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고급 호스트 컨트롤러 인터페이스

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목차

1. 개요

고급 호스트 컨트롤러 인터페이스(AHCI)는 SATA 호스트 컨트롤러의 작동 방식을 정의하는 인터페이스 규격이다. SATA 컨트롤러는 IDE 에뮬레이션 모드, AHCI 모드, RAID 모드 등 여러 작동 모드를 제공하며, 인텔은 유연성을 위해 RAID 모드 사용을 권장한다. AHCI 모드는 네이티브 커맨드 큐잉(NCQ)을 지원하여 성능을 향상시키며, 최대 32개의 장치/포트를 지원한다. 윈도우 비스타 이후 버전, 리눅스 커널 2.6.19 이후 버전 등 다양한 운영 체제에서 AHCI를 기본적으로 지원하며, 이전 버전에서는 별도의 드라이버가 필요하다. 전원 관리는 공격적인 링크 전원 관리(ALPM) 프로토콜로 처리된다.

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고급 호스트 컨트롤러 인터페이스
일반 정보
영어 명칭Advanced Host Controller Interface
약칭AHCI
기술 정보
상태표준
시작 연도알 수 없음
최초 게시알 수 없음
버전1.3.1
버전 날짜2011년 11월 11일
조직인텔
위원회알 수 없음
편집자알 수 없음
저자알 수 없음
기반 표준알 수 없음
관련 표준알 수 없음
도메인알 수 없음
라이선스알 수 없음
웹사이트인텔 AHCI 웹사이트

2. 작동 모드

SATA 컨트롤러는 레거시 병렬 ATA 에뮬레이션(일반적으로 IDE 모드), 표준 AHCI 모드(네이티브 모드), 공급업체별 RAID (일반적으로 기능을 활용하기 위해 AHCI를 활성화)와 같은 여러 작동 모드를 제공한다.[2]

2011년 현재, 시장의 SATA 컨트롤러는 다음 세 가지 모드가 있다:


  • IDE 에뮬레이션 모드
  • AHCI 모드
  • 컨트롤러 제조사 고유의 RAID 모드


인텔은 RAID 모드 사용을 권장하는데, 이는 RAID 기능을 실현하기 위해 내부적으로 AHCI가 활성화되어 있는 경우가 대부분이며, 가장 유연한 동작이 가능하기 때문이다. 또한 최신 칩셋 외에 인텔製 SATA 드라이버의 최신 버전을 사용할 때에는 RAID 모드로 설정한 후 설치 작업을 수행해야 한다. AHCI는 RAID 모드가 없는 구형 칩셋(에 내장된 시리얼 ATA 컨트롤러)에서는 적용되지 않기 때문이다.

2. 1. IDE 에뮬레이션 모드

IDE 에뮬레이션 모드는 운영 체제(OS)가 SATA를 지원하지 않아 SATA 하드 디스크 드라이브(HDD)를 인식하지 못하는 경우나, 광학 드라이브의 쓰기 안정성 향상을 목적으로 사용된다. 구형 운영 체제에서 SATA 컨트롤러가 실행되도록 하기 위한 소프트웨어 하위 호환성 메커니즘이다.[2]

SATA 컨트롤러가 IDE 모드로 작동하도록 구성된 경우, 컨트롤러당 저장 장치 수는 일반적으로 4개로 제한된다. 이는 두 개의 IDE 채널(채널당 최대 두 개의 장치를 가진 마스터 장치 및 슬레이브 장치) 때문이다. AHCI 모드로 구성된 경우 최대 32개의 장치/포트를 지원하는 것과 비교된다.[3][4]

2. 2. AHCI 모드

SATA 컨트롤러는 여러 작동 모드를 제공하는데, 그 중 AHCI 모드는 SATA의 모든 기능을 활용할 수 있는 표준 모드이다. AHCI 모드에서는 네이티브 커맨드 큐잉(NCQ)을 지원하여 성능을 향상시킨다.

AHCI 모드는 윈도우 비스타 이후, 리눅스 커널 2.6.19 이후 버전 등 대부분의 최신 운영 체제에서 기본적으로 지원된다. AHCI 모드로 구성된 경우 최대 32개의 장치/포트를 지원하여, IDE 모드의 컨트롤러당 저장 장치 수 제한(일반적으로 4개)보다 훨씬 많은 장치를 연결할 수 있다.[3][4]

2011년 현재, 시장의 SATA 컨트롤러는 IDE 에뮬레이션 모드, AHCI 모드, 컨트롤러 제조사 고유의 RAID 모드 세 가지 모드를 가지고 있다. 인텔은 RAID 모드 사용을 권장하는데, 이는 RAID 기능을 실현하기 위해 내부적으로 AHCI가 활성화되어 있는 경우가 대부분이며, 가장 유연한 동작이 가능하기 때문이다.

2. 3. RAID 모드

여러 개의 SATA 장치를 묶어 성능 향상, 데이터 안정성 확보, 또는 두 가지 모두를 목표로 하는 모드이다. 일반적으로 AHCI 기능을 포함하며, 컨트롤러 제조사(예: 인텔)에서 제공하는 추가 기능을 활용할 수 있다.[2] RAID 구성은 서버 환경에서 데이터 안정성을 위해 중요하게 사용된다.

인텔은 AHCI/SATA 모드보다 RAID 모드(AHCI도 활성화)를 선택하는 것을 권장하는데, 이는 최대의 유연성을 제공하기 때문이다.[2] 또한 최신 칩셋 외에 인텔製 SATA 드라이버의 최신 버전을 사용할 때에는 RAID 모드로 설정한 후 설치 작업을 수행해야 한다. 구형 칩셋에 내장된 시리얼 ATA 컨트롤러에는 RAID 모드가 없어 AHCI가 적용되지 않기 때문이다.

3. 운영 체제 지원

AHCI는 윈도우 비스타 이후 버전, 리눅스 기반 운영체제(커널 버전 2.6.19 이후), OpenBSD (버전 4.1 이후), NetBSD (버전 4.0 이후), FreeBSD (버전 8.0 이후),[5] macOS, GNU Mach, ArcaOS,[6] eComStation (버전 2.1 이후), Solaris 10 (버전 8/07 이후)[7]에서 기본적으로 지원된다. DragonFlyBSD는 OpenBSD의 AHCI 구현을 기반으로 하며 포트 멀티플라이어 지원과 같은 확장 기능을 추가했다. 이전 버전의 운영 체제는 AHCI를 지원하기 위해 하드웨어별 드라이버가 필요하다.

3. 1. 윈도우

윈도우 비스타 이후 버전은 AHCI를 기본적으로 지원한다.[5] 윈도우 XP 및 이전 버전은 기본적으로 AHCI를 지원하지 않으므로 별도의 드라이버 설치가 필요할 수 있다.

윈도우 비스타, 윈도우 7, 윈도우 8, 윈도우 8.1, 윈도우 10 등 일부 운영 체제는 설치 당시 SATA 컨트롤러가 AHCI 모드가 아니었다면 부팅 시 AHCI 드라이버를 로드하지 않도록 설정되어 있을 수 있다. 이 경우 IDE 모드에서 AHCI 모드로 전환하면 부팅 실패 및 오류 메시지가 발생할 수 있으며, 마이크로소프트 윈도우에서는 파란색 화면 오류와 함께 부팅 루프가 발생할 수 있다.

이 문제는 윈도우 비스타 및 윈도우 7에서 `msahci` 장치 드라이버가 부팅 시 시작되도록 레지스트리를 수정하여 해결할 수 있다.[8] 윈도우 10 및 8에서는 안전 모드에서 올바른 드라이버를 다시 로드하도록 하여 해결할 수 있다.[9]

윈도우 8, 윈도우 8.1 및 윈도우 서버 2012에서는 컨트롤러 드라이버가 `msahci`에서 `storahci`로 변경되었으며,[10] AHCI 컨트롤러로 업그레이드하는 절차는 윈도우 7과 유사하다.[11] 레지스트리를 먼저 업데이트하지 않고 IDE 모드에서 AHCI 모드로 변경하면 부팅 드라이브에 접근할 수 없게 되어 파란색 화면 오류와 함께 반복적인 부팅 루프가 발생한다.

윈도우 10에서 AHCI 모드로 변경 후 INACCESSIBLE_BOOT_DEVICE 오류와 함께 부팅 루프가 시작되면, OS가 몇 번 재부팅된 후 복구 옵션이 제공된다. 고급 옵션에서 시작 복구 옵션을 선택하면 윈도우가 문제를 해결하고 정상 작동을 시작한다.

3. 2. 리눅스

커널 2.6.19 이후 버전은 AHCI를 기본적으로 지원한다.[5] AHCI 드라이버가 커널 모듈로 컴파일된 경우, 초기 RAM 디스크(initrd)에 포함되지 않아 부팅 문제가 발생할 수 있다. 이 경우 AHCI 모듈을 포함하는 새 initrd를 빌드하거나 AHCI 드라이버를 커널 이미지에 빌드하여 해결할 수 있다.[12]

3. 3. 기타 운영 체제

FreeBSD (버전 8.0 이후),[5] OpenBSD (버전 4.1 이후), NetBSD (버전 4.0 이후), macOS, Solaris 10 (버전 8/07 이후)[7]에서 기본적으로 지원된다. DragonFlyBSD는 OpenBSD의 AHCI 구현을 기반으로 하며 포트 멀티플라이어 지원과 같은 확장 기능을 추가했다. 이전 버전의 운영 체제는 AHCI를 지원하기 위해 하드웨어별 드라이버가 필요하다. 윈도우 XP 및 이전 버전은 기본적으로 AHCI를 지원하지 않는다.

4. 전원 관리

전원 관리는 ALPM 프로토콜로 처리된다.

5. 규격 문서

SATA 규격은 다음과 같은 버전별 문서로 제공된다.


  • version 0.95 specification|버전 0.95 규격영어
  • version 1.0 specification|버전 1.0 규격영어
  • version 1.1 specification|버전 1.1 규격영어
  • version 1.2 specification|버전 1.2 규격영어
  • version 1.3 specification|버전 1.3 규격영어

참조

[1] 웹사이트 NVMe vs. SATA: Which SSD Technology Is Faster? https://www.howtogee[...] 2020-10-10
[2] 웹사이트 Intel Matrix Storage Technology - Changing and/or choosing Serial ATA Modes http://www.intel.com[...] Intel 2007-09-30
[3] 웹사이트 PCI IDE Controller Specification 1.0 https://web.archive.[...] Berg Software Design 2015-05-03
[4] 웹사이트 Serial ATA AHCI: Specification, Rev. 1.3.1 http://www.intel.com[...] Intel Corp. 2015-05-03
[5] 웹사이트 Ahci(4) https://www.freebsd.[...]
[6] 웹사이트 ArcaOS Changelog https://www.arcanoae[...] 2020-08-24
[7] 웹사이트 What's New in the Solaris 10 8/07 Release - Driver Enhancements http://docs.sun.com/[...] Oracle 2010-10-20
[8] 웹사이트 Error Message when you start a Windows 7 or Windows Vista-based computer after you change the SATA mode of the boot drive: "STOP 0x0000007B INACCESSABLE_BOOT_DEVICE" http://support.micro[...] Microsoft 2011-04-20
[9] 뉴스 Enabling AHCI mode AFTER Windows 10 installation http://www.tenforums[...] tenforums.com user Toobad 2015-12-19
[10] 웹사이트 StorAHCI replaces MSAHCI (Windows) http://msdn.microsof[...] Microsoft
[11] 웹사이트 Improving performance of SATA drives on Windows 2012 http://www.happysysa[...]
[12] 웹사이트 Support | How to enable AHCI support after install http://www.novell.co[...] Novell.com 2014-05-11
[13] 웹사이트 Serial ATA AHCI 1.3.1 Specification https://www.intel.co[...] インテル 2014-10-25
[14] 웹사이트 ahci -- Serial ATA Advanced Host Controller Interface driver https://www.freebsd.[...] FreeBSD 2024-10-25
[15] 문서 インテルの場合、多くは[[I/O コントローラー・ハブ]] (ICH) に内蔵される。
[16] 웹인용 AHCI Specification for Serial ATA http://www.intel.com[...] Intel, Inc. 2008-07-27
[17] 웹인용 Intel Matrix Storage Technology - Changing and/or choosing Serial ATA Modes http://www.intel.com[...] Intel, Inc. 2007-09-30


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