetic recording (SMR)은 미디어에서 트랙을 겹침으로써 하드 디스크 드라이브 용량에서 25% 이상 증가시키는 것을 지원합니다.
  • 전원 비활성화 특색 (PWDIS 핀을 참조)은 SATA 드라이브의 원격 전원 사이클링과 데이터 센터에서 유지 관리를 용이하게 하는 재-구축 프로세스의 속도를 높이는 재구축 지원 기능을 허용합니다.
  • 송신기 강조 사양은 전기적으로 까다로운 환경에서 호스트와 장치 사이의 상호-운용성과 신뢰성을 높입니다.
  • 활동 표시기와 엇갈린 스핀-업은 같은 핀에 의해 제어될 수 있으며, 유연성을 추가하고 사용자에게 더 많은 선택권을 제공합니다.

새로운 전원 비활성화 특색 (SAS 전원 비활성화 특색과 유사함)은 SATA 전원 커넥터의 핀 3을 사용합니다. 핀 3에서 3.3V 전원을 제공하는 일부 레거시 전원 공급 장치는 전원 비활성화 특색을 갖는 드라이브를 강제로 하드 리셋 상태로 고정하여 드라이브가 회전하지 못하게 합니다. 이 문제는 보통 이들 드라이브에 전원을 공급하기 위해 간단한 “Molex to SATA” 전원 어댑터를 사용함으로써 제거될 수 있습니다.[42]

SATA revision 3.4

2018년 6월에 출시된 SATA 개정 3.4는 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 장치 조건의 모니터링과 하우스키핑 작업의 실행을 활성화하는 다음 특색을 도입했습니다:[43]

  • Durable/Ordered Write Notification: 선택된 결정적 캐시 데이터를 미디어에 기록하는 것, 표준 작업에 영향을 최소화하는 것을 활성화.
  • Device Temperature Monitoring: 대역-외 (OOB) 통신에 SFF-8609 표준을 활용함으로써 표준 작동에 영향없이 SATA 장치 온도와 다른 조건을 능동적으로 모니터링하는 것을 허용.
  • Device Sleep Signal Timing: 제조업체의 구현 사이의 호환성을 향상시키기 위해 추가 정의를 제공.

Cables, connectors, and ports

2.5-inch SATA drive on top of a 3.5-inch SATA drive, close-up of data and power connectors. Also visible are 8 jumper pins on the 3.5-inch drive.

커넥터와 케이블은 SATA와 병렬 ATA 드라이브 사이의 가장 눈에 띄는 차이점을 나타냅니다. PATA와 달리, 같은 커넥터가 (데스크톱과 서버 컴퓨터에 대해) 3.5-inch (89 mm) SATA 하드 디스크와 (휴대용 또는 소형 컴퓨터에 대해) 2.5-inch (64 mm) 디스크에 사용됩니다.[44]

데이터와 전원에 대해 표준 SATA 커넥터의 1.27 mm (0.050 inches)의 컨덕터 피치를 가집니다. 낮은 삽입력은 SATA 커넥터를 결합하기 위해 요구됩니다. 더 작은 미니-SATA 또는 mSATA 커넥터는 1.8-인치 SATA 드라이브, 일부 DVD와 Blu-ray 드라이브, 및 미니 SSD와 같은 더 작은 장치에 사용됩니다.[45]

특수 eSATA 커넥터는 외부 장치에 대해 지정되고, 클립에 대해 내부 커넥터를 제자리에 단단히 고정하기 위해 선택적으로 구현된 규정입니다. SATA 드라이브는 SAS 제어기에 연결되고 네이티브 SAS 디스크와 같은 물리적 케이블에서 통신될 수 있지만, SATA 제어기는 SAS 디스크를 처리할 수 없습니다.

(예를 들어 마더 보드 위에) 암놈 SATA 포트는 실수로 플러그를 뽑는 것을 방지하기 위해 잠금 또는 클립을 가지는 SATA 데이터 케이블과 함께 사용하기위한 것입니다. 일부 SATA 케이블은 회로 기판에 쉽게 연결할 수 있도록 오른쪽- 또는 왼쪽-각진 커넥터를 가집니다.

Data connector

See also: SATA Express connectors
Standard connector, data segment[46]
Pin # Mating Function
1 1st Ground
2 2nd A+ (transmit)
3 2nd A− (transmit)
4 1st Ground
5 2nd B− (receive)
6 2nd B+ (receive)
7 1st Ground
 — Coding notch

SATA 표준은 7개의 컨덕터 (2쌍으로 3개의 접지와 4개의 활성 데이터 선)와 각 끝에 8mm 너비의 웨이퍼 커넥터를 갖는 데이터 케이블을 정의합니다. SATA 케이블은 최대 1 metre (3.3 ft) 길이르 가지고, 하나의 마더보드 소켓에 하나의 하드 드라이브를 연결할 수 있습니다. 이에 비해, PATA 리본 케이블은 하나의 마더보드 소켓에 하나 또는 둘 하드 드라이브를 40 또는 80 선을 사용하여 연결하고, PATA 사양에 의해 길이에서 45 centimetres (18 in)로 제한됩니다; 어쨌든, 최대 90 centimetres (35 in)의 케이블은 쉽게 사용될 수 있습니다. 따라서, SATA 커넥터와 케이블은 밀폐된 공간에서 장착하는 것이 더 쉽고 공기 냉각에 대한 장애를 줄여줍니다. 비록 그것들이 PATA보다 실수로 플러그를 뽑거나 파손될 가능성이 더 높을지라도, 사용자는 잠금 기능을 갖는 케이블을 구입할 수 있으며, 그로 인해 작은 (보통 금속) 스프링이 소켓에서 플러그를 고정합니다.

SATA 커넥터는 직선, 직각, 또는 왼쪽 각진 것일 수 있습니다. 각진 커넥터는 더 낮은-프로파일 연결을 허용합니다. 직각 (역시 90-도라고 함) 커넥터는 회로 기판 쪽에서 드라이브로부터 케이블을 즉시 연결합니다. 왼쪽-각진 (역시 270-도라고 함) 커넥터는 드라이브를 가로질러 케이블을 위쪽으로 이어집니다.

전기 연결을 통한 고속에서 데이터의 전송과 관련된 문제 중 하나는 데이터 회로와 다른 회로 사이의 전기적 커플링으로 인한 노이즈로 설명됩니다. 결과로써, 데이터 회로는 다른 회로 둘 다에 영향을 미칠 수 있고 그것들에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 설계자는 그러한 의도하지 않은 커플링의 바람직하지 않은 영향을 줄이기 위해 여러 기술을 사용합니다. SATA 링크에 사용되는 하나의 그러한 기술은 차동 신호입니다. 이것은 단일-종단 신호를 사용하는 PATA보다 향상된 것입니다. 각 차동 쌍에 대해,[47] 다중 접지 연결을 갖는, 완전 차폐된, 이중 동축 도체의 사용은 채널 사이의 절연을 개선하고 어려운 전기 환경에서 데이터 손실의 가능성을 줄입니다.

  • A seven-pin SATA data cable (left-angled version of the connector)
    A seven-pin SATA data cable (left-angled version of the connector)
  • SATA connector on a 3.5-inch hard drive, with data pins on the left and power pins on the right. The two different pin lengths ensure a specific mating order; the longer lengths are ground pins and make contact first.
    SATA connector on a 3.5-inch hard drive, with data pins on the left and power pins on the right. The two different pin lengths ensure a specific mating order; the longer lengths are ground pins and make contact first.
  • SATA 3.0 (6 Gbit/s) cable showing the two foil shielded differential pairs.
    SATA 3.0 (6 Gbit/s) cable showing the two foil shielded differential pairs.

Power connectors

Standard connector

Standard connector, power segment
Pin # Mating Function
 — Coding notch
1 3rd 3.3 V Power
2 3rd
3 2nd Enter/exit Power Disable (PWDIS) mode
(3.3 V Power, Pre-charge prior to SATA 3.3)
4 1st Ground
5 2nd
6 2nd
7 2nd 5 V Power, Pre-charge
8 3rd 5 V Power
9 3rd
10 2nd Ground
11 3rd Staggered spinup/activity
12 1st Ground
13 2nd 12 V Power, Pre-charge
14 3rd 12 V Power
15 3rd
A fifteen-pin SATA power connector (this particular connector is missing the orange 3.3 V wire)

SATA는 병렬 ATA (PATA) 장치 (및 이전의 작은 저장 장치, ST-506 하드 디스크 드라이브와 심지어 IBM PC보다 이전 시대의 플로피 디스크 드라이브로 거슬러 올라가서)에 사용되는 4-핀 Molex 커넥터와 다른 전원 커넥터를 지정합니다. 그것은 SATA 데이터 커넥터와 같은 웨이퍼-형 커넥터이지만, 두 커넥터 사이의 혼동을 피하기 위해 훨씬 더 넓습니다 (핀 15 대 7). 일부 초기 SATA 드라이브는 새로운 15-핀 커넥터와 함께 4-핀 Molex 전원 커넥터를 포함하지만, 대부분의 SATA 드라이브는 이제 오직 후자를 가집니다.

새로운 SATA 전원 커넥터는 여러 가지 이유에 대해 더 많은 핀을 포함합니다:[48]

  • 3.3 V는 전통적인 5 V and 12 V 전원과 함께 공급됩니다. 어쨌든, 실제로 그것을 사용하는 드라이브는 거의 없으므로, 그것들은 어댑터와 함께 4-핀 Molex 커넥터에서 전원을 공급받을 수 있습니다.
  • SATA 개정 3.3에서 Pin 3은 PWDIS로 재정의되었고 SAS 사양과의 호환성을 위해 POWER DISABLE 모드를 시작하고 종료하기 위해 사용됩니다. 만약 Pin 3이 HIGH (최대 2.1–3.6 V)로 구동되면, 드라이브 회로에 대한 전원이 비활성화됩니다. 이 특색을 갖는 드라이브는 SATA 개정 3.1 또는 이전 버전으로 설계된 시스템에서 전원이 켜지지 않습니다. 이것은 HIGH로 구동된 Pin 3가 드라이브를 전원이 켜짐으로부터 막기 때문입니다.[42]
  • 임피던스를 줄이고 전류 능력을 높이기 위해, 각 전압은 3 개의 핀에 의해 병렬로 공급하지만, 각 그룹의 하나의 핀은 사전-충전을 의도합니다 (아래를 참조하십시오). 각 핀은 1.5 A를 전달할 수 있어야 합니다.
  • 5개의 병렬 핀은 낮은-임피던스 접지 연결을 제공합니다.
  • 2개의 접지 핀과 각 공급된 전압에 대해 하나의 핀이 핫-플러그 사전-충전을 지원합니다. 핫-스왑 케이블에서 접지 핀 4와 12는 가장 길며, 따라서 그것들은 커넥터가 짝지을 때 먼저 연결됩니다. 드라이브 전원 커넥터 핀 3, 7, 및 13은 다른 것보다 길며, 따라서 그것들이 다음에 연결됩니다. 드라이브는 그것들을 전류-제한 저항을 통해 내부 바이패스 콘덴서를 충전하기 위해 사용합니다. 마지막으로, 남아있는 전원 핀이 연결하며, 저항을 우회하고 각 전압의 낮은-임피던스 소스를 제공합니다. 이 2-단계 짝짓기 과정은 다른 부하에 대한 글리치와 SATA 전원-커넥터 접점의 가능한 아크 또는 침식을 방지합니다.
  • Pin 11은 스태거 스핀업, 활동 표시, 둘 다에 대해 작동하거나, 아무것도 작동하지 않을 수 있습니다. 그것은 오픈-컬렉터 신호이며, 커넥터 또는 드라이브에 의해 아래로 당겨질 수 있습니다. 만약 커넥터를 아래로 당기면 (대부분의 케이블 스타일 SATA 전원 커넥터에 있는 것처럼), 드라이브는 전원이 공급되는 즉시 회전합니다. 만약 떠있는 상태로 두면, 드라이브는 그것이 말할 때까지 기다립니다. 이것은 너무 많은 전력을 소모할 수 있는 많은 드라이브를 동시에 회전하는 것으로부터 막습니다. 그 핀은 역시 드라이브 활동을 나타내기 위해 드라이브에 의해 낮게 당겨집니다. 이것은 LED를 통해 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 사용될 수 있습니다.

수동 어댑터는 4-핀 Molex 커넥터를 SATA 전원 커넥터로 변환하는 것에 사용할 수 있으며, Molex 커넥터에서 사용할 수 있는 5 V 및 12 V 선을 제공하지만, 3.3 V는 제공하지 않습니다. 3.3 V 전원 공급 장치를 추가적으로 제공하기 위해 전자 장치를 포함하는 4-핀 Molex-to-SATA 전원 어댑터가 역시 있습니다.[49] 어쨌든, 대부분의 드라이브는 3.3 V 전원 선을 요구하지 않습니다.[50]

Slimline connector

Slimline connector, power segment
Pin # Mating Function
 — Coding notch
1 3rd Device presence
2 2nd 5 V Power
3 2nd
4 2nd Manufacturing diagnostic
5 1st Ground
6 1st

SATA 2.6은 노트북 광학 드라이브와 같은 더 작은 형식 규격에 대해 의도된, 날씬한 커넥터를 정의한 첫 번째 개정입니다. 장치 존재를 나타내는 날씬한 전원 커넥터의 Pin 1은 핫스와핑을 허용하기 위해 다른 핀보다 더 짧습니다. 날씬한 신호 커넥터는 동일하고 표준 버전과 호환되지만, 전원 커넥터는 여섯 핀으로 축소되므로 +12 V 또는 +3.3 V가 아닌 오직 +5 V를 공급합니다.[21][51]

낮은-단가 어댑터는 표준 SATA에서 날씬한 SATA로 변환하기 위해 존재합니다.

  • A six-pin slimline SATA power connector
    A six-pin slimline SATA power connector
  • The back of a SATA-based slimline optical drive
    The back of a SATA-based slimline optical drive

Micro connector

Micro connector, power segment
Pin # Mating Function
1 3rd 3.3 V Power
2 2nd
3 1st Ground
4 1st
5 2nd 5 V Power
6 3rd
7 3rd Reserved
 — Coding notch
8 3rd Vendor specific
9 2nd
A 1.8-inch (46 mm) micro SATA hard drive with numbered data and power pins on the connector.

마이크로 SATA 커넥터 (때때로 uSATA 또는 μSATA라고 함[52])는 SATA 2.6에서 시작되었고, 1.8-inch (46 mm) 하드 디스크 드라이브에 대해 의도됩니다. 역시 마이크로 데이터 커넥터가 있으며, 모양에서 비슷하지만 표준 데이터 커넥터보다 약간 더 얇습니다.

eSATA

Not to be confused with SATAe.
The official eSATA logo
SATA (left) and eSATA (right) connectors
eSATA ports

2004년에 표준화된, eSATA (외장형을 의미하는 e)는 외부 연결성에 대해 SATA의 변형을 제공합니다. 그것은 보다 견고한 커넥터, 더 긴 차폐 케이블, 및 더 엄격한 (그러나 역-호환가능) 전기 표준을 사용합니다. 프로토콜 및 논리적 신호 (링크/전송 계층과 위쪽)는 내부 SATA와 동일합니다. 차이점은 다음과 같습니다:

  • 증가된 최소 전송 진폭: 범위는 400–600 mV 대신에 500–600 mV입니다.
  • 감소된 최소 수신 진폭: 범위는 325–600 mV 대신에 240–600 mV입니다.
  • 1 metre (3.3 ft)에서 2 metres (6.6 ft)로 증가된 최대 케이블 길이.
  • eSATA 케이블과 커넥터는 다음을 제외하고 SATA 1.0a 케이블과 커넥터와 유사합니다:
    • eSATA 커넥터는 비-차폐 내부 케이블을 외부에서 사용되는 것으로부터 방지하기 위해 기계적으로 다릅니다. eSATA 커넥터는 "L"-모양된 키를 버리고 가이드의 위치와 크기를 변경합니다.
    • eSATA 삽입 깊이는 5 mm 대신에 6.6 mm로 더 깊습니다. 접촉 위치도 역시 변경됩니다.
    • eSATA 케이블은 FCC 및 CE 요구 사항에 대한 EMI를 줄이기 위한 추가 실드를 가집니다. 내부 케이블은 그것들이 차폐 케이스 내부에 있기 때문에 EMI 요구 사항을 충족하기 위해 추가 차폐가 필요하지 않습니다.
    • eSATA 커넥터는 차폐 접촉과 기계적 고정을 위해 금속 스프링을 사용합니다.
    • eSATA 커넥터는 5,000 회의 설계-수명을 가집니다; 보통의 SATA 커넥터는 오직 50으로 지정됩니다.

소비자 시장을 겨냥한, eSATA는 USB 및 FireWire 인터페이스에 의해 역시 제공되는 외부 저장 시장에 진입합니다. SATA 인터페이스는 특정 장점을 가집니다. FireWire 또는 USB 인터페이스를 갖는 대부분의 외장 하드 디스크 드라이브 케이스는 PATA 또는 SATA 드라이브를 사용하고 드라이브의 인터페이스와 인클로저의 외부 포트 사이를 변환하기 위해 "다리를 놓습니다"; 이 연결은 약간의 비-효율성을 초래합니다. 일부 단일 디스크는 실제 사용 동안 157 MB/s를 전송할 수 있으며,[17] USB 2.0 또는 FireWire 400 (IEEE 1394a)의 최대 전송율의 약 4배, FireWire 800의 최대 전송 속도의 거의 두 배만큼 빠릅니다. S3200 FireWire 1394b 사양은 약 400 MB/s (3.2 Gbit/s)에 도달하고, USB 3.0은 5 Gbit/s의 공칭 속도를 가집니다. S.M.A.R.T.와 같은 일부 저수준 드라이브 특색은 일부 USB[53] 또는 FireWire 또는 USB+FireWire 브리지를 통해 작동하지 않을 수 있습니다; eSATA는 제어기 제조업체 (및 해당 드라이버)가 Windows Vista에 대해 Silicon Image, JMicron, 및 NVIDIA nForce 드라이버에서 공통적으로 사용되는 것처럼, SCSI 장치가 아닌 ATA 장치로 eSATA 드라이브를 제공하는 것으로 이들 문제를 겪지 않습니다. 그들 경우에서 SATA 드라이브는 접근할 수 있는 하위-수준 특색을 가지지 않습니다.

SATA 6G의 eSATA 버전은 6.0 Gbit/s에서 작동합니다 (용어 "SATA III"는 SATA II 3.0 Gbit/s와 혼동을 방지하기 위해 SATA-IO 조직에서 사용하지 않으며, 이것은 구어적으로 "SATA 3G" [bit/s] 또는 "SATA 300" [MB/s]로 참조되는데 왜냐하면 1.5 Gbit/s SATA I 및 1.5 Gbit/s SATA II는 "SATA 1.5G" [bit/s] 또는 "SATA 150" [MB/s] 둘 다로 참조되었기 때문입니다). 그러므로, eSATA 연결은 그들 사이의 무시할 수 있는 차이로 작동합니다.[54] 일단 인터페이스가 드라이브가 처리할 수 있는 것만큼 빠르게 데이터를 전송할 수 있으면, 인터페이스 속도를 높여도 데이터 전송을 향상시킬 수 없습니다.

어쨌든, eSATA 인터페이스에는 일부 단점이 있습니다:

  • eSATA 인터페이스가 대중화되기 전에 제작된 장치는 외부 SATA 커넥터가 없었습니다.
  • (외부 2.5-inch (64 mm) 디스크와 같은) 작은 형식 규격 장치에 대해, PC-호스트된 USB 또는 FireWire 링크는 보통 장치를 작동하기 위해 충분한 전력을 공급할 수 있습니다. 어쨌든, eSATA 커넥터는 절대 전원을 공급할 수 없고, 외부 장치에 대해 전원 공급 장치를 요구합니다. 관련 eSATAp (그러나 기계적으로 호환되지 않는, 때때로 eSATA/USB로 불림) 커넥터는, 추가적인 전원 공급이 필요하지 않도록, 외부 SATA 연결에 전원을 더합니다.[55]

2017년 중반부터, 약간의 새로운 컴퓨터는 지배적인 USB3와 USB3 Type C를 갖는 전용 외부 SATA (eSATA) 커넥터를 가지며, 종종 Thunderbolt 대체 모드를 사용하여, 이전 USB 커넥터를 대체하기 시작했습니다. USB3 및 eSATA 둘 다를 지원하는 단일 포트가 여전히 존재합니다.

내장 eSATA 인터페이스없이 데스크탑 컴퓨터는 eSATA 호스트 버스 어댑터 (HBA)를 설치할 수 있습니다; 만약 마더보드가 SATA를 지원하면, 외부에서 사용 가능한 eSATA 커넥터는 더해질 수 있습니다. 현재 희귀한 Cardbus[56] 또는 ExpressCard[57]를 갖는 노트북 컴퓨터는 eSATA HBA를 추가할 수 있습니다. 수동 어댑터와 함께, 최대 케이블 길이는 묵인되는 eSATA 신호-수준으로 인해 1 metre (3.3 ft)로 줄어듭니다.

eSATAp

Main article: eSATAp

eSATAp는 전원이 공급되는 eSATA를 나타냅니다. 그것은 Power over eSATA, Power eSATA, eSATA/USB Combo, 또는 eSATA USB Hybrid Port (EUHP)로 알려져 있습니다. eSATAp 포트는 USB 2.0 (또는 이전의) 포트의 4개 핀, eSATA 포트의 7개 핀, 및 선택적으로 2개의 12 V 전원 핀을 결합합니다.[58] SATA 트래픽과 장치 전원 둘 다는 USB의 경우이지만 eSATA는 아닌 단일 케이블에 통합됩니다. 5 V 전원은 2개의 USB 핀을 통해 제공되지만, 12 V 전원은 선택적으로 제공될 수 있습니다. 전형적으로 노트북이 아닌 데스크톱 컴퓨터는 12 V 전원을 제공하므로, 2.5-인치 드라이브와 같은 5 V 장치 외에도, 이 전압이 요구되는 장치, 전형적으로 3.5-인치 디스크와 CD/DVD 드라이브에 전원을 공급할 수 있습니다.

USB 및 eSATA 장치 둘 다는 각각 USB 또는 eSATA 케이블로 연결될 때 eSATAp 포트와 함께 사용될 수 있습니다. eSATA 장치는 eSATAp 케이블을 통해 절대 전원을 공급할 수 없지만, 특수 케이블은 eSATAp 포트로부터 SATA 또는 eSATA와 전원 커넥터 둘 다를 사용할 수 있도록 만들 수 있습니다.

eSATAp 커넥터는 내부 SATA, USB, 및 전원 커넥터에 대해 및 연결을 갖는 브래킷을 장착함으로써 내부 SATA 및 USB 및 외부에서 접근할 수 있는 eSATAp 포트를 컴퓨터에 내장될 수 있습니다. eSATAp 커넥터가 여러 장치에 내장되어 왔을지라도, 제조업체는 공식 표준을 참조하지 않습니다.

Pre-standard implementations

  • 마지막 eSATA 3 Gbit/s 사양 이전에는, 많은 제품이 SATA 드라이브의 외부 연결을 위해 설계되었습니다. 이들 중 일부는 내부 SATA 커넥터, 또는 심지어 FireWire와 같은 다른 인터페이스 사양에 대해 설계된 커넥터를 사용합니다. 이들 제품은 eSATA 규격이 아닙니다. 마지막 eSATA 사양은 정식의 SATA 커넥터와 유사하지만, USB 커넥터에 의해 영감을 받은 수놈과 암놈 측면 둘 다에서 보강된 거친 취급을 위해 설계된 특정 커넥터의 특색을 이룹니다. eSATA는 부주의한 플러그 분리를 방지하고, 홱 잡아 당기거나 흔들리는 것을 견딜 수 있으며, 수놈 SATA 커넥터 (보통 컴퓨터 내부에 장착된, 하드-드라이브 또는 호스트 어댑터)를 파손시킬 수 있습니다. eSATA 커넥터와 함께, 훨씬 더 많은 힘은 커넥터를 손상시키는 데 필요합니다—그리고 만약 그것이 끊어지면, 케이블 자체의 암놈 쪽이 될 가능성이 높으며,[citation needed] 이것은 비교적 쉽게 교체될 수 있습니다.
  • 마지막 eSATA 6 Gbit/s 사양 이전에는, 많은 애드-온 카드와 일부 마더보드는 내부-전용 해결책에 대해 6 Gbit/s SATA 3.0 제어기를 가지기 때문에 eSATA 6 Gbit/s 지원을 광고했습니다. 그들 구현은 비-표준이고, eSATA 6 Gbit/s 요구 사항은 2011년 7월 18일 SATA 3.1 사양에서 승인되었습니다.[59] 일부 제품은 eSATA 6 Gbit/s를 완전히 준수하지 않을 수 있습니다.

Mini-SATA (mSATA)

See also: PCI Express § Mini-SATA (mSATA) variant
An mSATA SSD

마이크로 커넥터와 구별되는,[52] Mini-SATA (약칭 mSATA)는 2009년 9월 21일 직렬 ATA 국제 기구에서 발표했습니다.[60] 응용은 넷북, 랩톱 및 작은 설치 공간에 솔리드-스테이트 드라이브를 요구하는 다른 장치를 포함합니다.

mSATA 커넥터의 물리적 크기는 PCI Express Mini Card 인터페이스와 동일하지만,[61] 인터페이스는 전기적으로 호환되지 않습니다; 데이터 신호 (TX±/RX± SATA, PETn0 PETp0 PERn0 PERp0 PCI Express)는 PCI Express 호스트 제어기 대신 SATA 호스트 제어기에 연결해야 합니다.

SFF-8784 connector

SFF-8784 connector[62]
Bottom Top
Pin Function Pin Function Pin Function Pin Function
1 Ground 6 Unused 11 Ground 16 +5 V
2 Ground 7 +5 V 12 B+ (transmit) 17 Ground
3 Ground 8 Unused 13 B− (transmit) 18 A− (receive)
4 Ground[c] 9 Unused 14 Ground 19 A+ (receive)
5 LED 10 Ground 15 +5 V 20 Ground

높이에서 5 mm (0.20 inches), 슬림한 2.5-인치 SATA 장치는 20-핀 SFF-8784 에지 커넥터를 공간을 절약하기 위해 사용합니다. 데이터 신호와 전력선을 추가적인 공간-소모 커넥터없이 장치의 인쇄 회로 기판 (PCB)에 효과적으로 직접 연결할 수 있는 슬림한 커넥터에 결합함으로써, SFF-8784는 울트라북과 같은 휴대용 장치에 대해 내부 레이아웃 압축을 추가로 허용합니다.[62]

Pin 1에서 10은 커넥터의 아래쪽에 있고, Pin 11에서 20은 위쪽에 있습니다.[62]

SATA Express

Two SATA Express connectors (light gray) on a computer motherboard; to the right of them are common SATA connectors (dark gray)
Main article: SATA Express

초기에 SATA 3.2 사양으로 표준화된,[63] SATA Express는 SATA 또는 PCI Express 저장 장치를 지원하는 인터페이스입니다. 호스트 커넥터는 표준 3.5-인치 SATA 데이터 커넥터와 역 호환되며, 최대 2개의 기존 SATA 장치를 연결하는 것을 허용합니다.[64] 동시에, 호스트 커넥터는 저장 장치에 대한 순수한 PCI Express 연결로 최대 2개의 PCI Express 3.0 레인을 제공하며, 최대 2 GB/s의 대역폭을 허용합니다.[31][65]

SATA 인터페이스의 네이티브 속도를 두 배로 늘리는 다른 방법의 보통 접근 방식 대신에, PCI Express는 6 Gbit/s보다 더 큰 데이터 전송 속도를 달성하기 위해 선택되었습니다. 그것은 네이티브 SATA 속도를 두 배로 늘리는 것은 시간이 너무 많이 걸리고, 너무 많은 변화가 SATA 표준을 요구되어야 하고, 기존 PCI Express 버스와 비교할 때 훨씬 더 큰 전력 소비를 초래한다는 결론을 내렸습니다.[66]

기존 Advanced Host Controller Interface (AHCI)를 지원하는 것 외에도, SATA Express는 NVM Express (NVMe)에 대해 연결된 PCI Express 저장 장치에 대한 논리 장치 인터페이스로 사용되는 것을 역시 가능하게 만듭니다.[67]

아래에 설명된, M.2 형식 규격이 훨씬 더 큰 인기를 얻었기 때문에, SATA Express는 실패한 표준으로 여겨지고 전용 포트는 마더보드에서 빠르게 사라졌습니다.

M.2 (NGFF)

Size comparison of mSATA (left) and M.2 (size 2242, right) SSDs
Main article: M.2

M.2는, 이전에 다음 세대 형식 규격 (NGFF)으로 알려졌으며, 컴퓨터 확장 카드 및 관련된 커넥터에 대한 사양입니다. 그것은 PCI Express Mini Card 물리적 레이아웃을 사용하는 mSATA 표준을 대체합니다. 더 작고 보다 유연한 물리적 사양과 고급 특색을 가지는, M.2는 일반적으로 솔리드-스테이트 저장 응용에 대해, 특히 울트라-북 또는 태블릿과 같은 작은 장치에서 사용될 때 보다 적합합니다.[68]

M.2 표준은 더 큰 인쇄 회로 기판 (PCB)이 제조될 수 있도록 mSATA 표준에 대한 개정과 개선으로 설계됩니다. mSATA는 기존 PCI Express 미니 카드 형식 규격과 커넥터를 활용했지만, M.2는 카드 공간의 사용을 최대화하는 동시에 설치 공간을 최소화하도록 설계되어 왔습니다.[68][69][70]

지원되는 호스트 제어기 인터페이스와 내부적으로 제공되는 포트는 SATA Express 인터페이스에 정의된 그것들의 초월-집합입니다. 필연적으로, M.2 표준은 내부 USB 3.0 포트가 추가된 SATA Express 인터페이스의 작은 형식 규격 구현입니다.[68]

U.2 (SFF-8639)

U.2는, 이전에 SFF-8639로 알려졌으며, M.2와 마찬가지로, PCI Express 전기 신호를 전달합니다. 어쨌든, U.2는 각 방향에서 32 Gbit/s의 더 높은 대역폭을 제공하는 PCIe 3.0 ×4 링크를 사용합니다. 최대 역 호환성을 제공하기 위해, U.2 커넥터는 SATA 및 다중-경로 SAS를 역시 지원합니다.[71]

Protocol

SATA 사양은 세 구별되는 계층: 물리적, 링크, 및 전송을 정의합니다.

Physical layer

물리적 계층은 SATA의 (케이블 치수 및 기생, 드라이버 전압 수준 및 수신기 작동 범위와 같은) 전기와 물리적 특성, 마찬가지로 물리적 코딩 하위시스템 (비트-수준 인코딩, 와이어에 대한 장치 탐지, 및 링크 초기화)을 정의합니다.

물리적 전송은 차동 신호를 사용합니다. SATA PHY는 전송 쌍과 수신 쌍을 포함합니다. SATA-링크는 사용에 있지 않을 때 (예를 들어: 부착된 장치 없음), 송신기는 전송 핀을 그들의 공통-모드 전압 수준으로 띄우기 위한 것을 허용합니다. SATA-링크가 활성 상태 또는 링크-초기화 단계에 있을 때, 송신기는 지정된 차동 전압 (SATA/I에서 1.5V)에서 전송 핀을 구동합니다.

SATA 물리적 코딩은 8b/10b 인코딩으로 알려진 선 인코딩 시스템을 사용합니다. 이 체계는 차동 직렬 링크를 유지하기 위해 요구되는 여러 기능을 제공합니다. 첫째, 스트림은 SATA 호스트/드라이브를 클럭킹을 추출하기 위해 허용되는 필요한 동기화 정보를 포함합니다. 8b/10b 인코딩된 순서는 주기적인 에지 전환을 수신기를 별도로 전송된 기준 클록 파형의 사용없이 비트-정렬을 달성하기 위해 허용하는 것을 끼워 놓습니다. 그 순서는 역시 중성 (DC-균형된) 비트스트림을 유지하며, 이것은 전송 드라이버와 수신기 입력을 AC-결합되는 것을 허용합니다. 일반적으로, 실제 SATA 신호는 반-이중이며, 그것은 임의의 한 번에 데이터를 오직 읽거나 쓸 수 있음을 의미합니다.

역시, SATA는 8b/10b에서 정의된 특수 문자의 일부를 사용합니다. 특히, PHY 계층은 쉼표 (K28.5) 문자를 기호-정렬을 유지하기 위해 사용됩니다. 특정 네-기호 순서, ALIGN 원시는 링크에 대한 두 장치 사이의 클럭 율-일치에 사용됩니다. 다른 특수 기호는 상위 계층 (링크와 전송)에서 생성되고 소비되는 흐름 제어 정보를 전달합니다.

별도의 점-에서-점 AC-결합 저-전압 차동 신호 (LVDS) 링크가 호스트와 드라이브 사이의 물리적 전송에 사용됩니다.

PHY 계층은 케이블에서 다른 SATA/장치를 탐지하고, 링크 초기화를 담당합니다. 링크-초기화 과정 동안, PHY는 정의된 패턴에서 전기적-유휴 문자와 특정 10b-문자 사이에 송신기를 전환, 서로 지원되는 신호 율 (1.5, 3.0, 또는 6.0 Gbit/s)을 결정, 마지막으로 상대방 기기의 PHY-계층 데이터 스트림을 동기화함으로써 특수 대역-외 신호를 국지적으로 생성을 담당합니다. 이 시간 동안, 데이터는 링크-계층에서 전송되지 않습니다.

한번 링크-초기화가 완료되면, 링크-계층이 데이터-전송을 인수하며, PHY는 비트 전송 전에 오직 8b/10b 변환을 제공합니다.

Link layer

PHY-계층이 링크를 설정한 후, 링크 계층은 SATA 링크를 통한 프레임 정보 구조 (FISs)의 전송과 수신을 담당합니다. FIS는 제어 정보 또는 유효-탑재량 데이터를 포함하는 패킷입니다. 각 패킷은 (그것의 유형을 식별하는) 헤더, 및 그것의 콘텐츠가 유형에 따라 달라지는 유효-탑재량을 포함합니다. 링크 계층은 링크에 대한 역시 흐름 제어를 관리합니다.

Transport layer

직렬 ATA 사양에서 계층 번호 3은 전송 계층입니다. 이 계층은 프레임에서 작동하고 적절한 순서로 프레임을 송신/수신하는 것의 책임을 가집니다. 전송 계층은 FIS 구조의 조립과 분해를 처리하며, 이것은, 예를 들어, 레지스터 FIS에서 작업 파일로 콘텐츠를 추출하고 명령 계층에 알리는 작업을 포함합니다. 추상적인 방식에서, 전송 계층은 명령 계층에 의해 요청된 FIS 구조를 생성과 인코딩하고, 프레임이 수신될 때 그들의 해당 구조를 제거를 담당합니다.

DMA 데이터가 전송되고 더 높은 명령 계층에서 수신될 때, 전송 계층은 FIS 제어 헤더를 유효-탑재량에 추가하고, 링크 계층에 전송 준비를 알립니다. 같은 절차는 데이터가 수신될 때 수행되지만, 역순입니다. 링크 계층은 사용 가능한 들어오는 데이터가 있음을 전송 계층에 알립니다. 한번 데이터가 링크 계층에 의해 처리되면, 전송 계층은 FIS 헤더를 검사하고 데이터를 명령 계층으로 전달하기 전에 그것을 제거합니다.

Topology

See also: Port multiplier
SATA topology: host (H), multiplier (M), and device (D)

SATA는 점-에서-점 아키텍처를 사용합니다. 제어기와 저장 장치 사이의 물리적 연결은 다른 제어기와 저장 장치 사이에 공유되지 않습니다. SATA는 배수를 정의하며, 이것은 단일 SATA 제어기 포트를 최대 15개의 저장 장치를 구동하는 것을 허용합니다. 배수는 허브의 기능을 수행합니다; 제어기와 각 저장 장치는 허브에 연결됩니다.[72] 이것은 개념적으로 SAS 확장기와 유사합니다.

최신 PC 시스템은 마더보드에 내장된 SATA 제어기를 가지며, 전형적으로 2개에서 9개의 포트가 있습니다. 추가적인 포트는 애드-인 SATA 호스트 어댑터를 통해 설치할 수 있습니다 (다양한 버스 인터페이스:USB, PCI, PCIe에서 사용 가능합니다).

Backward and forward compatibility

SATA and PATA

PATA hard disk with SATA converter attached.

하드웨어 인터페이스 수준에서, SATA 및 PATA (Parallel AT Attachment) 장치는 완전히 호환되지 않습니다: 그것들은 어댑터없이 상호-연결될 수 없습니다.

애플리케이션 수준에서, SATA 장치는 PATA 장치처럼 보이고 작동하도록 지정될 수 있습니다.[73]

많은 마더보드는 "레거시 모드" 옵션을 제공하며, 이것은 SATA 드라이브를 표준 제어기의 PATA 드라이브처럼 OS에 표시되도록 만듭니다. 이 레거시 모드는 설치 동안 특정 드라이버를 로드되는 것을 요구하지 않음으로써 OS 설치를 용이하게 하지만, SATA의 일부 (공급업체 지정) 특색에 대한 지원을 희생합니다. 레거시 모드는 종종, 그렇지 않으면, 보드의 PATA 또는 SATA 포트의 일부를 항상 비활성화하는데, 왜냐하면 표준 PATA 제어기 인터페이스는 오직 4개의 드라이브를 지원하기 때문입니다. (종종, 비활성화된 이 포트는 구성될 수 있습니다.)

ATA 명령 집합의 공통된 유산은 저렴한 PATA에서 SATA 브리지 칩으로의 확산을 활성화했습니다. 브리지 칩은 PATA 드라이브 (기본 SATA 드라이브가 완성되기 전)와 독립형 변환기에 널리 사용되었습니다. PATA 드라이브에 부착될 때, 장치-측 변환기는 PATA 드라이브를 SATA 드라이브로 작동하는 것을 허용합니다. 호스트-측 변환기는 마더보드 PATA 포트를 SATA 드라이브에 연결하는 것을 허용합니다.

그 시장은 위에서 언급한 제한 사항과 함께 USB, Firewire 또는 eSATA를 통해 PC에 인터페이스하는 PATA 및 SATA 드라이브 둘 다에 대해 전원 인클로저를 생산해 왔습니다. SATA 커넥터를 갖는 PCI 카드는 SATA 드라이브를 SATA 커넥터없이 레거시 시스템에 연결하는 것을 허용하는 것이 있습니다.

SATA 1.5 Gbit/s and SATA 3 Gbit/s

전반적인 목표로서 SATA 표준의 설계자는 SATA 표준의 향후 개정판과의 역방향 및 순방향 호환성을 목표로 했습니다. 차세대 SATA 드라이브가 표준 레거시 SATA SATA 1.5 Gbit/s 호스트 제어기를 갖는 마더보드에 설치될 때 발생할 수 있는 상호-운용성 문제를 방지하기 위해, 많은 제조업체는 그들의 더 새로운 드라이브를 이전 표준의 모드로 쉽게 전환할 수 있도록 만들어 왔습니다. 그러한 조항의 예제는 다음을 포함합니다:

  • Seagate/Maxtor는 강제된 1.5 Gbit/s와 1.5/3 Gbit/s 협상 작동 사이에서 드라이브 스위치를 활성화하기 위해 "force 150"으로 알려진 사용자-접근가능 점퍼 스위치를 추가했습니다.
  • Western Digital은 OPT1 활성화라고 불리는 점퍼 설정을 1.5 Gbit/s 데이터 전송 율을 강제하기 위해 사용합니다 (OPT1은 핀 5와 6에 점퍼를 놓음으로써 활성화됩니다).
  • 삼성 드라이브는 제조업체의 웹사이트에서 다운로드할 수 있는 소프트웨어를 사용하여 1.5 Gbit/s 모드로 강제 설정될 수 있습니다. 이러한 방식으로 일부 삼성 드라이브를 구성하는 것은 드라이브를 프로그래밍하는 동안 SATA-2 (SATA 3.0 Gbit/s) 제어기를 임시로 요구합니다.

"force 150" 스위치 (또는 동급)는 SATA 3 Gbit/s 하드 드라이브를 PCI 카드의 SATA 제어기에 부착하는데 역시 유용한데, 왜냐하면 (Silicon Image 칩과 같은) 이들 제어기 중 상당수가, 비록 PCI 버스가 1.5 Gbit/s 속력에 절대 도달하지 못할지라도, 3 Gbit/s에서 실행되기 때문입니다. 이것은 이 조건을 구체적으로 테스트하지 않고 디스크 전송 속도를 제한하지 않는 운영 시스템에서 데이터 손상을 초래할 수 있습니다.[citation needed]

SATA 3 Gbit/s and SATA 6 Gbit/s

SATA 3 Gbit/s와 SATA 6 Gbit/s는 서로 호환됩니다. 오직 SATA 3 Gbit/s에 있는 대부분의 장치는 SATA 6 Gbit/s에 있는 기기와 연결할 수 있고, 그 반대도 마찬가지입니다. 하지만 SATA 3 Gbit/s 장치는 더 느린 3 Gbit/s 속도에서 6 Gbit/s 장치와 오직 연결됩니다.

SATA 1.5 Gbit/s and SATA 6 Gbit/s

SATA 1.5 Gbit/s와 SATA 6 Gbit/s는 서로 호환됩니다. 오직 SATA 1.5 Gbit/s에 있는 대부분의 장치는 SATA 6 Gbit/s에 있는 장치와 연결할 수 있고, 그 반대도 마찬가지입니다. 하지만 SATA 1.5 Gbit/s 장치는 더 느린 1.5 Gbit/s 속도에서 SATA 6 Gbit/s 장치와 오직 연결됩니다.

Comparison to other interfaces

SATA and SCSI

병렬 SCSI는 SATA보다 더 복잡한 버스를 사용하며, 보통 더 높은 제조 비용을 초래합니다. SCSI 버스는 역시 하나의 공유 채널에서 여러 드라이브의 연결을 허용하지만, SATA는 포트 배수기를 사용하지 않은 한 채널당 하나의 드라이브를 허용합니다. 직렬 부착된 SCSI는 SATA와 같은 물리적 상호-연결을 사용하고, 대부분의 SAS HBA는 3과 6 Gbit/s 장치를 역시 지원합니다 (HBA는 직렬 ATA 터널링 프로토콜에 대해 지원을 요구합니다).

SATA 3 Gbit/s는 이론적으로 기기 당 최대 300 MB/s의 대역폭을 제공하며, 이것은 버스에서 모든 디바이스에 대해 총 320 MB/s를 갖는 SCSI Ultra 320의 정격 속도보다 단지 약간 더 낮습니다.[74] SCSI 드라이브는 간단한 (즉, 명령-기반) 포트 배수기를 통해 연결된 여러 SATA 드라이브보다 더 높은 지속적인 처리량을 제공하는데 왜냐하면 연결해제-재연결 및 집계 성능때문입니다.[75] 일반적으로, SATA 장치는 SAS 인클로저과 어댑터와 호환 가능하게 연결되지만, SCSI 장치는 SATA 버스에 절대 직접 연결할 수 없습니다.

SCSI, SAS 및 파이버-채널 (FC) 드라이브는 SATA보다 더 비싸므로, 그것들은 더 나은 성능이 추가 비용을 정당화하는 서버 및 디스크 어레이에 사용됩니다. 저렴한 ATA 및 SATA 드라이브는 가정용-컴퓨터 시장에서 진화했으며, 따라서 그것들이 덜 신뢰적이라는 견해가 있습니다. 그들 두 세계가 겹치면서, 신뢰성이라는 주제는 다소 논란이 되었습니다. 일반적으로, 디스크 드라이브의 고장률은, 그것의 인터페이스가 아니라 헤드, 플래터 및 지원하는 제조 과정의 품질과 관련이 있습니다.

비즈니스 시장에서 직렬 ATA 사용은 2006년 22%에서 2008년 28%로 증가했습니다.[76]

Comparison with other buses

See also: List of device bit rates

SCA-2 커넥터를 갖는 SCSI-3 장치는 핫-스와핑에 대해 설계되었습니다. 많은 서버와 RAID 시스템은 투명한 핫 스와핑에 대해 하드웨어 지원을 제공합니다. SCA-2 커넥터 이전의 SCSI 표준 설계자는 핫 스와핑을 목표로 하지 않았지만, 실제에서, 대부분의 RAID 구현은 하드 디스크의 핫 스와핑을 지원합니다.

Name Raw data rate Data rate Max. cable length Power provided Devices per channel
eSATA 6 Gbit/s 600 MB/s
  • 2 m
  • 1 m with passive SATA adapter
 No 1 (15 with a port multiplier)
eSATAp 6 Gbit/s 600 MB/s 5 V, and, optionally, 12 V[77]
SATA Express 16 Gbit/s 1.97 GB/s[d] 1 m No
SATA revision 3.0 6 Gbit/s 600 MB/s[78]
SATA revision 2.0 3 Gbit/s 300 MB/s
SATA revision 1.0 1.5 Gbit/s 150 MB/s[79] 1
PATA (IDE) 133 1.064 Gbit/s 133.3 MB/s[e] 0.46 m (18 in) 5 V (only 2.5-inch drive 44-pin connector) 2
SAS-4 22.5 Gbit/s 2.25 GB/s 10 m Backplane connectors only 1 (> 65k with expanders)
SAS-3 12 Gbit/s 1.2 GB/s
SAS-2 6 Gbit/s 600 MB/s
SAS-1 3 Gbit/s 300 MB/s
IEEE 1394 (FireWire) 3200 3.144 Gbit/s 393 MB/s 100 m (more with special cables) 15 W, 12–25 V 63 (with a hub)
IEEE 1394 (FireWire) 800 786 Mbit/s 98.25 MB/s 100 m[80]
IEEE 1394 (FireWire) 400 393 Mbit/s 49.13 MB/s 4.5 m[80][81]
USB 3.2 (Generation 2x2) 20 Gbit/s 2.44 GB/s[f] 1 m (Passive cable USB-IF Standard) 100 W, 5, 12 or 20 V[82] 127 (with a hub)[83]
USB 3.1 (Generation 2) 10 Gbit/s 1.22 GB/s[g] 1 m (Passive cable USB-IF Standard) 100 W, 5, 12 or 20 V[82] 127 (with a hub)[83]
USB 3.0[h] (USB 3.2, Generation 1) 5 Gbit/s 610 MB/s or more (excl. protocol
overhead, flow control, and framing)[84] 		2 m (Passive cable USB-IF Standard) 4.5 W, 5 V
USB 2.0 480 Mbit/s 58 MB/s 5 m[85] 2.5 W, 5 V
USB 1.1 12 Mbit/s 1.5 MB/s 3 m Yes
SCSI Ultra-320 2.56 Gbit/s 320 MB/s 12 m Backplane connector only 15 excl. host bus adapter/host
10GFC Fibre Channel 10.52 Gbit/s 1.195 GB/s 2 m – 50 km No 126 (16,777,216 with switches)
4GFC Fibre Channel 4.25 Gbit/s 398 MB/s 12 m
InfiniBand
Quad Rate 		10 Gbit/s 0.98 GB/s
1 with point-to-point, many with switched fabric
Thunderbolt 10 Gbit/s 1.22 GB/s
  • 3 m (copper)
  • 100 m (fiber)
 10 W (only copper) 7
Thunderbolt 2 20 Gbit/s 2.44 GB/s
Thunderbolt 3 40 Gbit/s 4.88 GB/s 100 W (only copper)

See also

Notes

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  3. ^ Drive present
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  5. ^ 15 ns cycles, 16-bit transfers
  6. ^ 20 Gbit/s raw bit rate, with 128b/132b encoding
  7. ^ 10 Gbit/s raw bit rate, with 128b/132b encoding
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