[테크닉]대역폭 600MB/s, SATA3의 현재와 전망은?:: 보드나라

PATA에서 SATA로

속도의 한계에 다다른 PATA

하드디스크의 용량이 증가하고 전송속도가 향상됨에 따라 인터페이스의 변화가 본격적으로 대두된다. 대역폭이 높아지면서 노이즈에 의한 신호 간섭이 커지게 되는데 그 때문에 ATA-33에서는 40C40P(40 conductor / 40 pins) 의 구조의 케이블로도 문제가 없었던 데이터 전송이 ATA-66부터는 80C40P 가 필수적으로 필요하게 되었다. 하지만 80C40P 케이블도 ATA-133 규격의 대역폭인 133MB/s 이상은 불가능해 PATA로는 전송속도 향상에 한계가 있었다.

이뿐만 아니라 PATA 방식에는 여러 가지 단점이 있었는데, 핀의 갯수가 많아 생기는 신호왜곡 문제, 이 때문에 신호 전달에 5v의 높은 전압 사용, 넓은 케이블로 불편한 케이블링, 생산단가 상승, 45cm의 길이 제한, 한 케이블에서 송신과 수신이 순차적으로 이루어진는 동기 동작 방식, 마스터/슬레이브 채널을 나눠써서 대역폭이 더욱 제한되는등의 구조적 한계를 드러냈다.

PATA의 문제점 해결하고 기능 추가된 SATA

따라서 더 높은 대역폭을 위해서는 새로운 인터페이스가 필요하게 되었고, 물리적 구조부터 완전히 달라진 SATA(serial advanced technology attachment), 규격이 탄생하게 되었다.

당연히 SATA는 PATA의 문제점 해결을 목표로 하고 있고 몇 가지 특징이 더 추가되었다. 1세대 SATA에서 한 채널당 전송 대역폭은 1.5 Gb/s이다. (2세대는 3 Gb/s, 3세대는 6 Gb/s) 이러한 높은 대역폭을 통해서 150MB/s (2bit는 parrity bit) 를 전송할 수 있게 된다. 이는 PATA의 최대 대역폭 100~133MB/s보다 향상된 수치이며, 또한 PATA의 한 채널에 두 개의 디바이스가 연결되어 있는 경우 두 개의 디바이스가 대역폭을 공유하기 때문에, 한 채널당 한 개의 디바이스만 연결하도록 되어 있는 SATA의 대역폭이 훨씬 여유가 많다.

이밖에 PATA는 같은 채널로 송신과 수신이 순차적으로 이루어지는 동기식 동작을 하지만, SATA는 한 채널에 송신과 수신의 라인이 따로 갖춰져 있어서 비동기 동작이 이루어지며, 하드 드라이브가 미실행 명령어를 재배치해 오버헤드를 감소시키고 성능을 향상시키는 NCQ(Native Command Queuing) 기능을 지원한다. 또한 핫 플러깅을 지원하고, 최대 1m 까지의 선 길이에도 안정성이 보장된다.

위에서 대역폭이 1.5GHz, 즉 1.5Gb/s 라면 이론적으로 187.5 MB/s의 대역폭을 가져야 하는데 왜 150MB/s인지 의문을 가지는 독자도 있을 것이다. 이것은 에러 보정 알고리즘(CRC)에 의해서 1Byte - 8bit의 신호를 10bit 코드로 변환해서 전송하기 때문이다. 즉, 매 8bit마다 2bit의 보정 코드가 붙기 때문에 전체 대역폭의 80% (1.2Gb/s) 가 실제 데이터 전송 효율인 것이다.