PATA에서 SATA와 NVMe로

PATA/IDE는 넓은 병렬 케이블 하나에 Master와 Slave 두 장치를 함께 연결했다. 케이블 길이와 신호 타이밍, 채널을 공유하는 구조가 속도를 올리는 데 걸림돌이 됐다. SATA는 장치마다 직렬 점대점 링크를 주고 케이블을 얇게 바꿨으며, AHCI를 통해 운영체제의 표준 저장장치 경로로 자리 잡았다.

SSD는 기계식 디스크처럼 헤드를 옮기는 탐색 지연이 없지만, 초기에는 SATA·AHCI의 명령 구조를 그대로 썼다. NVMe는 PCI Express 위에서 플래시의 병렬성과 낮은 지연시간을 살릴 수 있도록 다중 큐 명령 집합을 새로 설계했다. M.2는 이 흐름에서 널리 쓰인 폼팩터지만 SATA와 NVMe를 모두 담을 수 있어 이름을 같은 뜻으로 쓰면 안 된다.

레거시 데이터를 옮길 때는 PATA-SATA 어댑터의 방향과 전원, 28/48비트 LBA, BIOS의 용량 한계, 파일시스템을 확인한다. 논리적으로 읽을 수 있으나 상태가 불안한 드라이브는 반복 부팅보다 읽기 중심의 이미징이 우선이다. 이음·충격 손상·스핀업 실패 같은 물리적 이상이 있으면 전원을 반복 인가하지 않고 전문 복구를 고려한다. 변환 과정에서도 원본에는 쓰지 않는다.

같은 인터페이스 이름 안의 제한

PATA의 Master/Slave는 한 채널에 있는 두 장치의 역할 설정이며 사용자가 보는 드라이브 문자나 운영체제 우선순위와는 다르다. 케이블 선택 방식(Cable Select)은 장치 점퍼와 케이블 구성이 함께 맞아야 한다. 40핀 커넥터를 쓰더라도 고속 모드용 80선 케이블은 신호 사이에 접지선을 더해 간섭을 줄이는 구조다.

28비트 LBA는 512바이트 섹터 기준 약 137GB(128GiB)까지만 주소를 지정할 수 있다. 48비트 LBA를 지원하는 디스크라도 컨트롤러·BIOS·운영체제·변환 브리지가 같은 범위를 처리해야 전체 용량을 안전하게 사용할 수 있다. 읽기 용량이 이상하게 보이는 구형 환경에서 파티션을 새로 만들거나 포맷하면 원본 구조를 손상시킬 수 있다.

전송 링크와 저장 매체의 별도 발전

SATA로 바뀌면서 케이블과 호스트 연결이 개선됐지만 HDD의 헤드 이동·회전 대기시간은 남았다. SSD는 이 기계적 지연을 없앴고, 이후 NVMe는 병렬 큐로 호스트 명령 처리의 병목을 줄였다. 따라서 SATA HDD에서 SATA SSD로 바꾼 효과와 SATA SSD에서 NVMe SSD로 바꾼 효과는 같은 비율로 나타나지 않는다. 클럭·대역폭·지연시간에서 순차 처리량과 작은 요청 응답시간을 나누어 볼 수 있다.

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참고 링크

• Seagate — 28비트 LBA와 137GB 한계

• NVM Express — 명령 집합과 transport 규격